CN104232237A - 煤催化气化反应料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤催化气化反应料及其制备方法，该煤催化气化反应料包括煤粉和负载在所述煤粉上的煤催化气化催化剂，其中，所述煤粉包括粒径范围小于2mm的第一部分，和粒径范围在2mm以上的第二部分，且相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量不少于所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量。本发明提供了本发明的煤催化气化反应料在煤催化气化中的应用。采用本发明的煤催化气化反应料，能够有效提高粗煤粉的气化活性，并且能够减少由于细煤粉的带出导致的煤催化气化催化剂的流失，由此整体提高了煤气化的效率。

Description

煤催化气化反应料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种煤催化气化反应料及其制备方法，以及本发明的煤催化气化反应料在煤催化气化中的应用。

背景技术

我国的煤资源丰富，分布也十分广泛。低阶煤尤其是烟煤和褐煤的比例很高，具有挥发份高和反应活性高的特点，适于作为煤化工原料。

据报道，我国的烟煤储量中，40%以上具有灰含量高和灰熔点高的特点，简称“双高煤”，这些煤的灰熔点一般在1400℃以上，有些甚至高于1580℃，而且原煤的灰含量高达30-40重量%以上，即使洗后，灰含量也高达15重量%左右，因此给这些煤的气化应用带来了一些技术难题。

根据文献报道，现有的先进的粉煤气化技术和水煤浆气化技术，均要求灰熔点在1400℃以下，并且随着灰含量提高，系统经济性大幅度降低，所以一般操作要求灰含量在10-15重量%以下。固定床气化技术对煤种的适应性强，但是在技术上对煤的块度要求高。流化床气化技术对粉煤、高灰煤和高灰熔点煤的技术适应性好，操作经济性相对较好。

煤催化气化技术一般将一定粒度组成的碎煤浸渍催化剂，经干燥过程控制一定的水含量，通过物料输送系统送至反应器内，在比温度低得多的工艺条件下实现煤的气化、甲烷化和热量耦合，不仅富产大量甲烷气，而且系统能效和冷煤气效率均较传统煤气化工艺高。尤其对于煤制天然气生产装置，还可大幅降低过剩合成气甲烷化反应的装置投资与操作成本。

煤催化气化技术虽然具有上述技术优势，但是，现有的催化气化技术对煤粉有一定的上限要求，一般煤粉的粒径范围一般在10mm以下或5mm以下，即煤粉粒径范围在0-10mm或0-5mm之间不等，而在催化剂浸渍过程中，由于在相同浸渍条件下，细颗粒煤粉的催化剂负载量高，而粗颗粒煤粉的催化剂负载量低，由此使得由于粗煤粉上负载的催化剂量低导致降低了粗颗粒煤粉的气化活性，并且由于细煤粉在煤催化气化过程中容易带出，使得细煤粉上负载的催化剂被带出，由此增加了由于细煤粉的带出导致的催化剂的流失。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述技术缺陷，提供一种能够有效提高粗煤粉的气化活性且能够降低由于细煤粉的带出导致的催化剂的流失的煤催化气化反应料及其制备方法和应用。

本发明的发明人在研究过程中发现，现有的催化气化技术对煤粉的粒径有一定的上限要求，但没有考虑到在催化剂浸渍过程中，由于在相同浸渍条件下，细颗粒煤粉的催化剂负载量高，而粗颗粒煤粉的催化剂负载量低，由此降低了粗颗粒煤粉的气化活性，并且由于细煤粉在煤催化气化过程中容易带出，而由于细煤粉的带出将导致煤催化气化催化剂的大量流失。

基于上述缺陷，本发明的发明人提出，根据煤粉的粒径分级浸渍，即可以根据不同粒径能够负载的催化剂量以及气化所需的催化剂量按需负载，例如可以将煤粉筛分成粗煤粉和细煤粉两部分，然后分别浸渍，控制浸渍的条件（例如可以采取粗煤粉采用高浓度催化剂溶液浸渍，细煤粉采用稀浓度催化剂溶液浸渍等手段实现）使得细颗粒煤粉的催化剂负载量相对较低，而粗颗粒煤粉的催化剂负载量相对较高，通过这样将煤粉分粒径负载催化剂有利于提高煤催化气化催化剂的有效负载量和粗煤粉的气化活性，从而能够整体提高煤炭气化的效率。

