專利名稱：超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲烷的制取領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種以煤為原料，在超臨界水條件下
制取甲烷的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)的化石能源結(jié)構(gòu)是以煤為主、石油和天然氣為輔，這是由于各種化石能源的貯藏量的不同而造成的。目前為止，已探明的煤炭?jī)?chǔ)量為1.5萬(wàn)億噸，按年采20億噸，可開(kāi)采750年，而石油儲(chǔ)量為16000萬(wàn)噸，僅占世界總量的3%左右，可開(kāi)采年限只有20.6年；天然氣的消費(fèi)僅占2. 1%。 煤的利用主要是利用其燃燒熱，一般用于直接燃燒，因此熱值較低的煤，如褐煤
等，其利用途徑受到較大的限制；另一方面，煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、二
氧化硫等氣體。二氧化硫會(huì)導(dǎo)致酸雨，進(jìn)而污染環(huán)境，是要嚴(yán)格控制排放的對(duì)象；二氧化碳
是最主要的溫室氣體，也需對(duì)其排放進(jìn)行控制。因此，以煤作為燃料的利用方式存在有很大
的不足。而甲烷(CH^天然氣的主要組成)是一種高能值、零排放的清潔燃料和化工原料，
其利用過(guò)程具有高效性和環(huán)境友好性，是未來(lái)能源發(fā)展的主要方向之一。 隨著石油、煤炭等化石資源的日益枯竭，在當(dāng)前大力發(fā)展多元能源的形勢(shì)下，如何
利用以碳和氫為主要成分的煤制取CH4替代天然氣和作為化工原料，改變我國(guó)當(dāng)前的能源
消費(fèi)結(jié)構(gòu)，既有效利用資源，又發(fā)展?jié)崈裟茉矗瑢?shí)現(xiàn)能源的有效替代并同時(shí)解決環(huán)境問(wèn)題，
是當(dāng)前的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種以煤為原料，在超臨界水條件下制取甲烷，將煤中的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)化為小分子的甲烷、CO、 H2等的系統(tǒng)和方法。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是 —種超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)，包括高壓柱塞泵、輸送管道、超臨界反應(yīng)器、冷凝器和氣液分離器，高壓柱塞泵、超臨界反應(yīng)器、冷凝器和氣液分離器通過(guò)輸送管道依次連接，所述超臨界反應(yīng)器內(nèi)裝有加熱器。 上述技術(shù)方案中高壓柱塞泵對(duì)水煤漿進(jìn)行加壓，加熱器用于啟動(dòng)加熱，用延長(zhǎng)加熱時(shí)間的辦法減小所需的加熱功率，使進(jìn)入超臨界反應(yīng)器的水煤漿達(dá)到超臨界狀態(tài).。所用的超臨界反應(yīng)器既可以是釜式反應(yīng)器，也可以是管式反應(yīng)器。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超臨界反應(yīng)器底部設(shè)有無(wú)機(jī)鹽分離系統(tǒng)，超臨界反應(yīng)器底部還連接有管道和閥門(mén)。反應(yīng)過(guò)程中生成的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)無(wú)機(jī)鹽分離系統(tǒng)進(jìn)行分離出來(lái)，開(kāi)啟閥門(mén)，可排放無(wú)機(jī)鹽，避免對(duì)設(shè)備的損壞。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述高壓柱塞泵、超臨界反應(yīng)器和冷凝器之間的輸送管道上還設(shè)有換熱器，所述高壓柱塞泵的輸出口接換熱器的第一換熱通道，高壓柱塞泵輸出的水煤漿作為冷介質(zhì)輸入換熱器，換熱后的水煤漿輸入超臨界反應(yīng)器；所述超臨界反應(yīng)器頂部的輸出口接換熱器的第二換熱通道，所述超臨界反應(yīng)器頂部輸出高溫高壓狀態(tài)的 汽氣混合物作為熱介質(zhì)輸入換熱器，換熱后的熱介質(zhì)輸入氣液分離器。換熱器的設(shè)置可以 使超臨界反應(yīng)器產(chǎn)生的氣液化合物和高壓柱塞泵輸出的水煤漿進(jìn)行熱交換，預(yù)熱水煤漿， 節(jié)省加熱水煤漿至超臨界狀態(tài)所需的能量。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氧化劑壓力泵可以是柱塞泵或壓縮機(jī)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法技術(shù)方案是 —種超臨界水條件下煤制甲烷的方法，包括以下步驟 (1)用高壓柱塞泵，將配制的水煤漿A加壓至設(shè)定的壓力，進(jìn)入超臨界反應(yīng)器；
