一种联产甲烷及轻质焦油的气化方法技术

本发明专利技术提供了一种联产甲烷及轻质焦油的气化方法，属于煤催化气化领域，能够在生成高浓度甲烷的同时，有效提高煤焦油产量，尤其是轻质焦油的产量。所述气化方法包括：碳质原料依次经过气化炉内的热解段进行裂解反应和气化段进行气化反应，形成甲烷合成气；其中，在所述热解段内通入含甲烷气体，所述含甲烷气体中的甲烷裂解，促进轻质焦油生成。本发明专利技术可用于联产甲烷及轻质焦油的气化工艺中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤催化气化领域，尤其涉及。
技术介绍
煤催化气化技术是煤洁净高效利用的一种重要方式，采用煤催化气化技术，煤在一定压力温度条件下与水蒸气、氢气、一氧化碳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。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，同时副产焦油等优点。现有的工艺技术是将煤与催化剂进行预先混合送入气化炉内，控制炉内温度在700°C左右，反应压力3.5MPa左右，使煤在催化剂的作用下与蒸气发生反应生成氢气与一氧化碳，并在催化剂的作用下进而合成甲烷，从而可在气化炉出口直接得到富甲烷合成气和副产物焦油。然而，现有工艺中得到的产物均以甲烷为主产品，而具有较高经济附加值的煤焦油则产量少，且所产焦油中重质焦油组分比重较大，这不仅为后系统设计选型、焦油产品的分离及加工利用带来很多不便，还直接造成经济效益不高。因此，如何能够在保证甲烷产量的前提下提高煤焦油产量，尤其是煤焦油中轻质焦油的产量，是成为制约技术发展的关键。
技术实现思路
本专利技术提供了，能够在生成高浓度甲烷的同时，有效提高煤焦油产量，尤其是轻质焦油的产量。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案:，包括:碳质原料依次经过气化炉内的热解段进行裂解反应和气化段进行气化反应，形成甲烧合成气；其中，在所述热解段内通入含甲烷气体，所述含甲烷气体中的甲烷裂解，促进轻质焦油生成。具体的，所述含甲烷气体为对所述气化反应生成的甲烷合成气进行预处理得到。进一步的，所述预处理包括:回收所述甲烷合成气中的焦油。具体的，在所述热解段内通入的含甲烷气体中的甲烷浓度大于80%。可选的，通入的所述含甲烷气体的质量与所述碳质原料的质量比为0.1-0.9。具体的，在所述热解段内通入的含甲烷气体中的甲烷浓度在8% -50%的范围内。可选的，通入的所述含甲烷气体的质量与所述碳质原料的质量比为0.3-1.2。可选的，所述预处理甲烷气包括气化炉出口处的合成气、焦炉煤气和经甲烷合成后的高浓度甲烷气中至少一种，或者包括CO、co2、h2、n2和水蒸气中的至少一种与甲烷的组入与I=I O可选的，在所述热解段内通入的含甲烷气体的温度为200°C _480°C。进一步的，所述气化炉内的所述热解段和所述气化段的直径相同或不同；所述热解段和所述气化段的直径不同时，所述热解段和所述气化段的直径比为2-3:1。可选的，所述含甲烷气体通过所述热解段中的热解段分布板布入到所述热解段。优选的，所述预处理还包括:待所述甲烷合成气回收焦油后与过热蒸汽进行混合，以形成所述含甲烷气体。本专利技术提供了，在该方法中，通过在气化炉内的热解段进行裂解反应的过程中通入含甲烷气体的方式，可促进甲烷在热解段反应中裂解释放活性基团，这不仅有利于增强煤热解的深度，生成更多的甲烷；还可通过与煤表面的官能团相结合，促进轻质焦油的生成。此外，由于焦油成分中的轻质焦油，如苯、甲苯和二甲苯的混合物、酚、甲酚、二酚的混合物、乙烯等物质在化工原料市场中具有较高的经济价值，所以该方法还具有优越的经济价值。