且本发明的发明人发现2mm的煤粉为主要分界点，一般粒径小于2mm的煤粉由于比表面积大，所以导致在相同的条件下，负载的煤催化气化催化剂的量大，并且容易被带出，且一般其气化所需的煤催化气化催化剂的量小于其所负载的量，而粒径在2mm以上的煤粉由于比表面积小，所以导致在相同的负载条件下，负载的煤催化气化催化剂的量小，且一般其气化所需的煤催化气化催化剂的量高于其所负载的量。基于前述发现，完成了本发明。

为实现前述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种煤催化气化反应料，该煤催化气化反应料包括煤粉和负载在所述煤粉上的煤催化气化催化剂，其中，所述煤粉包括粒径范围小于2mm的第一部分，和粒径范围在2mm以上的第二部分，且相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量不少于所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种煤催化气化反应料的制备方法，其中，该方法包括：将粒径范围小于2mm的第一部分煤粉和粒径范围在2mm以上的第二部分煤粉各自与含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍接触，且浸渍接触的条件使得，相对于同样质量单位的煤粉，第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量不少于第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种按照本发明的制备方法制备得到的煤催化气化反应料。

根据本发明的第四方面，本发明提供了本发明的煤催化气化反应料在煤催化气化中的应用。

采用本发明的煤催化气化反应料，能够有效提高粗煤粉的气化活性，并且能够减少由于细煤粉的带出导致的煤催化气化催化剂的流失，由此整体提高了煤炭气化的效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种煤催化气化反应料，该煤催化气化反应料包括煤粉和负载在所述煤粉上的煤催化气化催化剂，其中，所述煤粉包括粒径范围小于2mm的第一部分，和粒径范围在2mm以上的第二部分，且相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量不少于所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量。

根据本发明的煤催化气化反应料，按照本发明的前述技术方案能够很好的实现本发明的目的，针对本发明，为了进一步提高煤催化气化的整体效率，优选相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量比所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量多0.4-20质量%，更优选多1-10质量%。

根据本发明的煤催化气化反应料，为了进一步提高煤催化气化的整体效率，优选以煤粉的重量为基准，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量为5-30质量%，更优选为10-25质量%；所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量为1-20质量%，更优选为5-15质量%。

根据本发明的煤催化气化反应料，所述煤催化气化催化剂的种类可以为常规选择，针对本发明，优选所述煤催化气化催化剂为碱金属化合物，优选为碱金属盐、碱金属的氧化物和碱金属氢氧化物中的一种或多种，更优选为钾盐、钠盐、钾的氢氧化物、钠的氢氧化物、钾的氧化物和钠的氧化物中的一种或多种，特别优选为碳酸钾、氢氧化钾、氧化钾、碳酸钠、氢氧化钠和氧化钠中的一种或多种。本发明具体实施例中使用的煤催化气化催化剂为碳酸钾。

根据本发明的煤催化气化反应料，所述煤粉的粒径可以为常规选择，例如可以为粒径在10mm以下的煤粉（即筛分上限为10mm），也可以为粒径在5mm以下的煤粉（即筛分上限为5mm），针对本发明优选所述煤粉的粒径在5mm以下。

本发明中，粒径范围按国家标准GB/T6003.1-1997进行筛分得到。

根据本发明的煤催化气化反应料，当所述煤粉的粒径在5mm以下时，本发明的所述第一部分为粒径小于2mm的煤粉，而第二部分为粒径在5mm以下，即第二部分为2-5mm（包括端值2mm和5mm）的煤粉。

根据本发明的煤催化气化反应料，所述煤粉的种类可以为常规选择，针对本发明，优选所述煤粉为褐煤粉、烟煤粉和无烟煤粉中的一种或多种，即所述第一部分煤粉和第二部分各自选自为褐煤粉、烟煤粉和无烟煤粉中的一种或多种，可以相同也可以不相同。

本发明中所述煤催化气化反应料的制备方法不受限制，例如可以采用本发明如下描述的制备方法制备得到。

本发明提供了一种煤催化气化反应料的制备方法，其中，该方法包括：

将粒径范围小于2mm的第一部分煤粉和粒径范围在2mm以上的第二部分煤粉各自与含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍接触，且浸渍接触的条件使得，相对于同样质量单位的煤粉，第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量不少于第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量。

根据本发明的制备方法，为了进一步提高煤催化气化的整体效率，优选相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量比第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量多0.4-20质量%，更优选多1-10质量%。

根据本发明的制备方法，为了进一步提高煤催化气化的整体效率，优选所述第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量为5-30质量%的煤粉，更优选为10-25质量%的煤粉；所述第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量为1-20质量%的煤粉，更优选为5-15质量%的煤粉。

