[发明专利]一种煤催化气化的方法

说明书

一种煤催化气化的方法是将碱金属的铝酸盐和/或硅酸盐催化剂和煤混合得到负载催化剂的煤，负载催化剂的煤加入气化炉中进行气化，气化渣放入水中，于温度20‑90℃，搅拌反应1‑2 h，再经过滤后并洗涤滤饼，得到含有铝酸盐和/或硅酸盐的溶液。本发明具有催化剂易回收、腐蚀小的优点。

技术领域

本发明属于煤气化领域，具体涉及一种煤催化气化的方法。

背景技术

煤气化是煤化工公共技术、核心技术和的龙头技术。传统气化炉为达到高的碳转化率、大的处理量，通常在高温、高压下操作，苛刻的操作条件使气化炉制造和操作成本高、运行不稳定。而作为新型煤气化方式的催化气化可以使气化过程在较为温和的条件下实现。同时，催化气化能调变煤气组成，具有较好的工业应用前景。

目前，催化气化最常用的催化剂是Na₂CO₃与K₂CO₃等碱金属催化剂。碱金属的添加可以显著提高气化反应速率，降低反应温度。但Na₂CO₃与K₂CO₃等碱金属催化剂熔点较低，在气化过程会有部分挥发到气相，造成催化剂流失的同时也对气化设备产生严重腐蚀。此外，催化气化反应的过程中，碱金属会与煤中的硅铝矿物质反应生成没有催化作用的霞石与硅铝酸盐，而生成的霞石与硅铝酸盐难以通过水溶过程实现碱金属的回收，这造成催化剂失活及催化剂回收困难。因此，碱金属催化剂的回收以及碱金属的挥发、腐蚀问题是制约煤催化气化工业化的主要障碍。

发明内容

本发明目的是提供一种催化剂易回收、腐蚀小的煤催化气化的方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

本发明是以碱金属铝酸盐和/或硅酸盐为催化剂，该催化剂具有难失活、熔点高、挥发性低的特点。铝酸盐和/或硅酸盐与煤以一定比例混合后得到负载催化剂的煤。与Na₂CO₃、K₂CO₃等碱金属催化剂相比，铝酸盐、硅酸盐催化剂熔点高、挥发性低且稳定，因此不容易挥发和失活。另外，负载催化剂的煤气化后，其灰渣通过水洗过滤后得到含有催化剂的溶液，从而实现催化剂的回收。

本发明是一种煤催化气化的方法，包括以下步骤：

(1)当使用低阶煤时，碱金属元素质量为煤质量的1-4.5wt％，当使用高阶煤时，碱金属元素质量为煤质量的1-6.5wt％，将碱金属的铝酸盐和/或硅酸盐催化剂和煤混合，混合后得到负载催化剂的煤；

(2)将负载催化剂的煤加入气化炉中进行气化，气化的操作温度为600-1200℃，压力0-8MP，气化剂为空气、氧气、水蒸汽、CO₂的一种或几种；

(3)将气化渣放入水中，于温度20-90℃，搅拌反应1-2h，再经过滤后并洗涤滤饼，得到含有铝酸盐和硅酸盐的溶液，其中水的添加量为气化渣质量的1-100倍。

所述的碱金属铝酸盐为铝酸钠、偏铝酸钠、铝酸钾，硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾。

所述的低阶煤为泥炭、褐煤、长焰煤、气煤。

所述的高阶煤为瘦煤、贫煤、无烟煤。

所述的气化炉为固定床气化炉、流化床气化炉或气流床气化炉。

所述气化剂的加入总量为煤质量的1.3-8倍。

所述喷洒法包括以下步骤：

(1)根据负载量称取碱金属铝酸盐和/或硅酸盐，以煤为基准添加0.5-10倍的去离子水并加热到40-90℃；

(2)碱金属铝酸盐和/或硅酸盐以喷雾的形式负载到煤上，80-110℃下干燥2-12h，得到负载催化剂的煤。