煤催化气化反应的方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种煤催化气化反应的方法，该方法为：煤粉在高压旋转设备的高压下进入气化设备，在气化设备中煤在催化剂的作用下与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离出的固体送入第一排渣设备，第一排渣设备中的固体送入第二排渣设备；将气固分离出的气体进行洗涤得到酸性水和净化气体，将净化气体进行低温甲醇洗涤得到甲烷、氢气与一氧化碳的混合气体，将该混合气体进行低温蒸馏得到甲烷，将酸性水送入催化剂回收设备，回收催化剂返回混料设备。本发明专利技术实施例还公开了一种煤催化气化反应的系统和设备。采用本发明专利技术，能够实现高压下的连续排渣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工合成天然气制备领域，尤其涉及一种煤催化气化反应的方 法、系统及设备。
技术介绍
我国是富煤贫油的国家，随着石油和天然气资源的日益减少，发展洁净高 效的煤炭转化技术具有长远意义。通常的煤气化技术，即煤在高温下与氧气(或空气)和/或水蒸汽(H20) 组成的气化剂进行气化反应，生成含有少量曱烷(CH4)的合成气(主要是氢 气、 一氧化碳和二氧化碳)。该煤气化技术具有气化反应所需的温度高、能耗 大、对设备要求高等缺点。煤催化气化技术是煤洁净高效利用的一种重要方式，采用煤催化气化技 术，煤在相对较低的温度下与水蒸汽(H20)、氢气(H。、 一氧化碳(CO)组 成的气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的曱烷(CHj)。 煤催化气化技术与其他煤气化技术相比，具有不需要氧气作为气化剂、曱烷含 量高、气化反应所需的温度低等优点。目前，煤催化气化技术中气化反应所需的最优温度和压力范围是593 ~ 700X:和20 ~ 40atm,使用碱金属碳酸盐作为催化剂。在煤催化气化生成曱烷后， 还可以将反应气体中的氲气和一氧化碳循环到气化炉中，使氢气和一氧化碳进 行曱烷化反应后转化为曱烷，从而提高曱烷的产量。为了提高碳转化率，可以 使用碱金属作为催化剂，并在气化炉内使用二氧化碳(C02)捕集材料。在催 化剂回收方面，可以使用酸来回收反应后的催化剂。在煤粉进料系统方面，通7常采用高压气化介质( 一般是采用氮气或者二氧化^J吹送为主、机械进料装 置为辅的方法，但是，采用氮气作为载气带来后续分离问题，而且氮气和氢气 在气化炉中反应会生成氨，采用二氧化碳作载气，不利用于气化反应中甲烷生 成。在灰渣排放方面，采用锁斗间歇法排渣。通常采用烟煤作为催化气化的原 料煤。煤催化气化反应后，生成的产物中除了包含CH4、 H2、 CO夕卜，还包含C02、 硫化氢(H2S)等酸性气体。为了脱出酸性气体，目前采用的是低温曱醇洗涤 法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种煤催化气化反应的方法、系统及设备，用以解决现 有技术中在煤催化气化反应后气化设备不能够连续排渣的问题。 本专利技术实施例提供一种煤催化气化反应的方法，该方法包括 煤在催化剂的作用下与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气 固分离；将气固分离出的固体送入第一排渣设备，所述第一排渣设备将所述固体送入第二排渣设备。本专利技术实施例提供一种煤催化气化反应的系统，该系统包括气化设备，与第一排渣设备相连，用于在催化剂的作用下煤与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离后的固体送入第一排渣设备；第一排渣设备，与第二排渣设备相连，用于接收所述气固分离后的固体； 将所述固体送入第二排渣设备；第二排渣设备，用于接收所述第一排渣设备送来的固体。 本专利技术实施例提供一种气化设备，该设备包括反应单元，与气固分离单元相连，用于在催化剂的作用下煤与气化剂进行 气化反应；气固分离单元，与第一排渣单元相连，用于将所述气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离后的固体送入第一排渣单元；第一排渣单元，与第二排渣单元相连，用于接收所述气固分离后的固体， 将该固体送入第二排渣单元；第二排渣单元，用于接收所述第一排渣单元送来的固体。 