本发明中浸渍的煤催化气化催化剂的量指的是煤催化气化催化剂的量与煤粉的质量比，其与最终负载的催化剂的量相当。

根据本发明的制备方法，优选所述浸渍接触的条件包括：所述与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为5-30质量%，更优选为10-25质量%；所述与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为1-20质量%，更优选为5-15质量%。

根据本发明的方法，与第一部分煤粉和第二部分煤粉浸渍接触的方法可以各自为等体积浸渍法、过量浸渍法或多次浸渍法，只要浸渍后能够满足本发明的要求即可，在此不详细描述。所述浸渍接触的条件只要满足使得达到本发明的要求即可，例如对于同样质量单位的煤粉，可以采用高浓度的含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍第二部分粒径大的煤粉，而采用低浓度的含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍第一部分粒径小的煤粉；即可以使与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度高于与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度，其中，优选对于同样质量单位的煤粉所述与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度高于与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度0.4-30质量%，优选高1-15质量%。除了采用高浓度浸渍第二部分粒径大的煤粉，采用低浓度的含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍第一部分粒径小的煤粉的实施方式外，也可以采用相同浓度不同体积的浸渍以使得第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量比第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量多，例如多0.4-20质量%，更优选多1-10质量%。除了前述描述的实施方式，其余能够满足本发明要求的实施方式均可用于本发明。

根据本发明的一种实施方式，优选所述浸渍接触的条件包括：所述与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为5-30质量%，更优选为10-25质量%；所述与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为1-20质量%，更优选为5-15质量%。

根据本发明的制备方法，所述煤催化气化催化剂的种类在前述已经描述，在此不详细描述。

根据本发明的制备方法，所述含有煤催化气化催化剂的溶液的种类为常规选择，一般溶液的溶剂基本为水，也可依据需要加入其他助溶剂，对此本领域技术人员均能知悉，在此不再赘述。

根据本发明的制备方法，优选所述第二部分为粒径在5mm以下的煤粉，即第二部分为2-5mm（包括端值2mm和5mm）的煤粉。

根据本发明的制备方法，所述第一部分煤粉和第二部分煤粉的种类可以为常规选择，例如可以各自为褐煤粉、烟煤粉和无烟煤粉中的一种或多种。

根据本发明的制备方法，当所述第一部分煤粉和第二部分煤粉为相同种类时，所述第一部分煤粉和第二部分煤粉可以通过将煤粉进行筛分得到。为了便于实施，本发明的实施例中第一部分煤粉和第二部分煤粉的种类相同。

根据本发明的制备方法，优选本发明的方法还包括：将浸渍接触后得到的两部分混合物混合或不混合后进行干燥，满足前述浸渍要求时，同样能够使得干燥后的第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量不少于第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量；更优选干燥后，相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量比第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量多0.4-20质量%，更优选多1-10质量%。

根据本发明的制备方法，若不将浸渍接触后得到的两部分混合物混合而直接各自干燥，则在后续应用过程中将两部分混合后使用即可。

本发明提供了按照本发明的制备方法制备得到的煤催化气化反应料。

本发明提供了本发明的煤催化气化反应料在煤催化气化中的应用。

以上是本发明的各方面的具体详述，下面将参照说明性而非限制性的实施例对本发明进行举例说明。实施例中仅以不连沟煤为例作为煤粉原料，但是应该了解的是，其余煤粉均可用于本发明。

本发明中，煤催化气化催化剂负载量是指煤粉中煤催化气化催化剂的质量与煤粉的质量的百分比。煤催化气化催化剂负载量=煤催化气化催化剂的质量/煤粉质量×100%。

本发明实施例和对比例中煤催化气化催化剂碳酸钾的负载量按如下方法测定得到：

采用酸溶法测定煤催化气化反应料中煤催化气化催化剂碳酸钾的量，具体操作如下：准确称取0.2g左右的煤催化气化反应料样品置于聚四氟乙烯坩埚中；用2ml去离子水润湿后加入2ml高氯酸、10ml氢氟酸，置于电热板上缓缓加热，蒸至白烟基本冒尽，取下坩埚，稍冷，加入盐酸10ml后放在电热板上加热至近沸并保持2min后取下坩祸；冷至室温后用热水将坩埚中的试样溶液通过垫有慢速滤纸的漏斗转入到250ml容量瓶中，用去离子水反复清洗坩埚和滤纸后，加水稀释至刻度；然后用火焰光度计测定溶液中钾离子浓度，计算得到碳酸钾含量。

