[发明专利]一种煤催化气化方法

说明书

本发明提供了一种煤催化气化方法，该方法包括如下步骤：对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧，气化灰渣和飞灰燃烧后得到热渣；将煤催化气化反应生成的粗煤气中的甲烷分离，粗煤气分离出甲烷后得到合成气；将热渣的热量提供给煤催化气化反应，以及使合成气参与甲烷化反应。本发明中，对气化灰渣和飞灰进行燃烧，燃烧所产生热渣会被输送回煤催化气化反应器中，从而使热渣为煤催化气化反应提供热量，实现了残碳的充分利用和热量回收。同时，还循环利用合成气，使合成气在煤催化气化反应器内甲烷化反应的过程中放热，从而维持煤催化气化反应器内热量平衡，以实现无氧气化工艺，并可以省去变换和甲烷化工段。

技术领域

本发明涉及煤催化气化技术领域，具体而言，涉及一种煤催化气化方法。

背景技术

煤催化气化制甲烷是最有效的气化工艺之一，现有技术一般采用850℃过热蒸汽作为热源，并且利用炉内产生的合成气回炉进行甲烷化，提供气化反应所需的热量，维持炉内吸放热平衡，实现无氧气化。但工业上850℃蒸汽很难实现，所以整体催化气化炉亏热，必须要补充少量氧气来满足热量需求，这就需要配套相应空分工段的建设和投资。

在流化床煤气化技术中，由于炉内必须维持一定的含碳物质以维持炉内的还原气氛，且因流化状态下灰渣与料层的分离很困难，所以排出的灰渣中含碳量较高。流化床气化炉的原料煤粒径分布较宽，小粒径原料以及在炉内反应过程中形成的细粒径炉料会被气流夹带出气化炉。一般而言，流化床设置有两级旋风，从而将出口煤气夹带的细小飞灰收集下来并将其返回气化炉内。但因飞灰粒径较细，反应性不高，其进入气化炉后又会被夹带到旋风及后续的其它系统中，从而造成飞灰的无效循环。气化灰渣和旋风飞灰含碳量均较高，排放的灰渣和逸出的飞灰都会造成碳的损失，这就会导致整个煤催化气化系统(该系统包括：气化炉、排渣系统和旋风系统)碳转化率不高以及原料煤消耗的增加，并且含碳灰渣的直接排放会造成一定的环境污染，这些都直接影响催化气化技术的经济性和环保性。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种煤催化气化方法，旨在解决目前无氧气化中煤炭利用率低以及热量利用不充分的问题。

本发明提出了一种煤催化气化方法，该方法包括如下步骤：对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧，气化灰渣和飞灰燃烧后得到热渣；将煤催化气化反应生成的粗煤气中的甲烷分离，粗煤气分离出甲烷后得到合成气；将热渣的热量提供给煤催化气化反应，以及使合成气参与甲烷化反应。

进一步地，上述煤催化气化方法中，在对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧后，气化灰渣和飞灰在燃烧反应器内进行燃烧，利用燃烧反应器出口的烟气的热量生产蒸汽，将蒸汽提供给煤催化气化反应。

进一步地，上述煤催化气化方法中，煤催化气化反应中，参与煤催化气化反应的碳占原料煤粉中碳的70％-80％。

进一步地，上述煤催化气化方法中，在对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧时，参与燃烧反应的碳占原料煤粉中碳的30％-20％。

进一步地，上述煤催化气化方法中，在对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧中，燃烧温度大于1200℃。

进一步地，上述煤催化气化方法中，在对煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰进行燃烧中，气化灰渣和飞灰在燃烧反应器中进行燃烧，使燃烧反应器内气化灰渣和飞灰燃烧后得到的热渣中具有预设粒径的热渣进入煤催化气化反应器内，以使具有预设粒径的热渣的热量提供给煤催化气化反应。

进一步地，上述煤催化气化方法中，将热渣的热量提供给煤催化气化反应中，使热渣进入煤催化气化反应器中，并使热渣与进入煤催化气化反应器中的原料煤粉进行逆流换热。

进一步地，上述煤催化气化方法中，在热渣进入煤催化气化反应器中的原料煤粉进行逆流换热之后，进一步包括：将与原料煤粉换热后的热渣采出一部分，剩余部分返回燃烧反应器，与煤催化气化反应产生的气化灰渣和飞灰一起进行燃烧。