[发明专利]催化气化方法及装置

说明书

本申请提供了一种催化气化方法及装置，涉及煤气化技术领域。本申请提供的催化气化方法包括以下步骤：S1，负载有催化剂的煤粉进行催化气化反应生成粗煤气；S2，粗煤气以及随所述粗煤气带出的小颗粒煤粉、催化剂和煤焦油在预设温度下进行处理，所述催化剂达到初熔条件；S3，初熔的所述催化剂在所述小颗粒煤粉的表面均匀分布，使所述小颗粒煤粉内部的残碳及煤焦油进一步反应生成第一产物，所述小颗粒煤粉内部形成丰富的孔道并捕集金属离子。该方法可以减少粗煤气中催化剂的带出，使催化剂充分参与催化气化反应，减少催化剂损失，节约成本，金属离子可以得到有效的固定，降低金属离子进入后系统造成设备腐蚀的可能性，减少工艺投资。

技术领域

本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种催化气化方法及装置。

背景技术

在煤气化技术领域，煤催化气化技术是以甲烷为目标产品的先进的第三代煤气化技术。具体通过在高压流化床中，一定压力温度条件下煤与水蒸汽(H2O)、氢气(H2)、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，生成高浓度的甲烷(CH4)。煤催化气化技术与其他煤气化技术相比，具有甲烷含量高、气化反应所需的温度低等优点。

由于催化气化技术处理的原料为粉煤，炉型大多采用流化床作为反应器，故气化炉系统出口带出的煤颗粒及催化剂的量较大，由于催化剂价格相对较高，相对于煤的损失，催化剂的损失对气化技术经济性的影响最大。同时由于气化炉出口粗煤气带出部分离子态的催化剂，对后系统会造成严重的腐蚀性，也会造成后期设备维修投入逐渐增加。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种催化气化方法及装置

第一方面，本发明提供了催化气化方法，所述方法包括以下步骤：

S1，负载有催化剂的煤粉进行催化气化反应生成粗煤气；

S2，粗煤气以及随所述粗煤气带出的小颗粒煤粉、催化剂、煤焦油在预设温度下进行处理，所述催化剂达到初熔条件；

S3，初熔条件的所述催化剂在所述小颗粒煤粉的表面均匀分布，使所述小颗粒煤粉内部的残碳以及煤焦油进一步反应生成第一产物，所述小颗粒煤粉内部形成丰富的孔道并富集金属离子。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤S2中，所述预设温度下进行处理包括在二次反应器中进行反应，所述二次反应器内的反应温度达到所述催化剂的初熔温度。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述预设温度为600℃～800℃。

作为本发明所述方法的优选技术方案，还包括步骤S4，所述第一产物进行旋风处理，得到煤粉颗粒和第二产物。

作为本发明所述方法的优选技术方案，还包括步骤S5，所述第二产物通过焦炭过滤器进行过滤，使所述第二产物中的催化剂离子吸附在焦炭上，并得到第三产物。

作为本发明所述方法的优选技术方案，还包括步骤S6，所述第三产物中的氢气和一氧化碳发生甲烷化反应，生成另一股含甲烷的气体物流，并得到第四产物。

作为本发明所述方法的优选技术方案，还包括步骤S7，所述第四产物进行酸性气体脱除。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述步骤S5和所述步骤S6之间还包括步骤S8，步骤S8，所述第三产物进行废热回收，供步骤S1中催化气化使用，经过所述废热回收后，所述第三产物中的粗煤气返回到步骤S2中。

第二方面，本发明还提供了一种催化气化装置，应用于所述的催化气化方法，包括：

气化炉，用于煤粉的催化气化反应以生成粗煤气，所述气化炉包括粉煤进口和粗煤气出口；

二次反应器，用于所述粗煤气的二次高温反应以使催化剂达到初熔条件，所述二次反应器的进口与所述粗煤气出口连通。