[发明专利]一种低阶煤与甲烷催化共炼生产轻质化焦油的方法

权利要求书

1.一种低阶煤与甲烷催化共炼生产轻质化焦油的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

a) 将低阶煤颗粒筛分至所需粒径范围内并放入到加煤料斗(1)中，通过其下方的螺旋进料器(2)将煤料斗(1)中的煤颗粒连续输送到返料气动阀(4)中，调节返料气动阀控制由气体入口B进入的松动气和由气体入口C进入的流化气的流量，将煤颗粒连续定量定向输送到下行床反应器(5)中进行热解反应；

b) 富含甲烷的气体由上部的气体入口A进入催化裂解管(3)中，与上部的来自提升管反应器（9）的高温半焦接触，发生催化裂解反应生成氢气；富含氢气的气流与煤颗粒共同进入下行床反应器（5）中，实现煤的加氢热解反应，即煤与甲烷的共炼过程；

c) 下行床反应器（5）中生成的热解产物经由气固快速分离装置（11）完成含焦油热解气体和半焦颗粒的分离；含焦油热解气体通过焦油催化裂解固定床（12）进行焦油的提质升级；提质后的含焦油热解气体通过焦油冷凝装置（13）将气体出口J排出的热解气体和轻质化焦油分离；

d) 热态半焦经过气固快速分离装置（11）之后进入双向返料气动阀（10）中，一定量的半焦返回到提升管反应器（9）中，通过部分燃烧进行提温；高温半焦经由旋风除尘器（6）返回到提升管顶部的半焦下行料槽（7）中，半焦部分燃烧产生的烟气经由气体出口I排出；高温半焦进入第二返料气动阀（8）中，通过调节由气体入口E进入的松动气和由气体入口D进入的流化气来实现其定向流动，使得其与富含甲烷气体在催化裂解管（3）中接触，实现甲烷的催化裂解制氢反应；

a) 步骤中采用的低阶煤为褐煤和次烟煤；煤颗粒的粒径范围控制在150~400μm内，保证其颗粒大小均匀一致；

a) 步骤中为保证进料时的物料密封性，采用返料气动阀（4）进行进料，由气体入口B进入的松动气采用氮气，由气体入口C进入的流化气采用富含甲烷的气体，所述富含甲烷的气体为煤热解气、天然气、页岩气或纯甲烷气体中的一种或二种以上；

b) 步骤中催化裂解管（3）内的温度控制在900~1000℃范围内，操作压力为0.1MPa；下行床反应器（5）中的温度设定在600~800℃范围内，操作压力为0.1MPa；

c) 步骤中固定床（12）中的催化剂颗粒选择分子筛类催化剂或者是负载非贵金属的分子筛类催化剂，分子筛类催化剂为HZSM-5，负载非贵金属的分子筛类催化剂为Ni/HZSM-5、Co/HZSM-5或Mo/HZSM-5；催化剂粒径大小均匀一致，筛分至8~16目或20~40目；催化剂床层温度控制在600~700℃范围内；

c) 步骤中焦油冷凝装置（13）通过循环冷却水实现焦油的冷凝，循环冷却水温度控制在5℃以下，由入口a进入，出口b流出；

d) 步骤中通过控制气体F和G的流量，来调节双向返料气动阀（10），以完成多余半焦产品的收集和控制返回到提升管反应器（9）中的半焦量；气体F采用氮气，气体G采用氮气或者富含甲烷的气体；

d) 步骤中空气由气体入口H进入，半焦在提升管（9）中部分燃烧提温至900~1000℃；第二返料气动阀（8）中由气体入口E进入的松动气采用氮气，由气体入口D进入的流化气采用富含甲烷的气体。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤与甲烷催化共炼生产轻质化焦油的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

a) 将内蒙古褐煤粉碎至煤粒径大小为40~60目并放入到加煤料斗(1)中，通过其下方的螺旋进料器(2)将煤料斗(1)中的煤颗粒连续输送到返料气动阀(4)中，调节返料气动阀控制由气体入口B进入的松动气氮气和由气体入口C进入的流化气甲烷的流量，使得煤颗粒进料速率为10g/min，将煤颗粒连续定量定向输送到下行床反应器(5)中进行热解反应；

b) 甲烷由上部的气体入口A进入催化裂解管(3)中，流量设定为2000 mL/min；甲烷与上部的来自提升管反应器（9）的高温半焦接触，发生催化裂解反应生成氢气；富含氢气的气流与煤颗粒共同进入下行床反应器（5）中，实现煤的加氢热解反应，即煤与甲烷的共炼过程；下行床反应器（5）内温度设定为700℃，压力为0.1MPa；

c) 下行床反应器（5）中生成的热解产物经由气固快速分离装置（11）完成含焦油热解气体和半焦颗粒的分离；含焦油热解气体通过焦油催化裂解固定床（12），焦油催化裂解固定床（12）中HZSM-5颗粒粒径大小为20~40目，HZSM-5颗粒中SiO₂与Al₂O₃摩尔比50:1，反应温度设定为600℃；提质后的含焦油热解气体通过焦油冷凝装置（13）将气体出口J排出的热解气体和轻质化焦油分离；

d) 热态半焦经过气固快速分离装置（11）之后进入双向返料气动阀（10）中，通过双向返料气动阀（10）后返回至提升管反应器（9）中进行部分燃烧，气体入口F的流化气为氮气，气体入口G的流化气采用甲烷；通过控制气体入口H的空气流量将半焦提温至900±10℃；高温半焦经由旋风除尘器（6）返回到提升管顶部的半焦下行料槽（7）中，半焦部分燃烧产生的烟气经由气体出口I排出；高温半焦进入第二返料气动阀（8）中，通过调节由气体入口E进入的松动气氮气和由气体入口D进入的流化气甲烷使其流动到与富含甲烷气体在催化裂解管（3）中接触，实现甲烷的催化裂解制氢反应。