專利名稱：一種煤炭的地下催化氣化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煤炭地下氣化生產領域，尤其是一種煤炭的地下催化氣 化工藝。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，煤炭氣化分為地面氣化和地下氣化，其中煤炭地面氣 化是在地面通過氣化爐實現(xiàn)的。按煤在氣化爐內的運動方式，氣化方法 可劃分為三類，即固定床(移動床)氣化法、流動床(沸騰床)氣化法 和氣流床氣化法。煤炭地下氣化是通過巷道掘進或鉆孔掘進的方式，在 自然煤層內布置進出氣孔、氣流通道、氣化區(qū)、隔離區(qū)和泄水通道等，并最終形成地下氣化爐(見專利CN 1854459A)，然后將氣化劑通入煤層 內，點燃煤層并控制煤層內煤與氣化劑進行氣化反應。與煤炭的地面氣化相比，地下氣化將采煤、巷道掘進、煤炭的地下 提升和地面儲存、洗選、運輸?shù)榷囗棴h(huán)節(jié)集為一體，將煤炭開采和清潔 利用有效結合，具有高效、環(huán)保、安全的特點，顯然是一種具有廣泛前 景的煤炭氣化技術。為了改善煤炭的氣化效果，在煤炭的地面氣化中，人們使用了催化 劑，利用催化劑實現(xiàn)了對煤炭的催化氣化。如公開號為KR910007312B的 韓國專利文獻記載的"煤催化氣化工藝"。在進行煤炭氣化時，向煤中添 加氯化4丐、氧化鉤等催化劑后，可提高煤的活性、降低氣化溫度，并可 使煤氣化完全，因而利用催化劑對煤炭進行催化氣化，對節(jié)能降耗、減 少資源浪費具有十分重要的意義。正是由于利用催化劑對煤炭進行催化氣化所顯現(xiàn)的優(yōu)異效果，人們 也希望在地下實現(xiàn)煤炭的催化氣化，但是由于煤炭地下氣化所具有的特 殊性，現(xiàn)有煤炭地面催化氣化中所用的各種技術手段無法應用到煤炭的 地下氣化中，這也是有關煤炭的地下催化氣化技術鮮見報道的原因，如 何克服因煤炭位于地層中所帶來的諸多問題，成為實現(xiàn)煤炭的地下催化 氣化的障礙。 發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種煤炭的地下催 化氣化工藝，該工藝解決了因煤炭位于地層中所帶來的困難，實現(xiàn)了煤 炭的地下催化氣化。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種煤炭的地下催化氣化工藝，具體為(1) 設置注入井，該注入井由間隔設置的兩個豎井和位于煤層中的連通 兩個豎井的連接通道構成，其中豎井由地面鉆至煤層；(2) 分別在連接通道兩側間隔連接通道設置由地面鉆至煤層的輔助井， 連接通道每側均包含有至少兩個輔助井，并且這些輔助井均沿連接 通道延伸方向間隔排列；(3) 制備催化劑顆粒，將催化劑有效成分與載體材料混合制成粒徑與煤 層裂隙相配的顆粒；(4) 在保持輔助井開放的情況下向注入井注入高壓流體，并將催化劑顆 粒加到高壓流體中，利用因注入井與輔助井存在壓差而通過煤層裂 隙向輔助井方向流動的高壓流體，將催化劑顆粒布設到煤層裂隙 中；(5) 在地下煤層中布設好催化劑后，將注入井中的兩個豎井轉換為一個 進氣井和一個出氣井，然后利用已知方式進行煤炭的地下氣化作 業(yè)。進一步，所述高壓流體為高壓水或高壓氣體，其中高壓氣體為02、 N2、 C02中的一種或其混合物。進一步，所述連接通道一側或兩側各包含至少兩排沿連接通道延伸 方向排列的輔助井。進一步，所述有效成分為堿金屬、石威土金屬、過渡金屬的氧化物或 鹽，或其復合鹽，所述載體材料為塑料、木屑、硅膠、活性碳中的一種 或幾種。進一步，所述載體材料為木屑或活性炭顆粒，所述催化劑有效成分 在熔融或溶解并隔絕氧氣狀態(tài)下，以浸漬方式與載體材料相混合。進一步，所述載體材料為塑料或硅膠，所述催化劑有效成分首先與
塑料或硅膠混合，然后經過造粒制成催化劑顆粒。本發(fā)明通過采用專門的催化劑顆粒，及相應的催化劑顆粒供送手段， 解決催化劑在煤層布設的難題，從而實現(xiàn)了煤炭的地下催化氣化。


圖1為本發(fā)明工藝中所用注入井和輔助井配置示意圖； 圖2為圖1中A-A斷面i見圖； 圖3為圖1中B-B斷面3見圖。
具體實施方式
如附圖1-3所示，本發(fā)明一種煤炭的地下催化氣化工藝在實施時，首先在地面上間隔鉆出1、 2號兩眼豎井，并將豎井鉆至地下煤層偏底部，后沿煤層打通l、 2號兩豎井，形成連接兩豎井的連接通道；然后在連接通道兩側沿連接通道延伸方向再鉆出多個輔助井，輔助井同樣由地面鉆至煤層；在保持輔助井開;^丈的情況下向1、 2號豎井注入高壓水或高壓氣體，并將預先制備的催化劑顆粒加到高壓水或高壓氣體中，由于連接通 道與其兩側的輔助井之間存在壓力差，因此注入到連接通道中的高壓水或高壓氣體將自動攜帶著催化劑顆粒沿煤層裂隙向兩側的輔助井方向擴 散，并在擴散的過程中不斷地將催化劑顆粒留置在所經過的煤層裂隙中， 由此完成催化劑在煤層的布設。上述高壓氣體所用的氣體成分可選用02、 N2、 C02中的一種或其混合物。圖中連接通道每側均設置了 3個輔助井，當1、 2號豎井的間隔較大 時，為了使催化劑顆粒盡可能均勻分布到地下煤層中，連接通道每側也 可排列更多的輔助井，并且為了擴大工作面的覆蓋范圍，如附圖中虛線 所示，連接通道每側還可設置兩排甚至多排的輔助孔。上述催化劑顆粒由其有效成分及其載體材料混合制成，其中催化劑 的有效成分選用公知的堿金屬、堿土金屬、過渡金屬的氧化物或鹽，或 其復合鹽，所用載體材料可選用塑料、木屑、硅膠、活性碳中的一種或 幾種。在制備催化劑顆粒時，根據(jù)載體材料不同，可以浸漬的方式將催化