(2)待超臨界反應(yīng)器中充滿一定壓力的水煤漿后，啟動(dòng)反應(yīng)器所帶的加熱器，將其 內(nèi)的水煤漿靜態(tài)加熱至設(shè)定的溫度，使其達(dá)到超臨界狀態(tài)； (3)當(dāng)超臨界反應(yīng)器的壓力至25 50MPa，溫度至380 600°C時(shí)，啟動(dòng)高壓柱塞 泵，調(diào)節(jié)其流量，使之緩慢上升至額定流量3. 2L/h ; (4)超臨界水煤漿在超臨界反應(yīng)器內(nèi)停留3 50min，使煤中所含的大分子碳化合 物經(jīng)反應(yīng)重整出小分子甲烷及CO、H2，同時(shí)產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽沉積于反應(yīng)器的底部；此時(shí)超臨界 水既是反應(yīng)介質(zhì)又時(shí)反應(yīng)物； (5)煤的重整反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從反應(yīng)器頂部出來(lái)的高溫高壓狀態(tài)的汽氣混合物 經(jīng)冷凝器冷凝后再進(jìn)行氣液分離，經(jīng)氣液分離后出來(lái)的氣體即為以甲烷為主的氣體，出來(lái) 的液體即為冷凝水。 作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，上述步驟(4)中進(jìn)一步包括下列步驟 (41)間歇啟閉反應(yīng)器底部的兩只閥門(mén)，采用外加自來(lái)水的方法，從反應(yīng)器的底部
將反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離。 作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(4)中進(jìn)一步包括下列步驟
(42)對(duì)超臨界反應(yīng)器輸入經(jīng)加壓和加熱的氧化劑。由于煤的品種不同或煤水比例 不同，當(dāng)反應(yīng)所需的氧化劑供應(yīng)不足時(shí)，在反應(yīng)器中加入氧化劑。所用的氧化劑是雙氧水、 液氧、富氧空氣、、空氣、高錳酸鉀溶液或氯化鉀溶液。 作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，上述步驟(5)中進(jìn)一步包括下列步驟
(51)煤的重整反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從反應(yīng)器頂部出來(lái)的是處于高溫高壓狀態(tài)的汽氣 混合物。為了節(jié)能，先將汽氣混合物和加壓后的水煤漿進(jìn)行換熱，利用其熱量對(duì)加壓后的水 煤漿進(jìn)行預(yù)熱，換熱后的汽氣混合物再進(jìn)行氣液分離。
作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，上述步驟(5)之后還包括下列步驟 (6)對(duì)氣液分離器頂部出來(lái)的氣體進(jìn)行成分分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)節(jié)水煤漿中煤
與水的混合比。 本發(fā)明提供了一種在超臨界水條件下，以煤(水煤漿)為原料連續(xù)制取甲烷的方 法，可根據(jù)所用煤的品種，通過(guò)調(diào)節(jié)操作過(guò)程的壓力、溫度和氧化劑的當(dāng)量等工藝條件調(diào)節(jié) 產(chǎn)氣量和氣體的組成，并視情況需要與否決定是否添加催化劑。采用本發(fā)明處理后，可利用 低品位的煤(如褐煤等)制取高熱值城市煤氣和替代天然氣，在保證能源供應(yīng)的前提下減 排二氧化碳，既具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，還具有較大的社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 其中1-高壓柱塞泵；2-換熱器；3-超臨界反應(yīng)器；4_冷凝器；5_氣液分離器；
