[发明专利]煤低温干馏生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干馏生产工艺，尤其涉及一种煤低温干馏生产工艺。

背景技术

煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏。按其加热终温的不同，可分为：低温干馏、中温干馏和高温干馏。煤低温干馏始于19世纪，与煤的液化和气化过程相比，其加工条件温和，投资少，生产成本低。

适于低温干馏的煤一般为低阶煤，包括褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤。我国的低阶煤储量较大，约占全部煤的42％以上，因此，低温干馏技术可以有效的利用我国的资源，并且可以减少燃煤造成的环境污染。

煤的低温干馏可以在惰性气氛、加氢以及催化加氢条件下进行，其中煤在惰性气氛中的低温干馏其转化率较低，焦油产率也相应的较低；而在加氢的条件下，由于以纯氢气作为反应气，设备投资费用大，运行成本较高。

有研究者在煤中原位担载过渡金属催化剂，对煤进行催化热解，但实验表明，催化剂主要催化的是气相反应，并不能明显提高焦油的产率，并且原位担载催化剂，在产物分离的时候，催化剂较难分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤的低温干馏生产工艺，具有生产成本低、反应速度快、煤的转化率大幅提高，并且煤焦油产率增加的优点。

其具体技术方案如下：

一种煤的低温干馏生产工艺，包括如下步骤：首先选取原料煤，放入内热式滚筒炉，所述的内热式滚筒炉包括互相连通的催化室和干馏室，在所述的催化室内设有纳米铈锆复合氧化物为载体的镍基催化剂；然后向滚筒炉中通入甲烷水蒸气，与所述催化剂反应，生成的氢气进入所述干馏室，在温度为300-700℃，常压下与煤层反应10min-2h，最后将生成的产物冷却后，分离煤焦油和氢气，并将氢气循环至甲烷水蒸气入口处，从而完成煤的低温干馏。

所述的催化室内设有布气挡板，所述的布气挡板为其上镂穿有狭缝的薄板，方便产生的氢气透过，并且氢气分布较为均匀。

反应过程中，所述的干馏室沿着滚筒炉的轴向螺旋运动，煤层同时进行翻转，使得反应产生的氢气和煤层可以充分接触，从而提高反应速度和转化率。

所述干馏室的转动速度和倾角可以进行调节。

所述的反应温度优选为400-600℃，更优选的为500-600℃。

所述的反应时间优选为30min-90min。

所述的循环可以是部分循环或全部循环。

所述的原料煤为褐煤、长焰煤、不粘结煤或弱粘结煤。

与现有技术相比，本发明的煤低温干馏生产工艺具有如下特点：

1)采用甲烷水蒸气作为反应气，其可以在催化反应的过程中产生自热，从而减少外界的热量供应，并且用甲烷水蒸气代替纯氢可以降低生产成本；

2)催化剂采用纳米铈锆复合氧化物为载体，其本身比表面积较大，从而使更多的催化剂上载到载体上，催化剂活性增大，甚至呈指数性增大；另外由于纳米粒子所具有的尺寸效应，更加有利于与活性组分镍的结合和相互作用，使催化活性和稳定性得到了进一步的提高，550℃时甲烷转化率达96％以上，600℃时甲烷转化率甚至可达99％以上；

3)低温干馏装置采用内热式滚筒炉，由于反应过程中煤层不断翻滚，使得反应产生的氢气和煤层可以充分接触，并使得其温度快速升高，从而提高反应速度和转化率，加快反应产生气体的扩散速率，保证了低温干馏的质量。

4)将反应产生的氢气循环至甲烷水蒸气入口处，大大的节省了反应原料以及反应所需的热量，降低了生产成本。

5)本发明的反应可以在常压下反应，不需要另外施加压力，在节省生产成本的前提下，也简化了生产工艺。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。

实施例1

(1)Ni/Ce_0.25Zr_0.75O₂颗粒催化剂的制备：

将Ce(NO₃)₃·6H₂O、Zr(NO₃)₃·3H₂O溶于去离子水中，然后滴加到工业氨水中，沉淀，焙烧后，制得Ce_0.25Zr_0.75O₂纳米铈锆复合氧化物载体；

将制得的上述载体浸渍于镍盐水溶液中，静置12h，干燥，焙烧后制得Ni/Ce_0.25Zr_0.75O₂甲烷水蒸气催化剂。

(2)煤的低温干馏：