劑有效成分與載體材料顆?；旌?，如載體材料為木屑或活性炭顆粒時， 將熔融的催化劑有效成分在隔絕氧氣的情況下，以浸漬方式與載體材料相混合，制成催化劑顆粒；也可以先將催化劑有效成分與載體材料混合， 然后再經過造粒制成催化劑顆粒，如載體材料為塑料或硅膠時，即采用 這種方式來制備催化劑顆粒。在煤層中布設完催化劑后，將1號豎井或2號豎井作為進氣井，將 另一個豎井作為出氣井，然后以已知方式進行煤炭的地下氣化作業(yè)，在 此過程中，可以封閉連接通道兩側的輔助井，也可不封閉輔助井。即 點燃進氣井一側的煤層，并向進氣井注入氣化劑，乂人出氣井輸出的混合 氣即為所生產的氣化氣。在本發(fā)明工藝中，通過將催化劑有效成分與載體材料混合制成具有一定強度的顆粒后，既便于高壓流體攜帶而布設到煤層裂隙中，又能夠 確保以卡固方式留置在煤層裂隙中，而不致隨高壓流體流走。尤其是采 用輕質材料作為催化劑的載體材料時，可使制成的催化劑顆粒同樣為輕 質，以保證高壓氣體能夠可靠攜帶。作為催化劑有效成分的載體，并不僅限于上述列舉的材料，還可采 用其他適當?shù)牟腲K
權利要求
1.一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其具體為(1)設置注入井，該注入井由間隔設置的兩個豎井和位于煤層中的連通兩個豎井的連接通道構成，其中豎井由地面鉆至煤層；(2)分別在連接通道兩側間隔連接通道設置由地面鉆至煤層的輔助井，連接通道每側均包含有至少兩個輔助井，并且這些輔助井均沿連接通道延伸方向間隔排列；(3)制備催化劑顆粒，將催化劑有效成分與載體材料混合制成粒徑與煤層裂隙相配的顆粒；(4)在保持輔助井開放的情況下向注入井注入高壓流體，并將催化劑顆粒加到高壓流體中，利用因注入井與輔助井存在壓差而通過煤層裂隙向輔助井方向流動的高壓流體，將催化劑顆粒布設到煤層裂隙中；(5)在地下煤層中布設好催化劑后，將注入井中的兩個豎井轉換為一個進氣井和一個出氣井，然后利用已知方式進行煤炭的地下氣化作業(yè)。
2. 如權利要求1所述的一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其特 征在于，所述高壓流體為高壓水或高壓氣體，其中高壓氣體為02、 N2、 C02 中的一種或其混合物。
3. 如權利要求1所述的一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其特 征在于，所述連接通道一側或兩側各包含至少兩排沿連接通道延伸方向 排列的輔助井。
4. 如權利要求1所述的一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其特 征在于，所述有效成分為堿金屬、堿土金屬、過渡金屬的氧化物或鹽， 或其復合鹽，所述載體材料為為塑料、木屑、硅膠、活性碳中的一種或 幾種。
5. 如權利要求4所述的一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其特 征在于，所述載體材料為木屑或活性炭顆粒，所述催化劑有效成分在熔 融或溶解并隔絕氧氣狀態(tài)下，以浸漬方式與載體材料相混合。
6. 如權利秀求4所述的一種可將催化劑均勻布設到煤層中的方法，其特 征在于，所述載體材料為塑料或硅膠，所述催化劑有效成分首先與塑料 或硅膠混合，然后經過造粒制成催化劑顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤炭的地下催化氣化工藝，其具體為①設置注入井，該注入井由間隔設置的兩個豎井和位于煤層中的連通兩個豎井的連接通道構成；②分別在連接通道兩側間隔連接通道設置由地面鉆至煤層的輔助井；③將催化劑有效成分與載體材料混合制成粒徑與煤層裂隙相配的催化劑顆粒；④利用高壓流體將催化劑均勻布設到煤層的裂隙中；⑤將注入井中的兩個豎井分別轉換為進氣井和出氣井，然后利用已知方式進行地下煤的氣化生產。本發(fā)明通過采用專門的催化劑顆粒，及相應的催化劑顆粒供送手段，解決催化劑在煤層布設的難題，從而實現(xiàn)了煤炭的地下催化氣化。
文檔編號E21B43/295GK101113671SQ200710145880
公開日2008年1月30日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權日2007年9月4日
發(fā)明者霞 潘, 昱 趙, 金國榮 申請人:新奧能源研究院有限公司