6_氧化劑加壓泵；7_氧化劑加熱器；8_輸送管道；9_加熱器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1 如圖1所示，一種超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)，包括高壓柱塞泵1、輸送管道 8、超臨界反應(yīng)器3、冷凝器4和氣液分離器5，高壓柱塞泵1、超臨界反應(yīng)器3、冷凝器4和氣 液分離器5通過(guò)輸送管道8依次連接。超臨界反應(yīng)器3內(nèi)裝有加熱器9。在高壓柱塞泵1、 超臨界反應(yīng)器3和冷凝器4之間的輸送管道上還設(shè)有換熱器2。高壓柱塞泵1的輸出口接 換熱器2的第一換熱通道，高壓柱塞泵1輸出的水煤漿作為冷介質(zhì)輸入換熱器2，換熱后的 水煤漿輸入超臨界反應(yīng)器3 ;超臨界反應(yīng)器3頂部的輸出口接換熱器的第二換熱通道，超臨 界反應(yīng)器3頂部輸出高溫高壓狀態(tài)的汽氣混合物作為熱介質(zhì)輸入換熱器2，換熱后的熱介 質(zhì)輸入冷凝器4。氧化劑柱塞泵6的輸出口接氧化劑加熱器7的輸入口 ，氧化劑加熱器7的 輸出口接超臨界反應(yīng)器3。 含碳量為68%的褐煤經(jīng)過(guò)精洗后配制的水煤漿A由水煤漿柱塞泵1加壓，經(jīng)換熱 器2換熱后進(jìn)入超臨界反應(yīng)器3。在反應(yīng)器3內(nèi)由其自帶的加熱器加熱并發(fā)生反應(yīng)，從反應(yīng) 器3頂部出來(lái)的氣汽混合物經(jīng)換熱器2換熱后由冷凝器4冷凝，進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣 液分離，分別得到氣體產(chǎn)物和水。反應(yīng)器3的底部設(shè)有無(wú)機(jī)鹽分離系統(tǒng)，定時(shí)間歇性開(kāi)啟閥 門(mén)VI和V2，可排放無(wú)機(jī)鹽，避免對(duì)設(shè)備的損壞。
實(shí)施例2 —種超臨界條件下水煤漿制甲烷的方法，包括以下步驟 (1) —定流量的水煤漿A經(jīng)過(guò)水煤漿柱塞泵1加壓，通過(guò)換熱器2后進(jìn)入反應(yīng)器3 ;
(2)關(guān)閉反應(yīng)器出口閥，在釜式反應(yīng)器3中有一定量的水煤漿后，關(guān)閉水煤漿柱塞 泵，用加熱器對(duì)水煤漿進(jìn)行靜態(tài)加熱； (3)當(dāng)反應(yīng)器3內(nèi)的壓力至30MPa，溫度至395t:時(shí)，開(kāi)啟反應(yīng)器出口閥門(mén)；
(4)啟動(dòng)水煤漿柱塞泵1，將由貯罐中來(lái)的水煤漿A加壓至30MPa，持續(xù)注入反應(yīng)器 3，調(diào)節(jié)水煤漿柱塞泵1的流量，使之緩慢上升至額定流量； (5)水煤漿進(jìn)入反應(yīng)器3，停留一定的時(shí)間，使煤中所含的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn) 化為小分子的甲烷、CO和112，產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)底部分離系統(tǒng)分離； (6)反應(yīng)器3頂部出來(lái)的氣汽混合物進(jìn)入換熱器2對(duì)進(jìn)入的冷水煤槳進(jìn)行預(yù)熱，以
充分利用其熱量；然后經(jīng)過(guò)冷凝器4冷凝后進(jìn)入氣液分離器5，在氣液分離器5的頂部即可
得到富含甲烷的氣體產(chǎn)物；氣液分離器5底部出來(lái)的水可以循環(huán)再利用。
(7)對(duì)氣液分離器頂部出來(lái)的氣體進(jìn)行成分分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)節(jié)水煤漿中煤
與水的混合比。 實(shí)施例3 如圖1所示，本例與實(shí)施例2基本相同，水煤漿A由含碳量85%的煙煤經(jīng)精洗配制而成，由水煤漿柱塞泵1加壓，經(jīng)換熱器2換熱后進(jìn)入管式超臨界反應(yīng)器3。在反應(yīng)器3內(nèi)由其自帶的加熱器加熱并發(fā)生反應(yīng)，從反應(yīng)器3頂部出來(lái)的氣汽混合物經(jīng)換熱器2換熱后由冷凝器4冷凝，進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，分別得到氣體產(chǎn)物和水。反應(yīng)器3的底部設(shè)有無(wú)機(jī)鹽分離系統(tǒng)，定時(shí)間歇性開(kāi)啟閥門(mén)VI和V2，可排放無(wú)機(jī)鹽，避免對(duì)設(shè)備的損壞。
—種超臨界條件下水煤漿制甲烷的方法，包括以下步驟 (1) —定流量的水煤漿經(jīng)過(guò)水煤漿柱塞泵1加壓，通過(guò)換熱器2后進(jìn)入反應(yīng)器3 ;
