[发明专利]负载催化剂的煤组合物，制造方法和用途

权利要求书

1.用于优化反应器进料负载催化剂的煤组合物的稳态气化的集成方法，该方法包括下列步骤：

(a)将研磨的原煤固体料流提供到扩散性催化剂负载接触器中，其中煤包括含有包括酸性官能团的离子交换位点的基质；

(b)将包括I族碱金属催化剂盐的流入流股引入到扩散性催化剂负载接触器中以产生淤浆，其中流入流股由残液流股、再循环料流和补充流股组成；

(c)控制在流入流股中催化剂的量使得在所述流入流股中的I族碱金属催化剂的量等于或大于为了实现煤的饱和离子交换负载所需要的量；

(d)在一定的接触温度下保持淤浆一段的接触时间，以便提供实现相当大程度的和均匀的催化剂负载的充足机会使得所述I族碱金属催化剂高度分散在整个煤基质中；

(e)通过过滤将淤浆脱水以形成负载催化剂的湿煤饼和残留溶液；

(f)将残留溶液再循环到该流入流股中；

(g)在约90℃到约250℃温度范围的惰性干燥气体流下热处理该负载催化剂的湿煤饼，以便通过离子交换提高与煤基质相结合的负载催化剂的百分数并将水分含量降低到低于约6wt％，从而产生负载催化剂的热处理过的煤组合物，其中在所述负载催化剂的热处理过的煤组合物上负载的催化剂的总量当中的大于约50％是通过煤的酸性官能团上的离子交换与煤基质相结合的I族碱金属催化剂；

(h)在蒸汽的存在下，在约450℃到约750℃范围的温度下和在约50psig至约1000psig范围的压力下，将负载催化剂的热处理过的煤组合物在流化床反应器中气化，以生产焦炭和包括甲烷的粗气体流；

(i)从流化床反应器中排出粗气体流；

(j)从流化床反应器中排出焦炭；

(k)从焦炭中提取催化剂；和

(l)将提取的催化剂作为再循环料流再循环到流入流股中。

2.根据权利要求1的集成方法，其特征在于在流入流股中催化剂的量是通过包括以下步骤的方法控制的：

(a)监测在残液流股中I族碱金属催化剂的量；

(b)监测在再循环料流中I族碱金属催化剂的量；和

(c)调节在补充流股中I族碱金属催化剂的量。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的集成方法，其特征在于在流入流股中I族碱金属催化剂的浓度足以获得具有在约0.01至约0.1范围内的I族碱金属催化剂原子与碳原子比率的负载催化剂的煤组合物。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的集成方法，其特征在于在流入流股中I族碱金属催化剂的量是约0.3mol/kg到约3.0mol/kg。

5.根据权利要求1的集成方法，其特征在于在加热的蒸汽和在循环气体的存在下，将负载催化剂的热处理过的煤组合物在流化床反应器中气化。

6.根据权利要求1-2或5中任一项所述的集成方法，其特征在于所述负载催化剂的热处理过的煤组合物包括煤和气化催化剂，其中气化催化剂的存在量使得催化剂原子与碳原子的比率是在0.01到0.1范围内。

7.根据权利要求6的集成方法，其特征在于该组合物具有约25微米到约2500微米的粒度。

8.根据权利要求6的集成方法，其中该煤是次烟煤，烟煤，褐煤，无烟煤或它们的混合物。

9.根据权利要求6的集成方法，其特征在于该煤是亚沥青煤，该气化催化剂是钾阳离子，该催化剂盐是碳酸钾，并且该流入流股溶液包括的催化剂盐的浓度足够获得具有在约0.03至约0.05范围内的催化剂原子与碳原子的比率的负载催化剂的煤组合物。

10.根据权利要求6的集成方法，其特征在于负载催化剂的总量当中的大于约70％是与煤基质相结合的I族碱金属催化剂。

11.根据权利要求6的集成方法，其中负载催化剂的总量当中的大于约50％是通过煤的酸性官能团上的离子交换与煤基质相结合的I族碱金属催化剂。

12.根据权利要求6的集成方法，其中负载催化剂的总量当中的大于约70％是通过煤的酸性官能团上的离子交换与煤基质相结合的I族碱金属催化剂。

13.根据权利要求6的集成方法，其中淤浆在约20℃到约95℃范围的接触温度下保持在约1小时到约48小时范围内的接触时间。