CN105800556B - 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法 - Google Patents

一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105800556B
CN105800556B CN201610108657.9A CN201610108657A CN105800556B CN 105800556 B CN105800556 B CN 105800556B CN 201610108657 A CN201610108657 A CN 201610108657A CN 105800556 B CN105800556 B CN 105800556B
Authority
CN
China
Prior art keywords
methane
hydrogen
steam reforming
activated carbon
reforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610108657.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105800556A (zh
Inventor
张建波
雷挺
雷一挺
甘娟娟
任梦园
马晓迅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest University
Original Assignee
Northwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest University filed Critical Northwest University
Priority to CN201610108657.9A priority Critical patent/CN105800556B/zh
Publication of CN105800556A publication Critical patent/CN105800556A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105800556B publication Critical patent/CN105800556B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，将煤焦破碎与改性剂按1:(0.1～10)的质量比混合均匀，形成混合物；将混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为500～950℃，压力为0～4MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:(1～6)；收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1～6h，然后将残留物冷却至100℃以下，得到活性炭。本发明可达到强化煤焦的气化反应性、实现氢气收率的定向提高并联产活性炭产品的目的，具有原料适用范围较广、工艺条件温和、氢气纯度高、设备投资成本低、便于操作及规模化生产等特点。

Description

一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法
技术领域
本发明属于煤炭与天然气的转化利用领域，具体涉及一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法。
背景技术
煤热解是煤炭分质高效转化的潜在方式，可以产生焦油、煤气和半焦，它已成为我国陕北、内蒙、新疆等地区拟升级改造或规划实施的一项重要产业。截止2014年，仅陕北榆林地区的煤热解半焦(简称为煤焦，当地称为“兰炭”)已建成产能4946万吨，产量已达2630万吨。然而，随着全球经济整体下行，煤焦这一产业面临着产能过剩、亟需高值化转化与利用的问题。
煤焦具有作为燃料、气化炉进料、铁合金的还原剂等方面应用的潜力，但是存在环保、技术或成本方面的局限性(参考《国家石油和化工网》http://www.cpcia.org.cn/html/6/20121/969736311.html)，仍有待于技术发展或突破。因此，研究与开发以煤焦为原料的高附加值产品，实现煤焦的高值化利用，是发展我国煤热解工艺下游产业链亟待解决的重要科学问题，对煤炭资源的高效分质转化具有重要意义。
关于煤焦的气化剂，国内外的研究成果(Jayaraman K,et al.Fuel,2015,154:370-379；Wang F,et al.Fuel Processing Technology,2016,141:2-8.)均证实：相对于CO2，水蒸气更有利于提高煤焦的气化反应性、降低煤焦气化的活化能，故水蒸气更适宜作为煤焦的气化剂。华东理工大学王杰课题组在这方面进行了探索性的研究工作(Wang J,etal.Fuel,2010,89(2):310-317；Jiang MQ,et al.Fuel,2012,99:64-71.)，重点考察了碳酸钾催化剂的性能与水蒸气反应的选择性，但尚未研究与关注反应后残余煤焦的结构与性质，故仍未揭示联产活性炭工艺的机制。周安宁课题组以神府煤或其半焦为原料，研究了碱金属(KOH与NaOH)催化水蒸气活化法制备活性炭和氢气的工艺条件(《煤炭转化》2011,34(2):69-72；《应用化工》2012,41(9):1637-1639.)；然而，尚未引入甲烷作为原料气体，因此没有形成煤焦(或煤)催化气化与甲烷水蒸气重整协同作用的机制。而甲烷和水蒸气同时存在的工艺条件，不仅有利于定向提高氢气的纯度和收率，而且有利于改善与调控活性炭的孔结构和性能(Rangel-Mendez JR,et al.Carbon,2005,43:467-479.)。
氢气具有燃烧热值较高、清洁无污染、还原性等特征，是合成氨、生产甲醇及石油炼制等化工工业的重要原料，被誉为21世纪最具潜力的二次能源。用氢气替代化石燃料是目前唯一可满足“既无温室效应、也无污染物威胁”的高质量生活的重要途径。国际上氢能的制备主要来自于化石燃料、生物质和水，生产工艺主要有电解、热解、光催化、放射能水解、等离子电化学法和生物制氢等方法。从长远来看，以生物能、太阳能、风能等可再生能源为动力的制氢技术将逐步成为市场发展的趋势和主流。然而，由于技术的局限性及成本效益比较低的现状，目前乃至将来相当长一段时间内，基于天然气(主要成分是甲烷)与煤炭等化石能源的制氢技术仍将是富有竞争力的技术手段。