(2)關(guān)閉反應(yīng)器出口閥，在管式超臨界反應(yīng)器3中有一定量的水煤漿后，關(guān)閉水煤漿柱塞泵l，用加熱器對(duì)水煤漿進(jìn)行靜態(tài)加熱； (3)當(dāng)反應(yīng)器3內(nèi)的壓力至25MPa，溫度至38(TC時(shí)，開(kāi)啟反應(yīng)器出口閥門(mén)；
(4)啟動(dòng)水煤漿柱塞泵1，將由貯罐中來(lái)的水煤漿A加壓至25MPa，持續(xù)注入反應(yīng)器3，調(diào)節(jié)水煤漿柱塞泵的流量，使之緩慢上升至額定流量； (5)水煤漿進(jìn)入反應(yīng)器3，停留一定的時(shí)間，使煤中所含的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)化為小分子的甲烷、C0和112，產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)底部分離系統(tǒng)分離； (6)反應(yīng)器3頂部出來(lái)的氣汽混合物進(jìn)入換熱器2對(duì)進(jìn)入的冷水煤槳進(jìn)行預(yù)熱，以充分利用其熱量；然后經(jīng)過(guò)冷凝器4冷凝后進(jìn)入氣液分離器5，在氣液分離器5的頂部即可得到富含甲烷的氣體產(chǎn)物；氣液分離器5底部出來(lái)的水可以循環(huán)再利用。
實(shí)施例4 如圖l所示，本實(shí)例與實(shí)例l基本相同，不同的是由于所用水煤漿由無(wú)煙煤配制而成，煤中的含碳量為94%，在管式超臨界反應(yīng)器3中反應(yīng)時(shí)，單純由超臨界水作為氧化劑供應(yīng)不足，因此整個(gè)系統(tǒng)增加了氧化劑柱塞泵6和氧化劑加熱器7，以便對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充氧化劑。
—種超臨界水條件下煤制甲烷的方法，包括以下步驟 (1) —定流量的水煤漿A經(jīng)過(guò)水煤泵柱塞泵1加壓，通過(guò)換熱器2后進(jìn)入超臨界反應(yīng)器3 ; (2)關(guān)閉反應(yīng)器3的出口閥，在管式反應(yīng)器3中有一定量的水煤漿后，關(guān)閉水煤漿柱塞泵，用反應(yīng)器3自帶的加熱器對(duì)混合液體進(jìn)行靜態(tài)加熱； (3)當(dāng)反應(yīng)器3內(nèi)的壓力至40MPa，溫度至45(TC時(shí)，開(kāi)啟反應(yīng)器3的出口閥門(mén)；
(4)啟動(dòng)水煤漿柱塞泵1，將水煤漿加壓至40MPa，持續(xù)注入反應(yīng)器3，打開(kāi)調(diào)節(jié)水煤漿柱塞泵1的流量，使之緩慢上升至額定流量； (5)水煤漿進(jìn)入反應(yīng)器3，停留一定的時(shí)間，使其所含的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)為
甲烷、CO和H2等小分子氣體，從反應(yīng)器3的頂部出來(lái)的氣汽混合物經(jīng)換熱器2對(duì)冷水煤漿
進(jìn)行預(yù)熱后，經(jīng)冷凝器4冷凝后進(jìn)入氣液分離器5，在頂部得到氣體產(chǎn)物，底部得到可循環(huán)
使用的水。反應(yīng)過(guò)程中生成的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)反應(yīng)器3底部的分離系統(tǒng)進(jìn)行分離； (6)由于水煤漿中含煤量較高，僅靠超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)氧化劑不足，重
整反應(yīng)無(wú)法得到預(yù)期產(chǎn)物，因此采用氧化劑柱塞泵3，對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充雙氧水。 實(shí)施例5 如圖1所示，本實(shí)例與實(shí)例3基本相同，不同的是氧化劑為液態(tài)氧氣。
—種超臨界水條件下煤制甲烷的方法，包括以下步驟 (1) —定流量的水煤漿經(jīng)過(guò)水煤泵柱塞泵l加壓，通過(guò)換熱器2后進(jìn)入超臨界反應(yīng)器3 ;
(2)關(guān)閉反應(yīng)器3的出口閥，在反應(yīng)器3中有一定量的水煤漿后，關(guān)閉水煤漿柱塞 泵，用反應(yīng)器3自帶的加熱器對(duì)混合液體進(jìn)行靜態(tài)加熱； (3)當(dāng)反應(yīng)器3內(nèi)的壓力至38MPa，溫度至50(TC時(shí)，開(kāi)啟反應(yīng)器3的出口閥門(mén)；
(4)啟動(dòng)水煤漿柱塞泵1，將水煤漿加壓至38MPa，持續(xù)注入反應(yīng)器3，打開(kāi)調(diào)節(jié)水 煤漿柱塞泵1的流量，使之緩慢上升至額定流量； (5)水煤漿進(jìn)入反應(yīng)器3，停留一定的時(shí)間，使其所含的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)為
