一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法技术

本发明专利技术涉及石油焦气化领域，具体涉及一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法。采用干法混合的添加方式将催化剂与石油焦充分混合，得到负载催化剂的石油焦，在气化温度为900～1300℃，气化压力为0.1MPa条件下将负载催化剂的石油焦通入气化炉发生气化反应获得富CO气体。本发明专利技术利用催化剂使石油焦催化气化，可以大大提高气化反应速率。同时本发明专利技术采用的催化剂为煤液化残渣、木质生物质灰、草木灰、煤气化灰渣和含油污泥等工业废弃物，实现了废弃物的资源化利用。

A method for preparing CO rich gas by catalytic gasification of petroleum coke

The invention relates to the field of petroleum coke gasification, in particular to a method for preparing CO-rich gas by catalytic gasification of petroleum coke. Petroleum coke loaded with catalyst was obtained by mixing the catalyst and petroleum coke with dry mixing method. Petroleum coke loaded with catalyst was gasified into gasifier to obtain CO-rich gas under the conditions of gasification temperature 900-1300 C and gasification pressure 0.1 MPa. The catalyst can catalyze gasification of petroleum coke and greatly improve the gasification reaction rate. At the same time, the catalyst used in the invention is industrial waste such as coal liquefaction residue, wood biomass ash, vegetable ash, coal gasification ash and oily sludge, which realizes the resource utilization of waste.