相对其它化石能源而言，天然气制氢污染少、成本中等(参考《天然气化工(C1化学与化工)》2015,40(1):78-82)，欧美地区多采用天然气为原料的制氢技术。近年来，以美国“页岩气革命”为代表的非常规天然气资源的大规模商业化开采，深刻影响了世界天然气供需市场并改变着世界能源的格局。此外，甲烷还是生物质沼气等可再生能源的主要成分，进一步丰富了天然气原料的来源。与此同时，基于国内环境的压力、社会对清洁能源的迫切要求，2014年6月我国国务院印发的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》提出到2020年天然气“消费双倍增”的战略规划，也为国内天然气的发展提供了契机。可见，发展以甲烷为原料的新型制氢技术完全符合我国可持续发展规划和世界“由黑色能源转向绿色能源”的变革趋势，具有广阔的应用前景。
目前，甲烷水蒸气重整(简写为SMR)是工业上较成熟的制氢工艺，SMR法制氢量约占美国2012年全年工业用氢量的95％，约占全球产氢量的48％。然而，SMR是一个强吸热反应，因热力学平衡的限制，需在较高温度(通常为750～900℃)下进行。同时，由于催化剂的积碳现象和单程转化率较低等原因，SMR工艺通常在较高水气比的条件下进行，从而增加了能量的消耗以及水气变换的反应过程。为了克服SMR工艺制氢的缺陷，需要开发新的工艺技术来弥补其不足。吸附强化的甲烷水蒸气重整(简写为SE-SMR)制氢技术是近几年国外提出的新型制氢技术，它通过将SMR反应中生成的CO2原位脱除，进而打破热力学平衡的限制，使反应向有利于H2生成的方向进行。吸热的SMR反应和放热的水气变换反应同时发生，故可降低系统反应的温度；同时SE-SMR工艺降低了产物中CO2和CO的浓度，从而有助于提高甲烷的转化率和氢气的纯度。而SE-SMR制氢技术的关键在于：①获得高活性且高稳定性的催化剂，②获得吸附活性高且循环使用稳定性好的CO2高温吸附剂。这也是目前本领域研究的方向与重点。
截止目前，尚未见到“将煤焦的高值化利用与甲烷转化制氢工艺结合用于联产活性炭和氢气”的工艺技术报道。
发明内容
本发明针对煤焦转化利用的现有技术问题，目的在于提供一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法，结合甲烷水蒸气重整反应的发展动态、社会与环境对清洁氢能源的需求，构建和利用甲烷水蒸气重整与煤焦催化气化两个工艺的协同作用机制，从而达到强化煤焦的气化反应性、实现氢气收率的定向提高并联产活性炭产品的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，包括以下步骤：
步骤一、将煤焦破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得煤焦颗粒与改性剂按照1:(0.1～10)的质量比混合均匀，形成混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为500～950℃，压力为0～4MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:(1～6)；收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1～6h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物冷却至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭。
所述的煤焦为煤热解半焦或兰炭。
所述改性剂为K2CO3、Na2CO3、KHCO3、NaHCO3、KOH、NaOH、ZnCl2、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、MgO中的一种或几种。
所述煤焦颗粒与改性剂的混合方式包括机械搅拌混合和溶液浸渍混合方式。
所述溶液浸渍混合时，是将煤焦颗粒与改性剂加入到体积比5:1的水与乙醇的混合溶液中。
所述的甲烷水蒸气重整反应过程在流化床反应器或者两个以上并联的固定床反应器中进行。
所述混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物的冷却方式采用冷水喷淋法、水蒸气热交换法、惰性气体热交换法或者惰性气体保护下的自然冷却法进行冷却。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明中的改性剂不仅是强化甲烷水蒸气重整制氢反应的试剂，同时也是促进煤焦活化与催化气化进而转化为活性炭的活化剂，通过制备煤焦改性产品(即将煤焦预处理后形成的混合物)，将煤焦的催化气化与甲烷水蒸气重整反应相结合，一方面可作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂，引导与实施“吸附强化的甲烷水蒸气重整”制氢工艺，实现氢气纯度和收率的定向提高；另一方面又可促进煤焦的活化与催化气化，实现联产活性炭的目的。经实验测得，本发明提供的技术方案中甲烷转化率可达到90％，反应产生的氢气纯度大于95％，活性炭产品的BET比表面积可达790m2/g、总孔容可达0.512cm3/g。
此外，本发明提供的技术方案还具有以下优点：
1)本发明的原料适用范围较广，不仅适用于煤焦或兰炭、同样适用于煤炭、石油焦、煤焦油沥青、生物质等原料。
2)本发明构建的“甲烷水蒸气重整与煤焦催化气化两个工艺”的协同作用机制，有助于强化煤焦的气化反应性、实现氢气收率的定向提高并联产活性炭产品，综合效益显著。它工艺条件温和，与甲烷水蒸气重整技术的操作条件相当，但不仅提高了氢气纯度，而且可联产活性炭产品；相对于煤炭的气化工艺(温度通常高达1000～1400℃)，本发明在未提高压力的条件下又显著降低了操作温度(500～950℃)、且不需要氧气作为氧化剂，降低了设备的投资成本和工艺的复杂程度；而相对于现有的活性炭制备技术，本发明的操作工艺同时具备化学活化法和物理活化法的特点，还实现了高纯氢气的生产，且更便于调控活性炭的孔道结构，如通过调控甲烷的输入量及其裂解生成积碳的程度来实现。
进一步的，本发明中使用的NaOH、KOH、K2CO3、Na2CO3和CaO等改性剂均便于回收，有利于节约原料成本。
进一步的，本发明所采用的反应器(流化床反应器或者固定床反应器)均可采用已市场化生产的传统设备，其余辅助设备较少，且可自行建造；因此，在装备与设备方面不存在技术壁垒，便于规模化工业生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不限于下列实施例。
实施例1
取陕北榆林的兰炭(神木县五洲煤化工有限公司的大块兰炭，下同)作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成70～150μm的颗粒。按照1:1的质量比，称取煤焦颗粒与Na2CO3(分析纯)，并同时加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物A。