甲烷、CO和H2等小分子氣體，從反應(yīng)器3的頂部出來(lái)的氣汽混合物經(jīng)換熱器2對(duì)冷水煤漿
進(jìn)行預(yù)熱后，經(jīng)冷凝器4冷凝后進(jìn)入氣液分離器5，在頂部得到氣體產(chǎn)物，底部得到可循環(huán)
使用的水。反應(yīng)過(guò)程中生成的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)反應(yīng)器3底部的分離系統(tǒng)進(jìn)行分離； (6)由于水煤漿中含煤量較高，僅靠超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)氧化劑不足，重
整反應(yīng)無(wú)法得到預(yù)期產(chǎn)物，因此采用氧化劑柱塞泵3，對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充液態(tài)氧。 實(shí)施例6 如圖1所示，本實(shí)例與實(shí)例3基本相同，不同的是氧化劑為高錳酸鉀溶液。
—種超臨界水條件下煤制甲烷的方法，包括以下步驟 (1) —定流量的水煤漿經(jīng)過(guò)水煤泵柱塞泵l加壓，通過(guò)換熱器2后進(jìn)入超臨界反應(yīng) 器3 ; (2)關(guān)閉反應(yīng)器3的出口閥，在反應(yīng)器3中有一定量的水煤漿后，關(guān)閉水煤漿柱塞 泵，用反應(yīng)器3自帶的加熱器對(duì)混合液體進(jìn)行靜態(tài)加熱； (3)當(dāng)反應(yīng)器3內(nèi)的壓力至50MPa，溫度至60(TC時(shí)，開(kāi)啟反應(yīng)器3的出口閥門(mén)；
(4)啟動(dòng)水煤漿柱塞泵1，將水煤漿加壓至50MPa，持續(xù)注入反應(yīng)器3，打開(kāi)調(diào)節(jié)水 煤漿柱塞泵1的流量，使之緩慢上升至額定流量； (5)水煤漿進(jìn)入反應(yīng)器3，停留一定的時(shí)間，使其所含的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)為 甲烷、CO和H2等小分子氣體，從反應(yīng)器3的頂部出來(lái)的氣汽混合物經(jīng)換熱器2對(duì)冷水煤漿 進(jìn)行預(yù)熱后，經(jīng)冷凝器4冷凝后進(jìn)入氣液分離器5，在頂部得到氣體產(chǎn)物，底部得到可循環(huán) 使用的水。反應(yīng)過(guò)程中生成的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)反應(yīng)器3底部的分離系統(tǒng)進(jìn)行分離；
(6)由于水煤漿中含煤量較高，僅靠超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)氧化劑不足，重 整反應(yīng)無(wú)法得到預(yù)期產(chǎn)物，因此采用氧化劑柱塞泵6，對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充高錳酸鉀溶液。
權(quán)利要求
一種超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括高壓柱塞泵(1)、輸送管道(8)、超臨界反應(yīng)器(3)、冷凝器(4)和氣液分離器(5)，高壓柱塞泵(1)、超臨界反應(yīng)器(3)、冷凝器(4)和氣液分離器(5)通過(guò)輸送管道(8)依次連接；超臨界反應(yīng)器(3)內(nèi)裝有加熱器(9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤制甲烷的系統(tǒng)，其特征在于，所述超臨界反應(yīng)器(3)底部設(shè)有無(wú)機(jī)鹽分離系統(tǒng)，超臨界反應(yīng)器(3)底部還連接有輸送管道(8)和閥門(mén)(V)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤制甲烷的系統(tǒng)，其特征在于，在所述高壓柱塞泵a)、超臨界反應(yīng)器(3)和冷凝器(4)之間的輸送管道(8)上還設(shè)有換熱器(2)，所述高壓柱塞泵(1)的輸出口接換熱器的第一換熱通道，高壓柱塞泵(1)輸出的水煤漿作為冷介質(zhì)輸入換熱器(2)，換熱后的水煤漿輸入超臨界反應(yīng)器(3);所述超臨界反應(yīng)器(3)頂部的輸出口接換熱器的第二換熱通道，所述超臨界反應(yīng)器(3)頂部輸出高溫高壓狀態(tài)的汽氣混合物作為熱介質(zhì)輸入換熱器(2)，換