[发明专利]煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法和装置

权利要求书

1.一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）首先打开反应器中的超临界水加热电炉和催化反应加热电炉，将超临界水反应器和催化反应器分别升至反应温度，将去离子水通过高压泵从超临界水反应器上部水预热器入口送入水预热器，升温至反应所需温度之后，一部分升温后的去离子水由超临界水反应器下部水预热器出口进入超临界水反应器，充满超临界水反应器后，去离子水从超临界水反应器出口进入催化反应器，另一部分升温后去离子水进入固体收集罐，使固体收集罐压力升至与超临界水反应器压力相当，待系统温度和压力达到反应温度和压力并稳定；

（2）待系统压力和温度达到稳定状态后，停止泵去离子水，将水煤浆泵入超临界水反应器中进行反应，煤颗粒在下落的过程中逐步反应，之后落至超临界水反应器下部锥形出口处，生成的气液相产物从超临界水反应器顶部出口进入催化反应器；

（3）气液相产物在催化反应器内催化剂作用下进行反应后进入气液分离器，分离后得到煤气和液相，煤气进入储气罐，液相经过油水分离，得到焦油和水，水返回制备水煤浆；

（4）当超临界水反应器中固体物料堆积为反应器体积1/5-1/2时，停止水煤浆进料，待反应完成后，打开反应器底部出口阀门，再将去离子水泵入超临界水反应器，一方面对反应器和后续系统进行冲洗，促使反应后的液相和气相产物从反应器顶部排出，另一方面防止固体物料在反应器内堆积过于紧密，不利于排料，固体物料在重力作用下落至固体收集罐中，固体收集罐中带入的水和气体，从固体收集罐顶端出口进入气液分离器；

（5）在添加催化剂时，固体收集罐的固体物料进入消解池，消解池中泵入去离子水和消解剂，对催化剂进行回收，消解后的渣进入酸洗池，经HCl酸洗后得到活性炭产品；在不添加催化剂时，固体收集罐的固体物料直接进入酸洗池，经HCl酸洗后得到活性炭产品；

（6）固体物料从超临界水反应器排出过程中，固体收集罐的压力与整个超临界水反应器的压力保持相当，待物料完全排出后，停止排料和泵入去离子水。

2.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的煤为泥煤、褐煤、烟煤中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的水煤浆的浓度为20-60wt%。

4.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的水煤浆中，以干煤粉基准，添加有0%-20wt%催化剂。

5.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的水煤浆中添加的催化剂为KOH、K₂CO₃、Na₂CO₃、NaOH、CaOH₂中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的超临界水反应器中的反应温度为500-700^oC，催化反应器中的反应温度为300-500^oC。

7.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的超临界水反应器和催化反应器内的反应压力为20-40MPa。

8.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述水煤浆在超临界水反应器的反应时间为30-120min。

9.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的催化反应器为固定床反应器，采用的催化剂包括过渡金属和载体，载体为活性炭、Al₂O₃或ZrO₂，过渡金属包括Ni、Fe、Co、Mo一种或两种，催化剂的粒径为0.5mm-1mm，过渡金属的负载量占载体的质量为1%-20%之间。

10.如权利要求1所述的一种煤在超临界水中转化制备活性炭同时副产燃气及焦油的方法，其特征在于所述的催化反应器内的液体空速为1-4h^-1。