本专利技术实施例提供的方案中，将煤催化气化反应后的物质进行气固分离， 将气固分离出的固体送入第一排渣设备后，将第一排渣设备中的固体送入第二 排渣设备，从而实现了在高压下将气化设备中气化反应的固体连续排出的过 程，即达到了煤催化气化反应中能够连续排渣的目的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的系统结构示意图； 图2为本专利技术实施例提供的设备结构示意图； 图3为本专利技术实施例提供的设备结构示意图； 图4为本专利技术实施例提供的方法流程示意图。具体实施方式 实施例一为了使得煤催化气化反应中能够连续排渣，本专利技术实施例提供一种煤催化 气化反应的系统，本系统中，在气化设备中煤在催化剂的作用下与气化剂进行 气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离后的固体送入由两 级排渣设备組成的排渣系统，将气固分离后的气体送入水洗设备进行洗涤，水 洗设备将洗涤出的净化气体送入低温曱醇洗涤设备，低温甲醇洗涤设备将净化 气体进行低温曱醇洗涤，将洗涤出的曱烷、氢气与一氧化碳的混合气体送入蒸 馏设备，蒸馏设备再将该混合气体进行低温蒸馏得到曱烷。参见图1,本专利技术实施例提供的煤催化气化反应的系统，具体包括9气化设备20,与水洗设备21相连，用于在催化剂的作用下煤与气化剂进 行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离后的气体送入水 洗设备21。这里，催化剂可以采用碱金属碳酸盐；气化剂包括水、氢气和一氧 化碳。气化反应后的物质包括曱烷、氬气、 一氧化碳、二氧化碳、硫化氬、 氨气、煤粉、煤灰、催化剂等。气化设备中进行气化反应的温度可以在600 700 摄氏度之间，压力可以在3 4兆帕(MPa)之间。气化反应的煤与水的质量比 可以在1: ( 1 1.5 )之间。水洗设备21,与气化设备20和低温曱醇洗涤设备22相连，用于将所述气 化设备20送来的气体进行洗涤，得到净化气体，将该净化气体送入低温曱醇 洗涤设备22。低温曱醇洗涤设备22，与水洗设备21和蒸馏设备23相连，用于将所述水 洗设备21送来的净化气体进行低温曱醇洗涤，将洗涤出的曱烷、氢气与一氧 化碳的混合气体送入蒸馏设备23。蒸馏设备23,与低温曱醇洗涤设备22相连，用于将所述低温曱醇洗涤设 备22送来的混合气体进行低温蒸馏，得到曱烷。本系统进一步包括煤粉制备设备24,与混料设备25相连，用于将原煤磨制为煤粉，并将煤 粉送入混料设备25。煤粉粒径可以为100 200微米，所采用的原煤可以为烟煤 或褐煤。混料设备25，与煤粉制备设备24和干燥设备26相连，用于将所述煤粉制 备设备送来的煤粉与催化剂的水溶液进行混合浸渍，使用搅拌器将混合后的浆 液进行搅拌， 一定时间后使用泥浆泵将混合后的浆液送入干燥设备26。在将煤 粉与催化剂的水溶液进行混合时，催化剂与煤粉的配比可以为15%,混合后浆 液的浓度配比可以为50%。干燥设备26,与混料设备25和煤粉进料系统相连，用于接收所述混料设 备25送来的煤粉与催化剂的混合浆液，将该混合浆液进行脱水干燥，并将干燥后得到的煤粉送入煤粉进料系统煤粉进料系统包括常压料仓27、高压料仓28和高压旋转给料设备29， 其中，常压料仓27与干燥设备26和高压料仓28相连，高压料仓28与常压料 仓27和高压旋转给料设备29相连，高压旋转给料设备29与高压料仓28和气 化设备20相连。干燥设备26送来的煤粉经过常压料仓27和压力为4.2兆帕的 高压料仓28后进入高压旋转给料设备29，在高压旋转给料设备29的压力作用 下，煤粉被送入气化设备进行气化反应。高压旋转给料设备29的压力可以在 3~4兆帕之间，高压旋转给料设备29的压力与气化设备20的压力差可以在 0.05 0.1兆帕之间。气化设备20将气化反应后的物质进行气固分离后，还将气固分离后的固 体送入与气化设备20相连的第 一排渣设备30;第 一排渣设备30与第二排渣设 备31相连，在气化设备20与第一排渣设备30之间设置有控制气化设备20与 第一排渣设备30连通性的进口阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤催化气化反应的方法，其特征在于，该方法包括：　在气化设备中煤在催化剂的作用下与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离；将气固分离出的固体送入第一排渣设备，所述第一排渣设备将所述固体送入第二排渣设备。

【技术特征摘要】
