CN109453824B - 催化剂负载方法及催化加氢气化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种催化剂负载方法，包括：对输入至反应器内的物料进行加温；进入所述反应器内的催化剂水液经过雾化后，与加温后的所述物料进行对撞，完成催化剂负载。将物料输入反应器内与热流体发生对撞，使物料快速升温扩孔，然后升温后的物料与热流体下行流动，物料在反应器底部汇聚；催化剂水液被雾化后与汇聚后的物料发生对撞，对撞后物料温度降低，完成催化剂负载过程。通过将物料进行预扩孔处理后，再进行催化剂水液雾化对撞的方法，省去了传统方法中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热，工艺简单，同时还有效的解决了现有技术中液体表面张力和物料原有粒径、表面积、孔隙等结构对浸渍均匀性的影响，使催化剂负载均匀性提高，提高了物料转化率。

Description

催化剂负载方法及催化加氢气化方法

技术领域

本发明涉及煤或半焦气化技术领域，具体而言，涉及一种催化剂负载方法及催化加氢气化方法。

背景技术

目前，煤或半焦催化气化技术中，煤或半焦一般采用浸渍法负载催化剂，催化剂与水混合形成均匀的催化剂水液，催化剂水液随后与煤或半焦在搅拌浸渍罐中混合，待充分浸渍均匀且水液进入催化剂内部后(用时≥6h)进行干燥，干燥至水分符合要求(含水量≤5％)且筛选粒径符合要求的物料。在该过程中，物料会发生结块，如果部分物料发生结块，则需要重新破碎或再浸渍以满足进料要求。

在现有的浸渍法工艺流程中，存在以下问题：

1.固体物料负载催化剂不均匀性

依靠催化剂水液与固体物料接触慢慢渗入，均匀性受物料粒径、表面积和孔结构、接触时间的影响很大，最后负载的催化剂往往呈现外多内少的不均匀性，直接影响了催化活性；

2.工艺缺点

现有的方法工艺流程长，尤其是制备过程中固体物料发生结块后需重新破碎或再浸渍，原料不合格率高(＞10％)，且投资大。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种催化剂负载方法及催化加氢气化方法，旨在解决物料负载催化剂时的不均匀性及物料转化率低的问题。

一个方面，本发明提出了一种催化剂负载方法，包括：对输入至反应器内的物料进行加温；进入所述反应器内的催化剂水液经过雾化后，与加温后的所述物料进行对撞，完成催化剂负载。

进一步地，将热流体与所述物料同时输入至所述反应器内，通过所述热流体对所述物料进行加温。

进一步地，所述热流体与所述物料对撞，以对所述物料进行加温。

进一步地，所述反应器顶部设置有物料入口和若干个热流体入口，所述热流体通过若干所述热流体入口输入至所述反应器内，并与通过所述物料入口输入至所述反应器内的物料碰撞于一点。

进一步地，所述热流体与所述物料的碰撞点位于所述反应器的中轴线上。

进一步地，所述物料的升温速率大于10³℃/s。

进一步地，所述物料与所述热流体的接触时间小于10s。

进一步地，所述热流体包括惰性气体、烟气、氢气。

另一方面，本发明还提出了一种催化加氢气化方法，催化加氢气化所需的催化剂采用上述催化剂负载方法制备得到。

进一步地，所述热流体为氢气，所述物料为半焦。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：将物料输入反应器内与热流体发生对撞，使物料快速升温扩孔，然后升温后的物料与热流体下行流动，物料在反应器底部汇聚；催化剂水液被雾化后与汇聚后的物料发生对撞，对撞后物料温度降低，完成催化剂负载过程。通过将物料进行预扩孔处理后，再进行催化剂水液雾化对撞的方法，省去了传统方法中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热，工艺简单，同时还有效的解决了现有技术中液体表面张力和物料原有粒径、表面积、孔隙等结构对浸渍均匀性的影响，使催化剂负载均匀性提高，提高了物料转化率；进一步地，使得催化剂的负载量降低，还可以充分利用反应器中余热，节省催化剂负载能耗。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的催化剂负载方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的催化剂负载装置的结构图；

图3为图2中的A-A方向剖视图；

图4为图2中的B-B方向剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本发明实施例提供了一种催化剂负载方法，包括：

步骤S101、对输入至反应器内的物料进行加温；

步骤S102、进入反应器内的催化剂水液经过雾化后，与加温后的物料进行对撞，完成催化剂负载。

具体而言，步骤S101、对输入至反应器内的物料进行加温。物料和热流体同时进入反应器内，两者对撞以使得物料快速升温扩孔，其升温扩孔的过程为冷物料喷入反应器内与热流体发生对撞，快速升温，然后物料与热流体下行流动，经预分配后在扩孔处发生部分气固分离，沉降下来的物料在反应器内汇聚。步骤S102、进入反应器内的催化剂水液经过雾化后，与加温后的物料进行对撞，完成催化剂负载。催化剂雾化负载过程为催化剂水液进行雾化，催化剂水液雾化喷出后与汇聚后的物料发生对撞，对撞后物料温度降低，完成催化剂负载过程。

可以看出，通过将物料加温以进行预扩孔处理后，再进行催化剂水液雾化对撞的方法，可以提高催化剂负载的均匀性，过程中省去了传统方法中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热，工艺简单，有利于更好发挥催化作用，从而提高物料的转化率。

