双鼓泡床煤催化气化制甲烷的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109652151A(43)申请公布日2019.04.19(21)申请号201710946335.6(22)申请日2017.10.12(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(72)发明人霍威钟思青徐俊屠功毅(51)Int.Cl.C10L3/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称双鼓泡床煤催化气化制甲烷的装置及方法(57)摘要本发明涉及一种双鼓泡床煤催化气化制甲烷的装置及方法，解决了现有技术中存在的气化炉结构复杂、碳转化率低以及甲烷含量低等技术问题。本发明通过采用两个耦合在一起的设有相同气体分布器的鼓泡床装置，包括以下步骤：原料煤及第一催化剂在鼓泡床气化炉中和气化剂接触并发生催化气化反应，生成合成气，合成气经分离、净化后作为甲烷化反应的反应气通入到甲烷化单元，在第二催化剂的作用下，反应生成富甲烷的产品气，少量的第二催化剂被产品气携带，经第二气固分离器分离后进入气化炉，作为气化反应的催化剂使用。该技术方案较好地解决了上述问题，可应用于煤制天然气领域。CN109652151ACN109652151A权利要求书1/2页1.一种双鼓泡床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：包括第一料斗(1)、气化炉(2)、第一气体分布器(3)、渣斗(4)、第二气体分布器(5)、甲烷化单元(6)、第二料斗(7)、第二气固分离设备(8)、第一气固分离设备(9)、灰斗(10)、气体净化单元(11)；气化炉(2)中部连接料斗(1)、气化炉(2)顶部及顶部侧面分别连接第二气固分离设备(8)固体出口以及第一气固分离设备(9)入口；气化炉(2)底部连接第一气体分布器(3)，第一气体分布器(3)底部与渣斗(4)相连，渣斗顶部侧面与第二气体分布器(5)相连接，第二气体分布器(5)顶部连接甲烷化单元(6)，甲烷化单元(6)中部设有第二料斗(7)、甲烷化单元(6)顶部与第二气固分离设备(8)入口相连接，第一气固分离设备(9)底部的固体出口连接灰斗(10)、第一气固分离设备(9)顶部的气体出口与气体净化单元(11)相连接。2.根据权利要求1所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷的装置，其特征在于：气化炉(2)与甲烷化单元(6)采用相等的内径，气化炉(2)高度大于甲烷化单元(6)的高度，并且甲烷化单元(6)高度的1.5-2.0倍。3.根据权利要求1所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：第一气体分布器(3)及第二气体分布器(5)均采用相同的孔板式分布器，分布器锥面上设置有气孔，气孔沿圆周均匀布置，设有20～120个圈气孔，开孔率1～6％。4.根据权利要求1所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：第一气体分布器(3)及第二气体分布器(5)均与水平轴线呈30°-60°的夹角。5.一种双鼓泡床煤催化气化制甲烷方法，采用权利要求1-4所述的任意一种双鼓泡床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于，包括以下步骤：a.气化炉(2)中的反应：原料煤及第一催化剂(A)从第一料斗(1)加入至气化炉(2)中，并与来自第一气体分布器(3)的气化剂(B)发生催化气化反应，生成灰渣、飞灰以及合成气(E)，灰渣由于自身重力掉落至渣斗(4)中，而合成气(E)携带飞灰经第一气固分离设备(9)分离后，飞灰被灰斗(10)收集，合成气(E)被送入气体净化单元(11)处理，并被继续送至第二气体分布器(5)作为甲烷化单元(6)的反应物；b.甲烷化单元(6)中的反应：第二气体分布器(5)将来自气化炉(2)中反应生成的合成气(E)送入至甲烷化单元(6)，并与第二料斗(7)送入的第二催化剂(C)接触，发生强烈的甲烷化反应生成富甲烷的产品气(D)，并由第二气固分离设备(8)分离后作为产品被收集，而大部分第二催化剂(C)经长周期运行失活后，落入到渣斗(4)，少部分细颗粒第二催化剂(C)被产品气(D)携带经第二气固分离设备(8)分离后进入气化炉(2)作为气化反应催化剂使用。6.根据权利要求5所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：所述的原料煤及第一催化剂(A)为煤与催化剂的混合物，所述的第一催化剂选自碱金属、碱土金属、过渡金属或者其混合物。7.根据权利要求5所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：气化剂(B)选自水蒸气与氧气的混合物或水蒸气与空气的混合物。8.根据权利要求5所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：第二催化剂(C)为耐硫甲烷化催化剂，选自负载在氧化硅上的含镍化合物或含铬化合物的共熔物。9.根据权利要求5所述的双鼓泡床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：气化炉(2)操作温度为750-950℃、甲烷化单