然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的两个并联的固定床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为900℃，压力为0.1MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:5，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在5h的反应内，甲烷转化率为82.35％～90.91％，反应产生气体中的氢气体积分数为95.32％～97.19％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到789.78m2/g、总孔容达0.432cm3/g。
实施例2
取陕北榆林的兰炭作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成180～300μm的颗粒。按照1:5的质量比，称取煤焦颗粒与KOH(分析纯，下同)，并同时加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物A。然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的两个并联的固定床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为850℃，压力为2.0MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:4，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在4h的反应内，甲烷转化率为79.86％～89.78％，反应产生气体中的氢气体积分数为96.53％～97.37％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到759.32m2/g、总孔容达0.512cm3/g。
实施例3
取陕北榆林的兰炭作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成70～150μm的颗粒。按照1:10的质量比，称取煤焦颗粒与CaO(分析纯，下同)，进行机械搅拌、研磨，使二者充分混合，形成混合物A。然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的三个并联的固定床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为650℃，压力为1.0MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:4，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在4h的反应内，甲烷转化率为76.83％～83.68％，反应产生气体中的氢气体积分数为95.90％～96.15％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到557.41m2/g、总孔容达0.271cm3/g。
实施例4
取陕北榆林的兰炭作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成180～300μm的颗粒。按照1:2:1的质量比，分别称取煤焦颗粒、KOH和KHCO3，并同时加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物A。然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的两个并联的固定床反应器上操作，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为750℃，压力为1.0MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:3，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在3h的反应内，甲烷转化率为78.73％～84.78％，反应产生气体中的氢气体积分数为95.98％～98.02％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到785.27m2/g、总孔容达0.520cm3/g。
实施例5
取陕北榆林的兰炭作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成180～300μm的颗粒。按照1:2:1的质量比，分别称取煤焦颗粒、KOH和CaO，并同时加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物A。然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的两个并联的固定床反应器上操作，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为800℃，压力为2.0MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:2，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在3h的反应内，甲烷转化率为72.56％～79.39％，反应产生气体中的氢气体积分数为96.83％～97.45％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到714.76m2/g、总孔容达0.423cm3/g。
实施例6
取陕北榆林的兰炭作为煤焦的样品原料，经破碎、筛分成180～300μm的颗粒。按照1:3:1的质量比，分别称取煤焦颗粒、KOH和CaO，并同时加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物A。然后，取质量为5g的混合物A作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在传统的四个并联的固定床反应器上操作，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为550℃，压力为3.0MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:3，甲烷流量为25mL/min。收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；在此条件下，在4h的反应内，甲烷转化率为83.37％～90.19％，反应产生气体中的氢气体积分数为95.74％～98.15％；将反应器中反应后的残留物B依次经过氮气保护下自然冷却、洗涤、干燥后，得到活性炭，本实施例获得的活性炭产品的BET比表面积达到779.57m2/g、总孔容达0.493cm3/g。
实施例7
