一種新型煤氣化催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤化工行業(yè)，具體涉及一種煤氣化催化劑及其制備方法和應(yīng)用，采用碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩經(jīng)800?1000℃焙燒，制備釩酸鋇煤氣化催化劑。上述反應(yīng)所得的煤氣化催化劑，其組成是BaO·Ba(V03)2。本發(fā)明的有益效果在于：1、能降低煤的著火點(diǎn)和煤的氣化反應(yīng)溫度；2、能提高煤氣化效率1倍以上，提高單位時(shí)間設(shè)備利用的效率；3、催化效果穩(wěn)定無哀減現(xiàn)象，至使可減小添加量，降低生產(chǎn)成本；4、可將CO2資源化，CO2返爐經(jīng)催化作用可轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏wCO，提高煤的熱效率，具有明顯的節(jié)能減排作用；5、添加該新型煤氣催化劑，不受煤種的限制，擴(kuò)大氣化用煤范圍，煤氣化用煤可就地采購。
【專利說明】
一種新型煤氣化催化劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煤化工行業(yè)，具體涉及一種煤氣化催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前煤的氣化催化劑的開發(fā)主要是圍繞降低煤氣化的反應(yīng)溫度，提高煤氣化的反應(yīng)速率，改善煤氣組成而進(jìn)行。目前研究開發(fā)的煤氣催化劑有:
[0003](I)單體金屬鹽或氧化物催化劑，(2)復(fù)合催化劑(3)可棄催化劑。上述煤氣化催化劑都不具備將CO2催化轉(zhuǎn)化為CO的能力?，F(xiàn)有的煤氣化催化劑隨著反應(yīng)時(shí)間的延長其活性明顯下降，需添加量大，成本高，在實(shí)際生產(chǎn)過程中節(jié)能減排效果不顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所需解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提出一種新型煤氣化催化劑及其制備方法和應(yīng)用，所述的催化劑活性高，催化活性不哀減，用量小，成本低。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:新型煤氣化催化劑的制備方法，采用碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩經(jīng)800-100()°C焙燒，制備釩酸鋇煤氣化催化劑。
[0006]按上述方案，所述的碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩的質(zhì)量用量按摩爾比計(jì)為2:1。
[0007]其所涉及的反應(yīng)方程式如下:
[0008]2BaC03+V205 = 2Ba0.V205+2C02 (I)
[0009]2BaS04+V205 = 2Ba0.V205+2S03 (II)
[0010]其反應(yīng)物的理論用量是:方程式I中按摩爾比:碳酸鋇:五氧化二釩=2:1
[0011]方程式II中按摩爾比:硫酸鋇:五氧化二釩=2:1
[0012]上述反應(yīng)所得的煤氣化催化劑，其組成是Ba0.Ba(V03)2。
[0013]以本發(fā)明所得的煤氣化催化劑催化時(shí)，其中的鋇也參與煤的氣化反應(yīng)，Ba0.Ba(V03)2中的鋇可以還原為金屬鋇，釩被還原為低價(jià)態(tài)氧化物，金屬鋇和低價(jià)釩氧化物在高溫條件極易被O2和C02氧化為BaO和V2O5進(jìn)而化合為Ba(V03)2，在煤的氣化過程中因鋇也參與了氣化反應(yīng)，所以催化效果好，催化活性不哀退，催化活性強(qiáng)，添加量小，成本低。
[0014]本發(fā)明涉及的反應(yīng)方程式:(以BaCOdV2O5為原料為例)
[0015](l)2BaC03+V205 = Ba0.Ba(V03)2+2C02配制合成反應(yīng)
[0016](2)Ba0.Ba(VO3)2+4C = 2Ba+V203+4C0氣化還原反應(yīng)
[0017](3)2Ba+V203+02+2C02 = Ba0.Ba(V03)2+2C0富氧時(shí)氣化氧化反應(yīng)