【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的联产甲烷及轻质焦油的气化方法的示意图；图2为本专利技术实施例1提供的气化方法流程图；图3为本专利技术实施例2提供的气化方法流程图；图4为本专利技术实施例3提供的气化方法流程图；图5为本专利技术实施例4提供的气化方法流程图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的联产甲烷及轻质焦油的气化方法的示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供了，包括:S1:碳质原料依次经过气化炉内的热解段进行裂解反应和气化段进行气化反应，形成甲烷合成气。在本步骤中，如无特殊说明，碳质原料均负载有催化剂，下面以负载催化剂的煤为例进行说明。本实施例中所使用的气化炉为两段式流化床气化炉，该气化炉内部没有明显的构件区分，但根据炉内反应类型可将其分为热解段和气化段，其中，热解段位于气化段的上方。由进料口进入气化炉内的负载催化剂的煤在热解段进行提质后，才落入到气化炉气化段进行气化反应。在热解段中，经提质后主要产生酸性气体、焦油，而在气化段则生成甲烧合成气。S2:在所述热解段内通入含甲烷气体，所述含甲烷气体中的甲烷裂解，促进轻质焦油生成。在本步骤中，在反应过程中向热解段内通入含甲烷气体。该含甲烷气体可以是气化产生的甲烷合成气，也可以是由外部直接供给的含甲烷的气体。煤在热解过程中释放大量的活性自由基，含甲烷气体中的甲烷在煤热解释放出的活性自由基的作用下发生裂解并释放出大量的活性基团，特别是在碱金属或碱土金属催化剂存在条件下，甲烷的活性裂解能力大大增强。这样一方面可促进煤热解的深度，从而生成更多的热解产品如甲烷、一氧化碳等，另一方面，通过甲烷裂解出的活性基团与煤表面的官能团的结合，也可促进轻质焦油的生成。这里需说明的是，甲烷在该过程中并不消耗，可循环使用。并且，随着甲烷浓度的增加，对甲烷裂解还有放大效应，从而可大大提高轻质焦油的产量。本专利技术提供了，在该方法中，通过在气化炉内的热解段进行裂解反应的过程中通入含甲烷气体的方式，可促进甲烷在热解段反应中裂解释放活性基团，这不仅有利于增强煤热解的深度，生成更多的甲烷；还可通过与煤表面的官能团相结合，促进轻质焦油的生成。此外，由于焦油成分中的轻质焦油，如苯、甲苯和二甲苯的混合物、酚、甲酚、二酚的混合物、乙烯等物质在化工原料市场中具有较高的经济价值，所以该方法还具有优越的经济价值。在本专利技术的再一实施例中，所述含甲烷气体为对所述气化反应生成的甲烷合成气进行预处理得到。在本实施例中，由于步骤SI中在气化炉内生成的甲烷合成气中混有酸性气体以及焦油等物质，所以为了使通过循环再通入热解段的含甲烷气体较为纯净，需对甲烷合成气进行预处理，以得到含甲烷气体。在该实施例中的一具体实施例中，该预处理可以包括回收焦油。其中，回收焦油可通过与本实施例气化炉串联使用的焦油冷凝回收系统进行回收。当然，还可以理解的是，如果期望通入至所述热解段的甲烷合成气更洁净，还可以对其在回收焦油后进而除去其内的酸性气体，而该步骤则可通过低温甲醇洗系统得以实现，其中，酸性气体主要可以是CO2、H2S等。在本专利技术的进一实施例中，在所述热解段内通入的含甲烷气体中的甲烷浓度大于80%。[当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联产甲烷及轻质焦油的气化方法，其特征在于，包括：碳质原料依次经过气化炉内的热解段进行裂解反应和气化段进行气化反应，形成甲烷合成气；其中，在所述热解段内通入含甲烷气体，所述含甲烷气体中的甲烷裂解，促进轻质焦油生成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祖静茹，李克忠，郑岩，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13