[发明专利]催化气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种催化气化方法。 

背景技术

利用我国丰富的煤炭资源，采用高效清洁的煤气化技术将煤转化为天然气是符合我国国情的能源利用技术途径。从目前发展情况看，由于煤制天然气能量转化率较高，使得在煤资源富集地区利用中低阶煤、低质煤种发展煤制天然气，对于缓解天然气供应紧张和改善大气环境具有积极意义。 

煤制天然气技术在最初阶段由两步法制得，但由于两步法技术需要空分、气化、变换和甲烷化四个工段，工艺复杂、投资巨大，使得其并不适用于大规模的煤制天然气工艺中。相比之下，采用将煤在相对较低的温度下与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度甲烷的一步法煤制天然气技术颇受青睐。在现有的一步法技术中，大多采用外供热方式，但该方式能耗较大，设备投资高，工艺流程复杂，采用该方式供热用于小规模研发阶段尚可，但要实现产业化，那么在工程上还仍难以实现。所以采用将氧气引入气化炉内的自供热燃煤方式来为催化气化反应提供所需热量就显得尤为重要，这不但无需追加其他设备，还可以提高工业化的可实施性。 

目前在煤气化领域中，上述自供热燃煤方式多在流化床反应器中得以实施。现有的流化床反应器多采用单一射流喷口，如U-gas气化炉，但当用单一射流喷口进气时，由于气固接触效率低，使得在床底易形成局部高温区而导致结渣。为了克服上述困难，中国专利CN1974733A公开了一种多射流流化床气化装置，虽然其相对于单射流流化床能提供更高的气固接触效率，但是对于床层较高的射流流化床，因固体颗粒返混湍动程度较缓，多个射流喷口分布在同一水平面上形成的局部高温难以快速传递至全床，也较容易结渣。 

发明内容

本发明实施例提供了一种催化气化方法，以保证流化床反应器内催化气化反应按最佳反应程度进行，并有效避免反应器内因局部高温而产生的结渣。 

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案： 

本发明提供了一种催化气化方法，包括： 

在催化剂存在下使碳质原料和气化剂于反应器主体内发生气化反应； 

在反应进行过程中，向反应器主体内不同气化反应区域中分别通入含氧气体，所通入的含氧气体与碳质原料和/或气化剂发生反应后产生热量，所述热量供给该气化反应区域中热量的消耗及损失。 

可选的，所通入的含氧气体与碳质原料和/或气化剂发生反应后产生热量，所述热量能够满足该气化反应区域中吸热反应、反应器主体散热和/或预热冷煤粉及冷的进煤吹送气所需的全部热量。 

进一步的，所述反应器主体内不同气化反应区是指由所述反应器主体内的密相区自下而上依次划分的分布板反应区、进料反应区以及甲烷化反应区。 

具体的，向所述反应器主体内不同气化反应区域中分别通入含氧气体包括： 

在所述分布板反应区内通入氧煤比为0-0.35、氧气浓度为0-20%mol的含氧气体； 

在所述进料反应区内通入氧煤比为0-0.5、氧气浓度为0-30%mol的含氧气体；以及 

在所述甲烷化反应区内通入氧煤比为0-0.3、氧气浓度为0-20%mol的含氧气体。 

进一步的，向所述反应器主体内不同气化反应区域中分别通入含氧气体包括： 

在所述分布板反应区内通入氧煤比为0-0.2、氧气浓度为0-10%mol的含氧气体； 

在所述进料反应区内通入氧煤比为0.2-0.45、氧气浓度为5-15%mol的含氧气体；以及 

在所述甲烷化反应区内通入氧煤比为0-0.1、氧气浓度为0-10%mol的含氧气体。 

可选的，所述含氧气体中氧气浓度为0-30%mol。 

可选的，所述含氧气体由过热蒸汽与氧气混合而成。 

可选的，所述含氧气体的温度为300-500℃。 

可选的，所述气化剂由过热蒸汽与氧气、一氧化碳或氢气中的一种或几种混合而成。 

进一步的，当所述气化剂中含有氧气时，所述气化剂中的氧气浓度为0-20%mol。