步骤一、将煤热解半焦破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得煤热解半焦颗粒与改性剂按照1:0.1的质量比采用机械搅拌的方式混合均匀，形成混合物；其中，改性剂为K2CO3、Na2CO3与KHCO3的混合物；
步骤二、将5g步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在流化床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为500℃，压力为0MPa(即表压)，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:1，甲烷流量为25mL/min，收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物采用冷水喷淋法至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭。
实施例8
步骤一、将煤热解半焦破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得煤热解半焦颗粒与改性剂按照1:0.5的质量比采用机械搅拌的方式混合均匀，形成混合物；其中，改性剂为NaHCO3、KOH与NaOH的混合物；
步骤二、将5g步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在流化床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为950℃，压力为0.5MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:6，甲烷流量为25mL/min，收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物采用水蒸气热交换法冷却至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭。
实施例9
步骤一、将煤热解半焦破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得煤热解半焦颗粒与改性剂按照1:3的质量比采用机械搅拌的方式混合均匀，形成混合物；其中，改性剂为ZnCl2与CaO的混合物；
步骤二、将5g步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在流化床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为600℃，压力为1.5MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:6，甲烷流量为25mL/min，收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为6h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物采用惰性气体热交换法冷却至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭。
实施例10
步骤一、将兰炭破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得兰炭颗粒与改性剂按照1:7的质量比加入到水-乙醇二元溶液(水与乙醇的体积比为5:1)中，进行搅拌混合10h后，真空干燥形成混合物。其中，改性剂为Ca(OH)2、CaCO3与MgO的混合物；
步骤二、将5g步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，在两个并联的固定床反应器中反应，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为700℃，压力为4MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:1.5，甲烷流量为25mL/min，收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物采用惰性气体热交换法冷却至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭。
本发明中也可用干燥预处理后的煤炭替代煤焦作为原料。
本发明提供了一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，通过设计与制备煤焦改性产品，构建出煤焦的催化气化与甲烷水蒸气重整反应相互协同作用的机制，从而达到强化煤焦的气化反应性、实现氢气收率的定向提高并联产活性炭产品的目的。它具有原料适用范围较广、工艺条件温和、氢气纯度高、设备投资成本低、便于操作及规模化生产等特点。

Claims (6)

1.一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将煤焦破碎、筛分成50～300μm的颗粒，然后将所得煤焦颗粒与改性剂按照1:(0.1～10)的质量比混合均匀，形成混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物作为甲烷水蒸气重整反应的催化剂使用，调控甲烷水蒸气重整反应的条件为：温度范围为500～950℃，压力为0～4MPa，甲烷与水蒸气的摩尔比为1:(1～6)；收集甲烷水蒸气重整反应生成的气体，获得富氢气体；控制甲烷水蒸气重整反应过程中的停留时间为1～6h，然后将混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物冷却至100℃以下，再洗涤至中性，干燥后，得到活性炭；
所述改性剂为K2CO3、Na2CO3、KHCO3、NaHCO3、KOH、NaOH、ZnCl2、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、MgO中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，所述的煤焦为煤热解半焦。
3.根据权利要求1所述的一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，所述煤焦颗粒与改性剂的混合方式包括机械搅拌混合和溶液浸渍混合方式。
4.根据权利要求3所述的一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，所述溶液浸渍混合时，是将煤焦颗粒与改性剂加入到体积比5:1的水与乙醇的混合溶液中。
5.根据权利要求1所述的一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，所述的甲烷水蒸气重整反应过程在流化床反应器或者两个以上并联的固定床反应器中进行。