熱后的熱介質(zhì)輸入冷凝器(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲烷的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤制甲烷的系統(tǒng)中還設(shè)有氧化劑壓力泵(6)和氧化劑加熱器(7)，所述氧化劑壓力泵(6)的輸出口接氧化劑加熱器(7)的輸入口，氧化劑加熱器(7)的輸出口接超臨界反應(yīng)器(3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤制甲烷的系統(tǒng)，其特征在于，所用的超臨界反應(yīng)器(3)為釜式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。
6. —種超臨界水條件下煤制甲烷的方法，其特征是，該方法包括以下步驟(1) 用高壓柱塞泵，將配制的水煤漿加壓至設(shè)定的壓力，進(jìn)入超臨界反應(yīng)器；(2) 超臨界反應(yīng)器中充滿一定壓力的水煤漿后，啟動(dòng)反應(yīng)器所帶的加熱器，將其內(nèi)的水煤漿靜態(tài)加熱至設(shè)定的溫度，使其達(dá)到超臨界狀態(tài)；(3) 當(dāng)超臨界反應(yīng)器的壓力至25 50Mpa，溫度至380 600°C時(shí)，啟動(dòng)高壓柱塞泵，調(diào)節(jié)其流量，使之緩慢上升至額定流量3. 2L/h ;(4) 超臨界水煤漿在反應(yīng)器內(nèi)停留3 50min，使煤中所含的大分子碳化合物經(jīng)反應(yīng)重整出小分子甲烷及CO、^，同時(shí)產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽沉積于反應(yīng)器的底部；(5) 煤的重整反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從反應(yīng)器頂部出來(lái)的高溫高壓狀態(tài)的汽氣混合物經(jīng)冷凝器冷凝后再進(jìn)行氣液分離，經(jīng)氣液分離后出來(lái)的氣體即為以甲烷為主的氣體，出來(lái)的液體即為冷凝水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的，煤制甲烷的方法，其特征是，上述步驟(4)中進(jìn)一步包括下列步驟(41) 間歇啟閉反應(yīng)器底部的兩只閥門(mén)，采用外加自來(lái)水的方法，從反應(yīng)器的底部將反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤制甲烷的方法，其特征是，所述步驟(4)中進(jìn)一步包括下列步驟(42) 對(duì)在超臨界反應(yīng)器輸入經(jīng)加壓或加熱和加熱的氧化劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的，煤制甲烷的方法，其特征是，上述步驟(5)中進(jìn)一步包括下列步驟(51)將反應(yīng)器輸出的汽氣混合物和加壓后的水煤槳進(jìn)行換熱，利用其熱量對(duì)加壓后的水煤漿進(jìn)行預(yù)熱，換熱后的汽氣混合物再進(jìn)行冷凝。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的，煤制甲烷的方法，其特征是，上述步驟(5)之后還包括下列步驟對(duì)氣液分離器頂部出來(lái)的氣體進(jìn)行成分分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)節(jié)水煤漿中煤與水的混合比。
全文摘要
本發(fā)明涉及超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)和方法，目的是提供一種以煤為原料，在超臨界水條件下制取甲烷，將煤中的大分子碳化合物重整轉(zhuǎn)化為小分子的甲烷、CO、H2等的系統(tǒng)和方法。實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是超臨界水條件下煤制甲烷的系統(tǒng)，包括高壓柱塞泵、輸送管道、超臨界反應(yīng)器、冷凝器和氣液分離器，高壓柱塞泵、超臨界反應(yīng)器、冷凝器和氣液分離器通過(guò)輸送管道依次連接，所述超臨界反應(yīng)器內(nèi)裝有加熱器。
文檔編號(hào)C10J3/48GK101775320SQ20101902602
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者廖傳華, 方向, 朱躍釗, 歐陽(yáng)平凱 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)