一种煤催化加氢气化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种煤催化加氢气化方法及装置，涉及煤气化技术领域，为减少煤加氢气化工艺成本而发明专利技术。所述煤催化加氢气化方法包括：煤粉预处理：将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合，以制得煤粉混合物，其中，所述第一催化剂为过渡金属卤化物，煤粉中含有水分；催化加氢气化：将制得的煤粉混合物进行催化加氢气化，以制得含有合成气和油品的混合气、含有半焦和第二催化剂的残渣；在催化加氢气化过程中，第一催化剂与氢气反应生成过渡金属，过渡金属再与硫磺或硫化物反应生成第二催化剂，第二催化剂为过渡金属硫化物。本发明专利技术煤催化加氢气化方法及装置用于保障碳转化率、生成物产率的基础上，减少工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
一种煤催化加氢气化方法及装置
本专利技术涉及煤气化
，尤其涉及一种煤催化加氢气化方法及装置。
技术介绍
煤催化加氢气化是煤粉与氢气在一定温度和压力，且在催化剂的催化作用下发生合成反应以生成合成气、油品和半焦的过程，其中，催化剂在合成反应过程中，催化剂会与氢气发生氧化还原反应，将催化剂还原为单质金属，进而可减少催化剂的含量，降低碳的转化率。为提高煤催化加氢气化的碳转化率，通常采用增加催化剂的方式，提高反应速率，加深反应程度，减少半焦产率，提高碳转化率及合成气及油品产量。但是，若通过直接增加价格昂贵的催化剂的方式达到上述目的，会相应增加工艺成本，尤其对于规模较大的煤催化加氢气化工艺，成本会明显增加。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种煤催化加氢气化方法及装置，主要目的是减少煤催化加氢气化工艺成本。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种煤催化加氢气化方法，包括：煤粉预处理：将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合，以制得煤粉混合物，其中，所述第一催化剂为过渡金属卤化物，所述煤粉中含有水分；催化加氢气化：将制得的所述煤粉混合物进行催化加氢气化，以制得含有合成气和油品的混合气、含有半焦和第二催化剂的残渣；其中，在催化加氢气化过程中，所述第一催化剂与氢气反应生成过渡金属，所述过渡金属再与所述硫磺或硫化物反应生成第二催化剂，所述第二催化剂为过渡金属硫化物。本专利技术实施例提供的煤催化加氢气化方法，由于在煤粉中加入硫磺或硫化物，煤在催化加氢气化合成反应过程中，当第一催化剂在氢气的还原下生成不具有催化作用的过渡金属单质时，硫磺或硫化物可与过渡金属发生反应生成具有催化作用的第二催化剂，这样可使煤在整个加氢气化过程中，保障了催化剂的含量，同时，还可增加活性氢的含量，促进加氢气化反应效率，提高碳的转化率和产物的产率，相比现有通过增加昂贵的催化剂来保障反应效率，明显降低了工艺成本，且该煤催化加氢气化方法简单，实用性强。可选的，所述煤粉预处理的具体过程为：将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫磺混合，或将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫化物混合，其中，所述卤素气体和水反应生成卤化氢，所述卤化氢再与所述过渡金属化合物反应生成第一催化剂，所述第一催化剂、所述煤粉和所述硫磺，或所述第一催化剂、所述煤粉和所述硫化物混合得到煤粉混合物。进一步的，所述催化加氢气化后还包括：残渣酸洗：将制得的所述含有半焦和第二催化剂的残渣进行酸洗，以制得过渡金属卤化物溶液和硫化氢；过渡金属卤化物溶液电解：将制得的所述过渡金属卤化物溶液电解，制得氢气和卤素气体，其中，所述煤粉预处理中的卤素气体为所述过渡金属卤化物溶液电解得到的卤素气体。进一步的，在所述过渡金属卤化物溶液电解过程中：所述过渡金属卤化物溶液的浓度大于等于80％。可选的，在所述残渣酸洗过程中，采用无氧酸作为酸洗溶液。可选的，在所述残渣酸洗过程中，采用的酸洗溶液的浓度为10％～15％。可选的，所述催化加氢气化后还包括：气液冷却分离：将制得的所述含有合成气和油品的混合气进行气液分离；脱硫处理：将分离得到的合成气进行脱硫处理，并将脱硫处理得到的硫磺或硫化物中的至少部分硫磺或硫化物返送至所述煤粉预处理中。可选的，所述催化加氢气化后还包括：混合气换热：将氢气和所述催化加氢气化制得的所述混合气进行热交换，再将换热后的氢气返送至所述催化加氢气化中。可选的，在所述催化加氢气化过程中：所述催化加氢气化的气化压力为10～30MPa，气化温度为1000～1100℃。本专利技术另一方面实施例还提供了一种煤催化加氢气化装置，包括：储硫装置；煤粉预处理装置，所述煤粉预处理装置的进料口与所述储硫装置的出料口连通，所述煤粉预处理装置配合为将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合；催化加氢气化反应器，所述催化加氢气化反应器的进料口与所述煤粉预处理装置的出料口连通。