[发明专利]一种提高煤焦气化反应性的方法

说明书

本发明公开了一种在煤催化气化反应工艺中提高煤焦气化反应性的方法，是在原煤中添加碳酸钙和碳酸钠，使所述碳酸钙和碳酸钠负载于原煤上，制备成含有碳酸钙1.25～2.5%，碳酸钠0.4～1%的负载钙钠煤。将所述负载钙钠煤与H₂O/CO₂多元气化剂进行气化反应，表现出了远好于纯H₂O或纯CO₂的气化反应性，提高了多元气化剂用于碎煤加压气化工艺中煤焦的气化反应性，促进了较高温度下气化反应协同效应的程度。

技术领域

本发明属于煤的催化气化技术领域，涉及多元气化剂砕煤加压气化工艺，特别是涉及在多元气化剂碎煤加压气化工艺中提高多元气化剂与煤焦气化反应速率的方法。

背景技术

煤气化是煤洁净转化的龙头，是发展现代煤化工技术的重要途径之一。目前，煤制合成天然气已成为我国优先发展的新一代煤化工项目，而煤制天然气的关键是煤气化技术的选择。

相比于气流床气化技术与移动床加压液态排渣气化技术，移动床加压固态排灰气化技术凭借着其投资成本低、动力消耗低、技术成熟、运行稳定以及在合成天然气方面具有先天优势等特点，已成为煤制合成天然气最具竞争力的煤气化技术。

然而，在移动床加压固态排灰煤气化工艺中，为保证干法排灰，需通入过量的水蒸气来降低炉温，这样就会导致大量含酚废水产生。此外，煤气经过低温甲醇洗后CO₂浓度较高，直接排放到空气中不仅浪费碳源，也不利于节能减排的要求。

将CO₂作为气化剂返炉替代部分水蒸气，实现煤焦与多元气化剂（水蒸气+CO₂）的气化反应，则可以很好地解决上述问题。该方法可以最大程度的利用CO₂，实现节水、减排、无污染的高效碎煤固态排渣加压气化优势。

由于煤焦与CO₂气化的反应性较煤焦与H₂O气化的反应性低，CO₂返炉将会在一定程度上影响煤焦的气化反应性，甚至降低气化反应速率。煤催化气化具有在提高气化反应速率的同时降低气化反应温度的优势。

碱土金属钙具有可催化煤焦与多元气化剂发生气化反应产生协同效应的特点，该特点可以在一定程度上提高煤焦与多元气化剂气化的反应速率。但是，由于钙易烧结，且其催化能力随着使用次数的增多及气化温度的升高而下降，从而导致催化气化反应速率降低。因此，寻求一种可以抑制钙在催化气化反应过程中烧结现象的物质，将其与钙共同作为复合催化剂来催化煤焦与多元气化剂的气化反应，以提高钙的稳定性，并进一步提高气化反应，则显得非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种在煤催化气化反应工艺中提高煤焦气化反应性的方法，通过在原煤上负载较低含量的含钙前驱物与含钠前驱物，用于多元气化剂碎煤加压气化工艺中，以提高煤焦的气化反应性，实现煤炭资源的高效利用。

本发明所述提高煤焦气化反应性的方法是在原煤中添加碳酸钙和碳酸钠，使所述碳酸钙和碳酸钠负载于原煤上，制备成负载钙钠煤。

其中，所述负载钙钠煤中含有的碳酸钙质量分数为1.25～2.5%，碳酸钠质量分数为0.4～1%。

优选地，本发明是采用浸渍法将所述碳酸钙和碳酸钠负载于原煤上。

具体地，是将所述碳酸钙、碳酸钠与原煤混合后，加入水混合搅拌均匀，烘干后制备得到负载钙钠煤。

也可以是将所述碳酸钙和碳酸钠混合配制成溶液，加入原煤混合均匀，烘干得到负载钙钠煤。

考虑到原料的来源与成本，本发明中加入的碳酸钙可以是石灰石，碳酸钠可以是苏打粉。

在煤催化气化反应的气化温度下，碳酸钙会转变为氧化钙催化活性组分，碳酸钠转化为金属钠或氧化钠等催化活性组分。