【技术实现步骤摘要】
一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法
本专利技术涉及石油焦气化领域，具体涉及一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法。
技术介绍
石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂解的过程，转化而成的产品。随着全球原油加工量的上升，石油焦产量也继续增长。2016年全球石油焦产量为1.40亿吨，其中亚洲地区随着中国和印度产能的增长，取代北美市场，成为全球石油焦的供应中心，全年产量达到5800万吨左右，占全球石油焦总产量的41％。不过，受到国际原油劣质化和重质化产量的不断上升，世界原油产品质量持续下降，同时炼油技术的不断进步，提升了轻油收率，导致碳素级石油焦质量不断下降，产量增速也有所放缓，而燃料级石油焦的供应则保持增长趋势。尽管为增加轻油收率，未来焦化装置产能增长缓慢，但炼油能力的增长仍旧带动焦化产能上涨，预计到2025年全球焦化装置产能将接近3.9亿吨，而石油焦产量则达到1.53亿吨，装置产量利用率不足4成。而随着环保政策的日益严格，高硫石油焦的用途受到很大的限制。因此，我国未来石油焦市场将面临着低硫石油焦紧俏而高硫石油焦严重过剩的局面。其中高硫石油焦的主要应用为燃烧发电，这样不仅能源利用率低，而且燃烧产生的二氧化硫会对环境造成污染。因此，寻找一种更为高效、环保的高硫石油焦利用方式迫在眉睫。而将石油焦与CO2气化制取合成气是一种很好的工业发展思路，不仅可以解决石油焦的利用问题，而且在气化反应过程中气化剂CO2会转化为CO，用于发电、供热和产生动力。气化技术是一项很有前景的绿色技术，是能源有效洁净利用的主要途径。利用石油焦作为气化原料进行气化在工业上已经开始试用，但是由于石油焦中矿物质元素含量极低，导致了石油焦气化活性远低于生物质气化。同时石油焦由长链脂肪烃缩聚物、稠环芳烃缩聚物、少量低分子有机物及微量无机化合物组成，且其孔隙结构很不发达，导致其气化活性远远低于煤与生物质气化。此外，由于CO2对石油焦孔径有较高要求，导致石油焦-CO2气化反应速率远低于石油焦-H2O气化反应速率。因此采用合适的催化剂与石油焦混合，提高气化反应速率具有重要的工程价值。从广义而言催化气化有如下优点降低反应温度，实现温和气化,从而降低对设备的要求提高气化反应速率有利于环保并提高经济效益。因此，寻找高效、廉价、催化剂是加快石油焦气化技术工业化关键问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法。具体技术方案如下：一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法，将催化剂以干法混合的方式与石油焦按一定比例混合，混合后得到负载催化剂的石油焦，负载催化剂的石油焦与CO2通入固定床气化炉中发生气化反应制取CO，具体包括如下步骤：(1)采用干法混合的方式将称量好的催化剂与石油焦充分混合，得到混有催化剂的石油焦，催化剂添加量为石油焦质量的5～100％；(2)石油焦和催化剂混合后，在振动研磨机上研磨10min，之后使用干燥箱在105℃环境中进行干燥12小时，得到干法混合方式制备负载催化剂的石油焦；(3)将负载催化剂的石油焦原料加入气化炉内并通入CO2进行气化反应，气化温度为900～1300℃，压力为0.1MPa，CO2流量为1.5L/min。所述催化剂为煤液化残渣、木质生物质灰、草木灰、煤气化灰渣或含油污泥的一种。所述石油焦原料粒径小于0.074mm。所述气化炉为固定床气化炉。本方法的优点是：(1)本专利技术所使用的催化剂含有大量碱金属盐和过渡金属盐，改善了石油焦气化反应活性，使得石油焦气化反应速率满足工业化需求。从而将高硫石油焦转化为高热值的CO，实现了石油焦的资源化利用，拓宽了石油焦的利用途径；(2)本专利技术所使用的催化剂来源广泛，可从工业废料中摄取，实现了废弃物资源化利用，相比其他催化剂价格低廉，且无需考虑回收问题，可节省大量成本；(3)本专利技术所使用的催化剂含有一定量未转化的有机物，这部分有机物也可通过气化反应转变为CO，从而可以提高气化合成气中CO的产率，同时这些催化剂经过气化反应后其中所含的有机物大幅度减少，有利于这些废弃物用作工业水泥等用途。(4)本专利技术所使用的催化剂可增大石油焦颗粒表面的电子云密度，从而增强其吸附CO2的作用，加快石油焦-CO2气化反应速率，拓宽了CO2利用途径，减少大气中CO2排放，有利于保护环境。(5)本专利技术所使用的催化剂可有效降低气化所需温度与压力，使得石油焦在较低温度和压力下快速进行气化，从而能够很好的解决冷却气化合成气强度大、余热损失率高、对气化炉要求高等问题。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围不受实施例所限。实施例中采用的煤液化残渣、木质生物质灰、草木灰、煤气化灰渣或含油污泥。其中煤液化残渣使用重金属物质的总和即灰分大于15％的样品，其灰分成本包括Al2O3、CaO、Fe2O3、TiO2、SiO2、Na2O、K2O、MgO；木质生物质灰使用灰分大于11％的样品，其灰分成本包括K2CO3、MgO、CaCO3、CaSO3、CaSi2O5；草木灰使用灰分含量大于6％的样品，其灰分成本包括Al2O3、CaO、Fe2O3、TiO2、SiO2、Na2O、K2O、MnO、SO3、P2O5；煤气化灰渣使用灰分含量大于60％的样品，其灰分成本包括Al2O3、CaO、Fe2O3、SiO2、Na2O、K2O、MgO；含油污泥使用灰分含量大于8％的样品，其灰分成本包括Al2O3、CaO、Fe2O3、TiO2、SiO2、Na2O、K2O、MgO、MnO、SO3、ZnO、P2O5。对比例1：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦，采用固定床气化炉，气化剂使用CO2。气化炉工况：压强为0.1MPa、温度1000℃，CO2流量为1.5L/min，石油焦完全反应所需时间如表1所示。实施例1：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦和5g的木质生物质灰，采用干法混合方式进行混合，将上述样品经过烘干得到实验样品，采用固定床气化炉，气化剂使用CO2。气化炉工况：压强为0.1MPa、温度1000℃，CO2流量为1.5L/min，石油焦完全反应所需时间如表1所示。实施例2：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦和1g的煤液化残渣，采用干法混合方式进行混合，将上述样品经过烘干得到实验样品，采用固定床气化炉，气化剂使用CO2。气化炉工况：压强为0.1MPa、温度1050℃，CO2流量为1.5L/min，石油焦完全反应所需时间如表1所示。实施例3：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦和1.5g的煤气化灰渣，采用干法混合方式进行混合，将上述样品经过烘干得到实验样品，采用固定床气化炉，气化剂使用CO2。气化炉工况：压强为0.1MPa、温度900℃，CO2流量为1.5L/min，石油焦完全反应所需时间如表1所示。实施例4：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦和0.25g的草木灰，采用干法混合方式进行混合，将上述样品经过烘干得到实验样品，采用固定床气化炉，气化剂使用CO2。气化炉工况：压强为0.1MPa、温度1000℃，CO2流量为1.5L/min，石油焦完全反应所需时间如表1所示。实施例5：称取5g粒径小于0.074mm的石油焦和0.5g的含油污泥，采用干法混合方式进行混合，将上述样品经过烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法，其特征在于，将催化剂以干法混合的方式与石油焦按一定比例混合，混合后得到负载催化剂的石油焦，负载催化剂的石油焦与CO2通入固定床气化炉中发生气化反应制取CO，具体包括如下步骤：(1)采用干法混合的方式将称量好的催化剂与石油焦充分混合，得到混有催化剂的石油焦，催化剂添加量为石油焦质量的5～100％；(2)石油焦和催化剂混合后，在振动研磨机上研磨10min，之后使用干燥箱在105℃环境中进行干燥12小时，得到干法混合方式制备负载催化剂的石油焦；(3)将负载催化剂的石油焦原料加入气化炉内并通入CO2进行气化反应，气化温度为900～1300℃，压力为0.1MPa，CO2流量为1.5L/min。

【技术特征摘要】
1.一种石油焦催化气化制备富CO气体的方法，其特征在于，将催化剂以干法混合的方式与石油焦按一定比例混合，混合后得到负载催化剂的石油焦，负载催化剂的石油焦与CO2通入固定床气化炉中发生气化反应制取CO，具体包括如下步骤：(1)采用干法混合的方式将称量好的催化剂与石油焦充分混合，得到混有催化剂的石油焦，催化剂添加量为石油焦质量的5～100％；(2)石油焦和催化剂混合后，在振动研磨机上研磨10min，之后使用干燥箱在105℃环境中进行干燥12小时，得到干法混合方式制备负载催化剂的石油焦；(3)将负载催...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎富生，梁容真，田伟，史金星，王越，吴智勇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21