本专利技术实施例提供的煤催化加氢气化装置，采用煤粉预处理装置对煤粉进行混合处理，与所述煤粉预处理装置连通的催化加氢气化反应器在具体使用时，可在其内部反应生成第二催化剂，提高了催化剂的含量，进而保障加氢气化反应效率，提高碳的转化率和产物的产率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种煤催化加氢气化方法的流程框图；图2为本专利技术实施例提供的另一种煤催化加氢气化方法的流程框图；图3为本专利技术实施例提供的另一种煤催化加氢气化方法的流程框图；图4为本专利技术实施例提供的一种煤催化加氢气化装置的组成示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例煤催化加氢气化方法及煤催化加氢气化装置进行详细描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本专利技术实施例提供了一种煤催化加氢气化方法，参照图1，所述煤催化加氢气化方法的步骤包括：S1：煤粉预处理：将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合，以制得煤粉混合物，其中，所述第一催化剂为过渡金属卤化物，所述煤粉中含有水分。具体的，所述煤粉指粒径小于等于75μm的煤颗粒占总质量的90％以上的煤。采用该粒径的煤粉进行催化加氢气化反应时，能够增加煤粉与催化剂的接触面积，进而促进煤粉的加氢气化反应。示例的，所述第一催化剂可以为氯化铁(FeCl3)、氯化钙(CaCl2)、氯化铜(CuCl2)、溴化锌(ZnBr2)中的一种或多种组合，也可以是其他过渡金属卤化物。在一些实施例中，为了充分利用化工生产系统中的废料、废气或者多余的物料，在进行煤粉预处理中，所述第一催化剂的全部或者部分可以通过下述实施例来生成，具体过程为：将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫化物混合，其中，所述卤素气体和水反应生成卤化氢，所述卤化氢再与所述过渡金属化合物反应生成第一催化剂。示例的，所述过渡金属化合物可以为氧化铁(Fe2O3)、石灰石(CaCO3)、氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)中的一种或多种组合，也可以是其他过渡金属化合物。这样所能达到的技术效果为：当卤素气体通入煤粉后，卤素气体能够疏松煤粉，增加煤粉与最终制得的所述第一催化剂的接触面积，使煤粉与第一催化剂混合均匀，确保第一催化剂发挥最大的催化效果；将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫磺，或将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫化物一起混合，还可简化工艺步骤，简化设备。S2：催化加氢气化：将制得的所述煤粉混合物进行催化加氢气化，以制得含有合成气和油品的混合气、含有半焦和第二催化剂的残渣；其中，在催化加氢气化过程中，所述第一催化剂与氢气反应生成过渡金属，所述过渡金属再与所述硫磺或硫化物反应生成第二催化剂，所述第二催化剂为过渡金属硫化物。煤粉在具体加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤催化加氢气化方法，其特征在于，包括：煤粉预处理：将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合，以制得煤粉混合物，其中，所述第一催化剂为过渡金属卤化物，所述煤粉中含有水分；催化加氢气化：将制得的所述煤粉混合物进行催化加氢气化，以制得含有合成气和油品的混合气、含有半焦和第二催化剂的残渣；其中，在催化加氢气化过程中，所述第一催化剂与氢气反应生成过渡金属，所述过渡金属再与所述硫磺或硫化物反应生成第二催化剂，所述第二催化剂为过渡金属硫化物。

【技术特征摘要】
1.一种煤催化加氢气化方法，其特征在于，包括：煤粉预处理：将煤粉、第一催化剂和硫磺，或将煤粉、第一催化剂和硫化物混合，以制得煤粉混合物，其中，所述第一催化剂为过渡金属卤化物，所述煤粉中含有水分；催化加氢气化：将制得的所述煤粉混合物进行催化加氢气化，以制得含有合成气和油品的混合气、含有半焦和第二催化剂的残渣；其中，在催化加氢气化过程中，所述第一催化剂与氢气反应生成过渡金属，所述过渡金属再与所述硫磺或硫化物反应生成第二催化剂，所述第二催化剂为过渡金属硫化物。2.根据权利要求1所述的煤催化加氢气化方法，其特征在于，所述煤粉预处理的具体过程为：将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫磺混合，或将煤粉、卤素气体、过渡金属化合物和硫化物混合，其中，所述卤素气体和水反应生成卤化氢，所述卤化氢再与所述过渡金属化合物反应生成第一催化剂，所述第一催化剂、所述煤粉和所述硫磺，或所述第一催化剂、所述煤粉和所述硫化物混合得到煤粉混合物。3.根据权利要求2所述的煤催化加氢气化方法，其特征在于，所述催化加氢气化后还包括：残渣酸洗：将制得的所述含有半焦和第二催化剂的残渣进行酸洗，以制得过渡金属卤化物溶液和硫化氢；过渡金属卤化物溶液电解：将制得的所述过渡金属卤化物溶液电解，制得氢气和卤素气体，其中，所述煤粉预处理中的卤素气体为所述过渡金属卤化物溶液电解得到的卤素气体。4.根据权利要求3所述的煤催化加氢气化方法，其特征在于，在所述过渡金属卤化物溶液电解过程中：所述过渡金属卤化物溶液的浓度大于等于80％。5.根据权利要求3所述的煤催化加氢气化方法，其特征在于，在所述残渣酸洗过程中，采用无氧酸作为酸洗溶液。6.根据权利要求3所述的煤催化加氢气化方法，其特征在于，在所述残渣酸洗过程中，采用的酸洗溶液的浓度为10％～15％。7.根据权利要求1所述的煤催化加氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽荣，周三，孙中卫，
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