[发明专利]煤净化和完全燃烧的方法

说明书

本发明揭示一种煤净化和完全燃烧的方法，该方法可以包括以下步骤：在煤气化器中加热包含各种碳氢化合物和有害物质，如硫化物，磷化物等的煤至900到1200℃；为一反应区提供氧气并与所述煤气化器连接；气化煤中的硫化物，磷化物等从煤气化器进入反应区并与其中的氧反应；从反应区中分离混合物以收集其液化相中的碳氢化合物；加热该液化的碳氢化合物；及提供氧气以与气态形式的碳氢化合物充分混合后再点燃，以实现碳氢化合物的完全燃烧。

技术领域

本申请案根据美国35U.S.C.§119(e)主张于2017年5月19日申请的美国临时专利申请案第62/508,912号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。本发明涉及一种煤气化的过程，特别是涉及一种煤能够完全气化并完全燃烧以减少污染的煤气化的过程。

背景技术

当今大气污染物的主要来源之一是来自煤发电的电力锅炉。在这些设备中，清洁的化石燃料，如天然气，由于稀缺性和成本的原因，在发电方面不能够成为煤的实际替代品。此外，当用于满足住宅和小型商业需求时，可用的清洁燃料供应可能更能够有效地防治污染。

在寻常煤燃烧或气化过程中，当温度高于煤的软化点时，煤的塑性开始发展。一旦达到所述软化点，通常约在370℃至480℃之间，由于在脱挥发期间形成气泡，煤颗粒开始膨胀并变形。随着温度升高，变形变得更加严重，煤变得更具塑性和黏性，并最终可能成为围绕不完全燃烧的小颗粒的薄膜。在这个阶段，煤被认为是不完全气化的。然后煤可能分解成微小的固体碳颗粒并像“黑烟”一样排放到空气中。这些颗粒是固态、有毒且致癌性强的，因此当大量黑色固体碳颗粒排放到空气中时，不仅环境受到污染，人体健康也受到严重危害。因此，需要一种新的改进的煤气化工艺，以避免在排出的气体中产生类似“黑色固体烟雾”的有害物质，使煤完全气化并完全燃烧，并释放较少的二氧化碳以克服以上所述问题。

发明内容

基于此，有必要针对煤不能够完全气化和完全燃烧造成的污染问题，提供一种煤净化和完全燃烧的方法。

一种煤净化和完全燃烧的方法，包括步骤：

在煤气化器中将固体形式的煤在没有空气下加热至一预定的温度范围形成气态形式；

分离出可燃的煤碳氢化合物及可去除的不可燃物的重金属、沥青、和/或煤焦油；

为反应区提供氧气并与所述煤气化器连接；

从所述碳氢化合物中分离出有害物质；

冷凝来自所述反应区的气化煤以在所述气化煤的液化相中收集碳氢化合物；

加热所述液化的碳氢化合物成为气态形式；

提供氧气以与所述液化的碳氢化合物的所述气态形式混合；及

点燃所述混合的碳氢化合物和氧气以实现完全燃烧。

在其中一个实施例中，所述有害物质包括重金属、沥青、和/或煤焦油，还包括硫化物和磷化物。

在其中一个实施例中，所述硫化物根据下面的化学式(i)-(iii)通过硫酸化过程除去：

(i)2S+3O₂＝2SO₃

(ii)C₆H₆+SO₃＝C₆H₅SO₃H

(iii)C₆H₅SO₃H+H₂O＝C₆H₆+H₂SO₄。

在其中一个实施例中，所述磷化物根据下面的化学式(iv)-(vi)通过磷酸化过程除去：