对比例1

选用不连沟烟煤（含碳量约为60质量%）作为煤种，经过破碎到粒径范围在5mm以下（粒径上限为5mm，其中，粒径分布为2-5mm范围的煤粉占25质量%，小于2mm的煤粉占75质量%）；

将10g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与100g的上述粒径的不连沟烟煤浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；将接触后的混合物放入烘箱中，于105℃烘干得到负载碳酸钾催化剂的煤催化气化反应料，负载量见表1。

取该煤催化气化反应料10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤中碳质量的比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

另将该煤催化气化反应料进行粒径筛分，分别筛分出2-5mm范围的煤催化气化反应料和小于2mm的煤催化气化反应料，采用前述酸溶法分别测定2-5mm范围的煤催化气化反应料和小于2mm的煤催化气化反应料中钾含量，得到2-5mm的煤催化气化反应料中碳酸钾负载量为6.5质量%，小于2mm的煤催化气化反应料中碳酸钾负载量为12.7质量%。

取2-5mm的煤催化气化反应料10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

取小于2mm的煤催化气化反应料10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

实施例1

选用不连沟烟煤（含碳量约为60质量%）作为煤种，经过破碎到粒径范围在5mm以下（粒径上限为5mm，其中，粒径分布为2-5mm范围的煤粉占25质量%，小于2mm的煤粉占75质量%）；将其分为粒径范围小于2mm的第一部分，以及粒径范围为2-5mm的第二部分；然后按如下方法进行浸渍接触：

将2.5g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与25g的2-5mm的第二部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将6.75g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与75g的小于2mm的第一部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将上述两部分接触后的混合物各自于105℃烘干（各自的负载量见表1），然后各自等分为第一份和第二份。

从第一份的2-5mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

从第一份的小于2mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

将第二份的2-5mm的煤催化气化反应料和第二份的小于2mm的煤催化气化反应料机械混合均匀，取其中的10g（负载量见表1），在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤中碳质量的比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

实施例2

选用不连沟烟煤（含碳量约为60质量%）作为煤种，经过破碎到粒径范围在5mm以下（粒径上限为5mm，其中，粒径分布为2-5mm范围的煤粉占25质量%，小于2mm的煤粉占75质量%）；将其分为粒径范围小于2mm的第一部分，以及粒径范围为2-5mm的第二部分；然后按如下方法进行浸渍接触：

将2.5g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与25g的2-5mm的第二部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将3.75g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与75g的小于2mm的第一部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将上述两部分接触后的混合物各自于105℃烘干（各自的负载量见表1），然后各自等分为第一份和第二份。

从第一份的2-5mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

从第一份的小于2mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

将第二份的2-5mm的煤催化气化反应料和第二份的小于2mm的煤催化气化反应料机械混合均匀，取其中的10g（负载量见表1），在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤中碳质量的比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

实施例3

选用不连沟烟煤（含碳量约为60质量%）作为煤种，经过破碎到粒径范围在5mm以下（粒径上限为5mm，其中，粒径分布为2-5mm范围的煤粉占25质量%，小于2mm的煤粉占75质量%）；将其分为粒径范围小于2mm的第一部分，以及粒径范围为2-5mm的第二部分；然后按如下方法进行浸渍接触：

将3.75g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与25g的2-5mm的第二部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将3.75g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与75g的小于2mm的第一部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将上述两部分接触后的混合物各自于105℃烘干（各自的负载量见表1），然后各自等分为第一份和第二份。

从第一份的2-5mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

从第一份的小于2mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

将第二份的2-5mm的煤催化气化反应料和第二份的小于2mm的煤催化气化反应料机械混合均匀，取其中的10g（负载量见表1），在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤中碳质量的比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

实施例4

选用不连沟烟煤（含碳量约为60质量%）作为煤种，经过破碎到粒径范围在5mm以下（粒径上限为5mm，其中，粒径分布为2-5mm范围的煤粉占25质量%，小于2mm的煤粉占75质量%）；将其分为粒径范围小于2mm的第一部分，以及粒径范围为2-5mm的第二部分；然后按如下方法进行浸渍接触：

将5g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与25g的2-5mm的第二部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将3.75g碳酸钾溶于50ml去离子水中，将得到的碳酸钾溶液与75g的小于2mm的第一部分煤粉浸渍接触，搅拌均匀后静置1小时得到接触后的混合物；