[0018](4)Ba+V203+2C02 = Ba0.V205+2C0氧氣不足時(shí)氣化氧化反應(yīng)
[0019]當(dāng)按BaC03+V205= Ba0.V2OdCO2配制合成的釩酸鋇，因其熔點(diǎn)低，只有550°C，一般煤氣化溫度在900-1400°C，Ba0.V2O5熔點(diǎn)低，在煤氣化時(shí)生成液相失去催化活性。當(dāng)按3BaC03+V205 = 3Ba0.V205+3C02配制合成的釩酸鋇，雖然熔點(diǎn)在1450°C以上，但是其活性低，活性易衰退，需添加量大，成本高。
[0020]使用時(shí)，在常規(guī)一段、二段氣化爐或Largi煤氣化爐中將Ba0.Ba(VO3)2按一定的配比與煤混勻壓球使用，氣化過程中以空氣+水蒸汽，二氧化碳+氧氣，富氧空氣+水蒸汽+二氧化碳或二氧化碳+氧氣+水蒸氣為氣化劑進(jìn)行煤的氣化。
[0021]在粉煤氣化床、流化床煤氣化爐只需將制備好的Ba0.Ba(VO3)2按配比混合均勻，以空氣+水蒸汽、富氧空氣+水蒸氣+二氧化碳，二氧化碳+氧氣、空氣+二氧化碳+水蒸汽或二氧化碳+水蒸汽+氧氣為氣化劑進(jìn)行煤的氣化。
[0022]按上述方案，所述的Ba0.Ba(VO3)2的添加量為煤的用量的0.5%。_10%0。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]1、能降低煤的著火點(diǎn)和煤的氣化反應(yīng)溫度；
[0025]2、能提高煤氣化效率I倍以上，提高單位時(shí)間設(shè)備利用的效率；
[0026]3、催化效果穩(wěn)定無哀減現(xiàn)象，至使可減小添加量，降低生產(chǎn)成本；
[0027]4、可將CO2資源化，CO2返爐經(jīng)催化作用可轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w⑶，提高煤的熱效率，具有明顯的節(jié)能減排作用；
[0028]5、添加該新型煤氣催化劑，不受煤種的限制，擴(kuò)大氣化用煤范圍，煤氣化用煤可就地米購。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是此說明不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0030]實(shí)施例1
[0031]煙煤氣化:
[0032]空白對照，原料化驗(yàn)結(jié)果，揮發(fā)份31.09%、固定炭52.73%、灰份16.18%、發(fā)熱量:6144大卡，將上述煙煤粉碎至80目添加型煤粘合劑2 %壓球備用，在Φ 0.Sm單段氣化爐上進(jìn)行氣化。
[0033]1、空氣+水蒸汽常規(guī)氣化
[0034]a、控制煤氣出口溫度250 °C加煤30kg/次
[0035]b、爐膛溫度控制在950Γ-1050Γ
[0036]爐膛溫度低于950°C，轉(zhuǎn)灰盤半圈至一圈，爐膛溫度高于1050°C將飽和蒸汽溫度調(diào)至60°C以上，正常操作飽和蒸汽溫度控制50-55 °C
[0037]C、測定煤氣成分前，測量爐膛空高;測定結(jié)束后，測量爐膛空高，在測定時(shí)按操作要求加入煤量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。據(jù)此計(jì)算測量時(shí)的實(shí)際耗煤量。
[0038]D、監(jiān)測煤氣出口煤氣流量，CO、CO2、H2、O2、CH4濃度。
[0039]其結(jié)果如下:耗煤32kg/h，煤氣流量:105m3/h煤氣成分:CO 24.78%,CO2 7.3%H28.91%CH4 1.32%02 0.13%
[0040]2、按摩爾比:碳酸鋇:五氧化二釩=2:1，將碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩經(jīng)800°C焙燒，制備得到釩酸鋇煤氣化催化劑Ba0.Ba(VO3)2;
[0041 ]以V2O5計(jì)，添加1%。煤氣化催化劑Ba0.Ba(V03)2(相對于氣化用煤的質(zhì)量比)進(jìn)行空氣+水蒸氣空對照，氣化工況條件同空白一致，監(jiān)測出口煤氣流量，⑶、CO2、H2、O2、014濃度。其結(jié)果如下:耗煤68kg/h，煤氣流量245m3/h，煤氣成份:CO 27.32%,CO2 4.35%,H2
11.3%、CH4 1.45%、θ2 0.15%ο