6.根据权利要求1所述的一种煤焦气化与甲烷重整耦合联产活性炭和氢气的方法，其特征在于，所述混合物在经过甲烷水蒸气重整反应后形成的残留物的冷却方式采用冷水喷淋法、水蒸气热交换法、惰性气体热交换法或者惰性气体保护下的自然冷却法进行冷却。
CN201610108657.9A 2016-02-26 2016-02-26 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法 Active CN105800556B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610108657.9A CN105800556B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610108657.9A CN105800556B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105800556A CN105800556A (zh) 2016-07-27
CN105800556B true CN105800556B (zh) 2017-12-26

Family

ID=56466542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610108657.9A Active CN105800556B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105800556B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107416767B (zh) * 2017-08-16 2019-10-25 华中科技大学 一种利用生物质制备氢气和碳电极材料的方法
CN107804825B (zh) * 2017-11-13 2020-02-11 西北大学 一种联产合成气与碳纤维或碳微球的工艺
CN107937038B (zh) * 2017-11-13 2020-06-09 西北大学 一种煤炭或生物质气化与甲烷裂解的多联产系统
CN113244923A (zh) * 2021-05-21 2021-08-13 西北大学 一种利用煤或生物质制备二氧化碳甲烷化反应催化剂的方法及应用
CN114806619B (zh) * 2022-04-28 2023-05-02 西安交通大学 一种废轮胎全组分资源化系统和方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100404409C (zh) * 2005-01-05 2008-07-23 山西中天煤化有限公司 二氧化碳-甲烷重整制合成气工艺
CN103359688B (zh) * 2013-07-10 2015-08-05 西安交通大学 利用兰炭焦炉煤气制取不同纯度等级氢气的方法及其系统
CN105197887B (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 中国矿业大学 一种焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105800556A (zh) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Progress and prospects of hydrogen production: Opportunities and challenges
CN105800556B (zh) 一种煤焦气化与甲烷重整耦合工艺联产活性炭和氢气的方法
Peng et al. Hydrogen and syngas production by catalytic biomass gasification
Udomsirichakorn et al. Review of hydrogen-enriched gas production from steam gasification of biomass: the prospect of CaO-based chemical looping gasification
Srivastava et al. Conversion of methane to methanol: technologies and future challenges
CN105385473B (zh) 一种基于化学链气化的煤制氢气及甲烷的工艺
WO2011029283A1 (zh) 煤的综合利用方法及系统
WO2011035555A1 (zh) 利用含碳有机质的综合方法及装置
CN109266690A (zh) 一种有机废弃物厌氧-热解耦合富产能源气体的方法
CN108085032B (zh) 一种碱金属复合盐催化木屑热解制气的方法
CN105623685B (zh) 一种连续式生物质原料原位催化裂解气、炭联产的方法与设备
CN108889300A (zh) 一种新型水热炭负载纳米双金属催化剂的制备方法及其应用
CN201789030U (zh) 零排放制氢发电产碳装置
WO2020023452A1 (en) Methods and systems for the generation of high purity hydrogen with co2 capture from biomass and biogenic wastes
Liu et al. A green route for hydrogen production from alkaline thermal treatment (ATT) of biomass with carbon storage
CN113318745A (zh) 一种用于生物质热解制富氢催化剂的制备方法
CN116040580A (zh) 一种生物质内外金属协同催化汽化制氢的方法
CN103031157A (zh) 一种由生物质炭制取富氢气体的方法
CN111377398B (zh) 生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法
CN113042056A (zh) 一种镍掺杂的铜铝水滑石催化剂催化纤维素定向转化为复合碳源的方法
CN106380374A (zh) 碳酸盐煅烧烟气中二氧化碳利用及制备甲醇的方法
CN109652151B (zh) 双鼓泡床煤催化气化制甲烷的装置及方法
CN104560249B (zh) 一种利用焦炉尾气和生物沼气耦合制取合成天然气的方法
Zhang et al. A comparative review on the progress of thermochemical hydrogen production technologies from agricultural waste
CN108620075A (zh) 一种新型生物质基功能纳米材料的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant