一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置。所述催化剂成本较低，具有释放氧气和甲烷化的双重功效，在催化气化反应之后分离与回收方便快捷。克服了现有技术中催化剂负载在煤中使得催化剂与煤催化气化反应产生的灰渣分离较为困难，回收时耗水耗能较高，使得经济性差的缺陷。本发明专利技术实施例提供一种煤催化气化的催化剂，包括：甲烷化活性成分以及载氧剂；所述载氧剂包括：载氧化合物和载体；其中，所述载氧化合物选自铜氧化物、镍氧化物、锰氧化物和钴氧化物中的一种或者几种。本发明专利技术实施例用于煤催化气化反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤催化气化
，尤其涉及一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置。
技术介绍
在催化气化工艺中，由于催化剂的加入能够有效降低反应温度，提高反应速率，并能够提高甲烷产率，为了提高催化剂的催化效果，通常将催化剂负载到煤上以提高催化活性，催化剂与煤中矿物质结合会造成部分失活，使得催化剂的负载量较高，同时，由于催化剂的成本较高且煤催化气化后产生的灰渣中含有催化剂会造成环境污染，因此，需要对灰渣中的催化剂进行回收，由于催化剂负载在煤中，在回收时较为困难，水耗和能耗较高，影响煤催化气化整体的经济性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置，所述催化剂成本较低，具有释放氧气和甲烷化的双重功效，在催化气化反应之后分离与回收方便快捷。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供一种煤催化气化的催化剂，包括：甲烷化活性成分和载氧剂；所述载氧剂包括：载氧化合物和载体；其中，所述载氧化合物选自铜氧化物、镍氧化物、锰氧化物和钴氧化物中的一种或者几种。优选的，所述甲烷化活性成分包括：含有钾、钠、钼、镍和钴中任意一种或者几种元素的化合物。进一步的，所述载氧剂还包括掺杂在所述载氧化合物中的稀土金属。优选的，所述载体为尖晶石载体。另一方面，本专利技术实施例供一种催化气化方法，包括：使煤和气化剂在如上所述的催化剂的催化作用下发生煤催化气化反应，获得含有还原态催化剂的煤催化气化灰渣。可选的，所述方法还包括：将所述还原态催化剂从所述煤催化气化灰渣中分离，并对分离出来的所述还原态催化剂进行氧化再生。优选的，所述将所述还原态催化剂从所述煤催化气化灰渣中分离，并对所述还原态的催化剂进行氧化再生具体包括：通过控制所述催化剂的粒径大于所述煤的粒径，通过粒径不同进行分离；并使分离出来的所述还原态催化剂与具有氧化作用的气体接触发生氧化反应进行再生。进一步的，所述具有氧化作用的气体选自水蒸汽、二氧化碳和氧气中的一种或几种。可选的，所述煤与所述催化剂的粒径比为1:5-1:10。再一方面，本专利技术实施例提供一种催化气化装置，应用于如上所述的催化气化方法，包括：气化炉，所述气化炉包括煤进口以及气化剂进口，所述煤进口用于通入煤，所述气化剂进口用于通入气化剂；所述气化炉用于使煤和气化剂在催化剂的存在下发生煤催化气化反应，获得含有还原态催化剂的煤催化气化灰渣。可选的，所述气化炉还包括产物气出口；所述装置还包括：与所述产物气出口连通的旋风分离器，以及沿所述气化炉的轴向穿设于所述气化炉内部的旋风分离料腿，所述旋风分离料腿的上端与所述产物气出口连通。优选的，所述旋风分离料腿的下端位于所述气化炉的密相区。可选的，所述旋风分离料腿靠近下端处连通有吹送气管道，所述吹送气管道用于向所述旋风分离料腿中斜向下吹送所述具有氧化作用的气体。本专利技术实施例提供了一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置，由于所述催化剂包括甲烷化活性成分和载氧剂，因此，所述催化剂具有释放氧气和甲烷化的双重功效，将其与煤进行催化气化反应之后，所述催化剂被还原为还原态催化剂，所述还原态催化剂能够通过氧化反应进行再生，由于所述催化剂的这一特性，在采用该催化剂对煤进行催化气化时，可以不进行负载而直接使用，与现有的催化剂负载在煤上相比，在使用完成之后，所述催化剂的分离与回收方便快捷，成本较低。克服了现有技术中催化剂负载在煤中使得催化剂与煤催化气化反应产生的灰渣分离较为困难，回收时耗水耗能较高，使得经济性差的缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种煤催化气化装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例提供的一种煤催化气化的催化剂及煤催化气化方法和装置进行详细描述。一方面，本专利技术实施例提供一种煤催化气化的催化剂，包括：甲烷化活性成分和载氧剂；所述载氧剂包括：载氧化合物和载体；其中，所述载氧化合物选自铜氧化物、镍氧化物、锰氧化物和钴氧化物中的一种或者几种。其中，需要说明的是，当所述载氧化合物为镍氧化物或/和钴氧化物时，其本身虽然具有一定的甲烷化活性，但是，其甲烷化活性较低，通过额外添加甲烷化活性成分，能够形成具有甲烷化活性(主要为甲烷化活性成分起作用)和释放氧气(载氧剂起作用)的催化剂。本专利技术实施例提供了一种煤催化气化的催化剂，由于所述催化剂包括甲烷化活性成分和载氧剂，因此，所述催化剂具有释放氧气和甲烷化的双重功效，成本较低，将其与煤进行催化气化反应之后，所述催化剂被还原为还原态催化剂，所述还原态催化剂能够通过氧化反应进行再生，由于所述催化剂的这一特性，在采用该催化剂对煤进行催化气化时，可以不进行负载而直接使用，与现有的催化剂负载在煤上相比，在使用完成之后，所述催化剂的分离与回收方便快捷，能够进一步降低煤催化气化成本。克服了现有技术中催化剂负载在煤中使得催化剂与煤催化气化反应产生的灰渣分离较为困难，回收时耗水耗能较高，使得经济性差的缺陷。其中，所述甲烷化活性成分可以为含有镍、钴元素的化合物，也可以为含有钾元素的化合物。优选的，所述甲烷化活性成分包括：含有钾、钠、钼、镍和钴中任意一种或者几种元素的化合物。采用含有这些金属元素的化合物，能够提高煤的甲烷转化率。本专利技术的一实施例中，所述载氧剂还包括掺杂在所述载氧化合物中的稀土金属。通过在所述载氧化合物中添加稀土金属，能够提高所述载氧剂传递氧和释放氧的能力。其中，所述稀土金属优选为铈、镧等。铈、镧具有良好的氧化还原特性，能够起到很好的传递氧的作用，在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。并且，可以提高催化剂的热稳定性和机械强度。其中，对所述载体不做限定，只要能够起到所述载氧化合物的骨架作用即可。本专利技术的又一实施例中，所述载体为尖晶石载体。尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，是一类矿物的总称，因为含有镁、铁、锌、锰等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。由于尖晶石坚硬，具有较高的熔点以及良好的耐火度，采用尖晶石作为载氧化合物的载体，能够提高所述载氧剂的机械性能和寿命。优选的，所述尖晶石载体为含有铝、硅的复合尖晶石载体。复合尖晶石载体具有较高的晶格破坏温度，因此耐热性强，热稳定性高。此外，复合尖晶石具有良好的抗水合能力，机械强度高，不易粉碎。另一方面，本专利技术实施例供一种催化气化方法，包括：使煤和气化剂在如上所述的催化剂的催化作用下发生煤催化气化反应，获得含有还原态催化剂的煤催化气化灰渣。本专利技术实施例提供了一种煤催化气化方法，由于所述催化剂包括甲烷化活性成分和载氧剂，因此，所述催化剂具有释放氧气和甲烷化的双重功效，成本较低，将其与煤进行催化气化反应之后，所述载氧剂被还原为还原态催化剂，所述还原态催化剂能够通过氧化反应进行再生，由于所述催化剂的这一特性，在采用该催化剂对煤进行催化气化时，可以不进行负载而直接使用，与现有的催化剂负载在煤上相比，在使用完成之后，所述催化剂的分离与回收方便快捷，能够进一步降低煤催化气化成本。克服了现有技术中催化剂负载在煤中使得催化剂与煤催化气化反应产生的灰渣分离较为困难，回收时耗水耗能较高，使得经济性差的缺陷。本专利技术的一实施例中，所述方法还包括：将所述还原态催化剂从所述煤催化气化灰渣中分离，并对分离出来的所述还原态催化剂进行氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤催化气化的催化剂，其特征在于，包括：甲烷化活性成分以及载氧剂；所述载氧剂包括：载氧化合物和载体；其中，所述载氧化合物选自铜氧化物、镍氧化物、锰氧化物和钴氧化物中的一种或者几种。

【技术特征摘要】
1.一种煤催化气化的催化剂，其特征在于，包括：甲烷化活性成分以及载氧剂；所述载氧剂包括：载氧化合物和载体；其中，所述载氧化合物选自铜氧化物、镍氧化物、锰氧化物和钴氧化物中的一种或者几种。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述甲烷化活性成分包括：含有钾、钠、钼、镍和钴中任意一种或者几种元素的化合物。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述载氧剂还包括掺杂在所述载氧化合物中的稀土金属。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述载体为尖晶石载体。5.一种煤催化气化方法，其特征在于，包括：使煤和气化剂在如权利要求1-4任一项所述的催化剂的催化作用下发生煤催化气化反应，获得含有还原态催化剂的煤催化气化灰渣。6.根据权利要求5所述的煤催化气化方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述还原态催化剂从所述煤催化气化灰渣中分离，并对分离出来的所述还原态催化剂进行氧化再生。7.根据权利要求6所述的煤催化气化方法，其特征在于，所述将所述还原态催化剂从所述煤催化气化灰渣中分离，并对所述还原态的催化剂进行氧化再生具体包括：通过控制所述催化剂的粒径大于所述煤的粒径，通过粒径不同进行分离；使分离出来的所述还原态催化剂与具有氧化作用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王会芳，武恒，刘雷，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13