将上述两部分接触后的混合物各自于105℃烘干（各自的负载量见表1），然后各自等分为第一份和第二份。

从第一份的2-5mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

从第一份的小于2mm的煤催化气化反应料中取10g，在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤粉中的碳的质量比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

将第二份的2-5mm的煤催化气化反应料和第二份的小于2mm的煤催化气化反应料机械混合均匀，取其中的10g（负载量见表1），在压力为3.5MPa，温度为700℃，初始进入水煤比为0.68ml/h/g（水煤比即为水流速与煤中碳质量的比率），氮气以60ml/min的流速作为吹送气的条件下反应3个小时，中间每半小时拿气袋收集气体，并用气相色谱进行组分分析，反应结果见表1。

表1

a.碳酸钾负载量是指煤粉中引入碳酸钾的质量与煤粉质量的百分比；

b.碳转化率是指煤粉催化气化后气体中所含碳的质量占煤催化气化前煤粉中所含碳质量的百分含量；

c.甲烷产率是指产生的甲烷的体积（折合成标准状态下的立方米数）与原料中碳的质量之比。

从实施例与对比例的比较结果可见，采用本发明的方法，将煤粉筛分成粗煤粉和细煤粉两部分，然后各自浸渍以使得粗煤粉上浸渍的量大，而细煤粉上浸渍的量小，这样能够有效提高粗煤粉的气化活性（粗煤粉可以从常规的45%左右的碳转化率提高至90%以上，甲烷转化率也进一步提高），而基本不会降低细煤粉的气化活性，并且有效降低了细煤粉上的催化剂的负载量，从而可以减少由于细煤粉的带出导致的催化剂的损失，从整体上提高了催化剂的有效利用率，整体的碳转化率可以从常规的75%左右提高至90%以上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种煤催化气化反应料，该煤催化气化反应料包括煤粉和负载在所述煤粉上的煤催化气化催化剂，其特征在于，所述煤粉包括粒径范围小于2mm的第一部分，和粒径范围在2mm以上的第二部分，且相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量不少于所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量。

2.根据权利要求1所述的煤催化气化反应料，其中，相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量比所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量多0.4-20质量%。

3.根据权利要求2所述的煤催化气化反应料，其中，相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量比所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量多1-10质量%。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤催化气化反应料，其中，以煤粉的重量为基准，所述第二部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量为5-30质量%，所述第一部分煤粉上负载的煤催化气化催化剂的量为1-20质量%。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤催化气化反应料，其中，所述煤催化气化催化剂为氢氧化钾、氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠和氧化钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤催化气化反应料，其中，所述第二部分煤粉的粒径为2mm-5mm。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤催化气化反应料，其中，所述煤粉为褐煤粉、烟煤粉和无烟煤粉中的一种或多种。

8.一种煤催化气化反应料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

将粒径范围小于2mm的第一部分煤粉和粒径范围在2mm以上的第二部分煤粉各自与含有煤催化气化催化剂的溶液浸渍接触，且浸渍接触的条件使得，相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量不少于所述第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，相对于同样质量单位的煤粉，所述第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量比第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量多1-10质量%。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中，所述第二部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量为5-30质量%的煤粉，所述第一部分煤粉上浸渍的煤催化气化催化剂的量为1-20质量%的煤粉。

11.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中，所述浸渍接触的条件包括：所述与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为5-30质量%，所述与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为1-20质量%。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述浸渍接触的条件包括：所述与第二部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为10-25质量%，所述与第一部分煤粉浸渍接触的含有煤催化气化催化剂的溶液的浓度为5-15质量%。

13.根据权利要求8-12中任意一项所述的制备方法，其中，所述煤催化气化催化剂为氢氧化钾、氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠和氧化钠中的一种或多种，所述含有煤催化气化催化剂的溶液中的溶剂含有水。

14.根据权利要求8-12中任意一项所述的制备方法，其中，所述第二部分煤粉的粒径为2mm-5mm。

15.根据权利要求8-12中任意一项所述的制备方法，其中，所述煤粉为褐煤粉、烟煤粉和无烟煤粉中的一种或多种。

16.根据权利要求8-12中任意一项所述的制备方法，其中，该方法还包括：将浸渍接触后得到的两部分混合物混合或不混合后进行干燥。

17.权利要求8-16中任意一项所述的制备方法制备得到的煤催化气化反应料。

18.权利要求1-7中任意一项所述的煤催化气化反应料和权利要求8-16中任意一项所述的制备方法制备得到的煤催化气化反应料在煤催化气化中的应用。