1、一种煤催化气化反应的方法，其特征在于，该方法包括在气化设备中煤在催化剂的作用下与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离；将气固分离出的固体送入第一排渣设备，所述第一排渣设备将所述固体送入第二排渣设备。2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一排渣设备将所述固 体送入第二排渣设备包括在所述第一排渣设备中固体的质量达到设定阈值时，关闭所述第一排渣设 备与所述气化设备之间的进口阀门，打开所述第一排渣设备的放空阀门为所述 第一排渣设备卸压，打开所述第一排渣设备与第二排渣设备之间的连通阀门， 所述第 一排渣设备中的固体送入所述第二排渣设备后，关闭所述第 一排渣设备 与所述第二排渣设备之间的连通阀门，关闭所述第一排渣设备的放空阀门，打 开所述第 一排渣设备的充压阀门为所述第 一排渣设备充压，在所述第 一排渣设 备的压力与所述气化设备的压力一致时，打开所述第一排渣设备与所述气化设 备之间的进口阀门。3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述气化剂包括 水、氢气和一氧化^ 友。4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述煤与所述水的质量比为 1: (1~1.5)。5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述气化反应后的物质包括 曱烷、氢气、 一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨气、煤粉、煤灰、催化剂。6、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化设备与高压旋转给 料设备相连；在进行所述气化反应之前，该方法进一步包括所述高压旋转给料设备将所述煤送入所述气化设备，所述高压旋转给料设 备的压力为3 4兆帕，该压力与所述气化设备的正压差为0.05-0.1兆帕。7、 如权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括将气固分离出的气体进行水洗涤，得到净化气体和酸性水； 将所述净化气体进行低温曱醇洗涤，得到曱烷、氢气与一氧化碳的混合气体；将所述混合气体进行低温蒸馏，得到曱烷。8、 如权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括 将所述第二排渣设备排出的固体与所述水洗涤后的酸性水进行混合，萃取得到催化剂，回收利用该催化剂进行所述气化反应。9、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述低温曱醇洗涤还得到含 硫气体，该方法进一步包括利用所述含硫气体回收单质硫。10、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述低温蒸馏还分离出氢气 和一氧化碳，该方法进一步包括将分离出的氢气和一氧化碳送入所述气化设备作为所述气化反应的气化剂。11、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述煤为烟煤或褐煤。12、 一种煤催化气化反应的系统，其特征在于，该系统包括 气化设备，与第一排渣设备相连，用于在催化剂的作用下煤与气化剂进行气化反应，将气化反应后的物质进行气固分离，将气固分离后的固体送入第一 排渣设备；第一排渣设备，与第二排渣设备相连，用于接收所述气固分离后的固体； 将所述固体送入第二排渣设备；第二排渣设备，用于接收所述第一排渣设备送来的固体。13、 如权利要求12所述的系统，其特征在于，在所述气化设备与所述第 一排渣设备之间设置有控制所述气化设备与所述第一排渣设备连通性的进口 阀门；在所述第一排渣设备与所述第二排渣设备之间设置有控制所述第一排渣 设备与所述第二排渣设备连通性的连通阀门；所述第一排渣设备上设置有放空阀门秀口充压阀门；所述第一排渣设备用于在接收到的固体的质量达到设定阈值时，关闭第 一排渣设备与所述气化设备之间的进口阀门，打开第一排渣设备的放空阀门为 第一排渣设备卸压，打开第一排渣设备与第二排渣设备之间的连通阀门，第一 排渣设备中的固体送入第二排渣设备后，关闭第 一排渣设备与第二排渣设备之 间的连通阀门，关闭第一排渣设备的放空阀门，打开第一排渣设备的充压阀门 为第一排渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文，张红梅，李金来，孙志强，陈婷婷，陈意心，毛艳东，杜娟，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]