[0042]根據(jù)上述對照監(jiān)測結(jié)果，以V2O5計(jì)，添加1%。的煤氣化催化劑Ba0.Ba(VO3)2時(shí)，用煤量增加一倍多，CO增加10.25% ^H2 8.01%、CO2下降40.41 %。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]無煙煤對照氣化:
[0045]1、無煙煤空白以空氣+水蒸氣+C02+02為氣化劑進(jìn)行氣化原料化驗(yàn)結(jié)果:揮發(fā)份15.86 %、固定炭68.33%,灰分15.81%,發(fā)熱量:6873大卡，粉碎至80目，添加型煤粘合劑2 %壓球曬干備用，氣化工況條件如下:
[0046]a、控制出口煤氣溫度250 °C，加煤30kg/次。
[0047]b、固定CO2供給量60M3/h，02供給量不固定以保證爐膛溫度控制在950°C-1050°C，風(fēng)機(jī)全開，控制飽和蒸汽溫度60-70 °C。
[0048]C、爐膛溫度控制在950°C_1050°C，爐膛溫度低于950°C轉(zhuǎn)灰盤半圈至一圈，轉(zhuǎn)灰盤若爐膛溫度不能上升時(shí)加大氧氣的供給量，高于1050°C時(shí)減小氧氣的供給量。
[0049]d、測定煤氣成分前測量爐膛空高，測定結(jié)束后測量爐膛空高，在測定時(shí)，對按操作要求加入的煤量進(jìn)行計(jì)量，據(jù)此計(jì)標(biāo)測定時(shí)的實(shí)際耗煤量。
[0050]e、監(jiān)測出口煤氣流量、CO、⑶2、H2、02、CH4的氣體含量。其結(jié)果如下:耗煤38kg/h、煤氣流量 187M3/h、C0 28.34% ^CO2 32.08%、Η2 10.33%、02 0.15% ^CH2 1.45%0
[0051 ] 2、按摩爾比:碳酸鋇:五氧化二釩=2:1，將碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩經(jīng)900°C焙燒，制備得到釩酸鋇煤氣化催化劑Ba0.Ba(VO3)2;
[0052]以V2O5計(jì)，添加3%。煤氣化催化劑Ba0.Ba(V03)2(相對于氣化用煤的質(zhì)量比)壓球于Φ 0.8m單段式氣化爐、以空氣+水蒸氣+C02+02為氣化劑氣化，氣化工況條件同空白一致，監(jiān)測結(jié)果如下:耗煤量 64kg/h、煤氣流量 353m3/h、C0 36.82%,CO2 11.3%,H2 19.34%,O2
0.14% ^CH2 1.32%。
[0053]根據(jù)上述對照監(jiān)測結(jié)果，氣化用煤增加近一倍量，CO2轉(zhuǎn)化為CO轉(zhuǎn)化率為59.03%,以V2O5計(jì)，添加3%。的煤氣化催化劑Ba0.Ba(VO3)2，C0增加25.8%、Η2 42.45%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型煤氣化催化劑，其組成是Ba0.Ba(V03)2。2.權(quán)利要求1所述的新型煤氣化催化劑的制備方法，采用碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩經(jīng)800-1000 0C焙燒，制備釩酸鋇煤氣化催化劑。3.按權(quán)利要求2所述的新型煤氣化催化劑的制備方法，其特征在于所述的碳酸鋇或硫酸鋇和五氧化二釩的質(zhì)量用量按摩爾比計(jì)為2:1。4.權(quán)利要求1所述的新型煤氣化催化劑的應(yīng)用，其特征在于在常規(guī)一段、二段氣化爐或Largi煤氣化爐中將Ba0.Ba(VO3)2按配比與煤混勻壓球使用，氣化過程中以空氣+水蒸汽，二氧化碳+氧氣，富氧空氣+水蒸汽+二氧化碳或二氧化碳+氧氣+水蒸氣為氣化劑進(jìn)行煤的氣化。5.權(quán)利要求1所述的新型煤氣化催化劑的應(yīng)用，其特征在于在粉煤氣化床、流化床煤氣化爐將Ba0.Ba(VO3)2按配比混合均勻，以空氣+水蒸汽、富氧空氣+水蒸氣+二氧化碳，二氧化碳+氧氣、空氣+二氧化碳+水蒸汽或二氧化碳+水蒸汽+氧氣為氣化劑進(jìn)行煤的氣化。6.按權(quán)利要求4或5所述的新型煤氣化催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的Ba0.Ba(VO3)2的添加量為煤的用量的0.5%o-10%o。
【文檔編號】B01J23/22GK105964242SQ201610395564
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】楊秋良, 劉豪
【申請人】湖北華威斯新能源科技有限公司