[发明专利]一种以焦炉煤气为原料经催化重整提高焦油产率的装置及方法有效

专利信息
申请号: 201710031643.6 申请日: 2017-01-17
公开(公告)号: CN106635113B 公开(公告)日: 2018-06-19
发明(设计)人: 侯鹏;雷金仙;张国杰;叶俊岭;刘继伟;徐英;张永发 申请(专利权)人: 太原理工大学
主分类号: C10G1/06 分类号: C10G1/06;C10B53/00;C10B53/04;C10B53/08;C10B57/12;C10B57/00
代理公司: 太原市科瑞达专利代理有限公司 14101 代理人: 申艳玲
地址: 030024 山西*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: 产率 焦炉煤气 焦油 催化重整 重整反应 焦炉 炭化室 二氧化碳 催化剂 煤焦油 催化重整反应 大分子自由基 水蒸气 环形燃烧室 焦炉燃烧室 内部催化剂 水煤气反应 催化剂层 回收利用 接触方式 气体流通 热解过程 温室效应 炭化 一氧化碳 甲烷 分层 加氢 热解 室内
【说明书】:

本发明公开了一种以焦炉煤气为原料经催化重整提高焦油产率的装置及方法。该装置的焦炉内部为炭化室,炭化室内为重整反应装置,炭化室外侧为环形燃烧室,首先将焦炉煤气、焦炉燃烧室产生的二氧化碳和水蒸气通入催化剂层,发生催化重整反应,反应后气体流通入煤中,在该气氛下对煤进行热解。本发明中,二氧化碳与甲烷发生重整反应,一氧化碳与水之间发生水煤气反应,产生的·H中间体可以与热解过程中产生的大分子自由基作用,提高焦油产率。本发明降低了加氢成本,减缓了温室效应,改善环境;通过调整焦炉内部催化剂与煤的接触方式,增加反应接触面积,提高利用率,节省反应时间;并且催化剂与煤分层,催化剂易于回收利用,煤焦油产率高。

技术领域

本发明涉及一种以焦炉煤气为原料经催化重整提高焦油产率的装置及方法,属于能源技术领域。

背景技术

在当今社会,国家提倡发展新能源,如潮汐能、太阳能等,但是技术目前还不成熟,无法完全替代现有的能源结构,所以一次能源依旧是我国主要利用的能源。但作为主要能源,在满足人们需求的同时,随之而来的还有能源枯竭与环境污染等问题。煤炭在代替石油方面,已经具备了相当成熟的技术基础,因此煤产油已成为重要的技术方案。煤热解是一个简单的热加工过程,煤热解工艺是使煤炭利用率提高的一种工艺。传统煤热解过程中存在焦油产率低等问题。研究表明煤热解过程中焦油的形成与裂解自由基有关。煤加氢热解可以有效提高煤热解过程中的焦油产率已得到证明,但氢气价格昂贵,甲烷是天然气和煤层气的主要成分,经检验煤热解气即焦炉煤气中含有50%左右的氢气和25%左右的甲烷,所以考虑用焦炉煤气在一定程度上可以减少加氢量。

目前提高焦油产率主要是通过以下几类方法来实现:

煤的预处理:热解之前经过一系列的处理,一定程度上改变煤的结构来提高热解过程的焦油产率和质量。周强等研究表明,适量H2预处理可提高热解焦油产率,降低热解水的产率。用CO2和N2预处理效果显示对焦油产率影响不大。

反应气氛:热解过程中,为了最大程度上提高焦油产率。在热解过程中,一般选择含氢较多的气氛,因为它在热解过程中可以产生较多的自由基。

1.中国专利200510045853.8公开了甲烷气氛下的热解,采用的方案是:以甲烷为反应气提高煤热解焦油产率的方法,以甲烷为反应气,并在甲烷中加入适量氧化剂,混合后经过金属镍催化剂催化活化后对煤进行热解;条件为:压力为 0.1-3MPa,温度 400-800℃,恒温 0-60min。结果表明焦油产率高于相同条件下加氢气氛下,同时半焦收率也高于相同条件要加氢气氛下。

2.焦炉煤气气氛下的热解:焦炉煤气中含有大量的氢气和甲烷。研究者在将焦炉煤气作为反应气氛时一般只关注其中的氢气,但是没有考虑到甲烷的作用。中国专利98104732.7的技术方案为:以褐煤及烟煤为原料,加入适量的废塑料通入焦炉煤气中对煤进行热解。条件为:压力为0.1~5MPa,温度为400~800℃,恒温10分钟,结果显示焦油含量高于相同条件下氮气气氛的。但是二氧化碳的制备来源成本较高。

3.其他富含甲烷混合气气氛下的热解:中国专利201510141584.9利用热解气回炉催化转化提高煤焦油的产率,反应条件为温度 500-650℃,空速 1200-6000mL/g·h,催化剂和煤样质量比 1:10,压力 0.1Mpa,恒温 30min。结果显示焦油产率高于相同条件下氮气的产率。中国专利201010300034.4的方案是采用一种以富含甲烷混合气为反应气氛提高流化床煤热解焦油产率的方法,以富含甲烷的混合气为反应气,结果也显示焦油产率高于相同条件下氢气和氮气气氛下。但是二氧化碳的制备来源成本较高。

发明内容

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