具体而言，可以在反应器顶部设置物料入口和若干个热流体入口，热流体通过若干所述热流体入口输入至所述反应器内，并与通过所述物料入口输入至所述反应器内的物料碰撞于一点。将热流体与所述物料同时输入至所述反应器内，通过所述热流体对所述物料进行加温。优选的，物料入口的中轴线与反应器的中轴线重合。热流体入口均匀的设置在物料入口的侧部，并且热流体入口的热流体的进气方向朝向反应器的中轴线，即，热流体与所述物料的碰撞点位于所述反应器的中轴线上，可以理解的是，热流体与所述物料的碰撞点位于所述反应器的中轴线上，即，热流体和物料在中轴线上某一点对撞。

具体而言，上述热流体可为热惰性气体、烟气、氢气等，优选氢气。

上述方法在具体实施时，冷物料喷入反应器内与热流体发生对撞，快速升温，优选的，升温速率＞10³℃/s，物料与热流体下行流动，接触时间＜10s，热流体温度为900-1000℃，经过高温扩孔后的物料经设置在反应器内的反应内筒的筒体的底部预分配后在反应内筒的扩孔处发生部分气固分离，物料沉降至反应内筒锥形的汇集器的底部。

具体而言，为了使煤粉和热流体充分接触，达到快速升温条件，优选的，冷物料喷入反应器内与多股热流体发生对撞，可以将物料粒径和热流体股数进行匹配，例如：物料粒径小于20μm可将热流体设置为两股，粒径为20μm-80μm可可将热流体设置为三股等，在此只为示例性说明，本领技术人员可以理解的是，物料粒径和热流体股数进行匹配的方式有多种，可根据具体情况进行设置。

具体而言，催化剂雾化负载过程为催化剂水液进行雾化，为提高雾化剂与物料接触面，实现快速负载，优选催化剂水液分配成多股，采用多股对喷一点的形式进行雾化，催化剂水液雾化喷出后与汇聚后的物料发生对撞，对撞后温度降低，温度小于800℃，完成催化剂负载过程。

上述催化剂负载过程的原理为：冷物料快速受热内部挥发分快速挥发膨胀，原有的孔隙增大，部分细小孔发生裂纹延伸，内部挥发分由内到外溢出，最终形成孔径内小外大的结构，利于催化剂介质进入，而表面挥发分溢出增加了颗粒表面凹凸性，进一步增大了比表面积；催化剂水液喷出后雾化的水液与所述多孔高温物料碰撞接触，雾化水液瞬间气化，气化催化剂组成(包含纳米颗粒)被部分水蒸气带入多孔颗粒内部，其它雾化水液则起到降低温度作用，与多孔颗粒和部分合成气换热，温度降低至小于800℃，催化剂组成冷凝并吸附在多孔颗粒内部，完成负载过程。

可以理解的是，催化剂水液气化和冷凝及物料预扩孔过程，同时解决了现有技术中液体表面张力和物料原有粒径、表面积、孔隙等结构对浸渍均匀性的影响，使催化剂负载均匀性提高，直接体现为物料转化率提高，催化剂负载量降低，另外利用反应器中余热，节省催化剂负载能耗。

具体实施时，一定温度的热流体(500-700℃)，由设置在气化炉上部的热流体入口进入气化炉内，在炉顶深度预热后(1000-1200℃)，经顶部喷嘴喷入炉内，多股热流体、进入的物料以及内筒底部返回的热循环气共同发生碰撞，目的为热流体与物料充分接触快速加热，从而使得物料的升温速率大于10³℃/s。优选的，在气化炉内设置循环气喷嘴及挡板，循环气喷嘴与顶部喷嘴对撞与一点，该点位于炉轴心上(与物料下料一致)，增加混合效果，降低了物料的弥散。过程中物料受热后挥发分快速挥发，使物料内部原有孔隙变大并产生新孔。物料扩孔过程中同时发生缩合反应，缩合反应生成的大分子物质易堵塞物料孔隙，氢气气氛可以有效降低缩合反应。物料可为煤粉、半焦及其他含碳物质，挥发分应＞10％。

具体而言，物料与热流体沿着反应内筒下行流动，经过分配器均匀分配至多股物料锥形汇集器，分配器设置孔数应与锥形汇集器相同。为避免分配器和汇集器隔板顶部位置堆料，隔板顶部设置锥形下料板。为使循环气发生气固分离设置扩孔。为避免长时间反应造成的物料内部孔隙坍塌，结合气流量设置内筒顶部至汇集器出口距离，使物料与热流体的接触时间应＜10s。经过上述制得的物料应满足比表面积＞200m²/g，比孔容＞0.1cm³/g。

具体而言，汇集器中每个锥孔底部均设置环形管，环形管上设置多个对置的雾化器，催化剂水液经雾化器后可变为雾状液滴，内部受热后可变为蒸汽。预制的催化剂水液由进入反应器中部，经雾化器喷入，瞬间雾化、气化，与汇集器底部喷出的物料发生碰撞包裹，催化剂组分渗入物料孔隙内部，多余水蒸汽将多孔物料及部分合成气温度降低＜800℃，催化剂组成冷凝并附着在内部孔隙表面。负载催化剂后的颗粒变重，经内筒底部挡板折流后发生气固分离，分离下来的物料在炉底进行催化反应，而气体则经出口管线至后续处理单元，从而完成催化剂的负载过程。

可以理解的是，通过将物料输入反应器内与热流体发生对撞，使物料快速升温扩孔，然后升温后的物料与热流体下行流动，物料在反应器底部汇聚；催化剂水液被雾化后与汇聚后的物料发生对撞，对撞后物料温度降低，完成催化剂负载过程。通过将物料进行预扩孔处理后，再进行催化剂水液雾化对撞的方法，省去了传统方法中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热，工艺简单，同时还有效的解决了现有技术中液体表面张力和物料原有粒径、表面积、孔隙等结构对浸渍均匀性的影响，使催化剂负载均匀性提高，提高了物料转化率；进一步地，使得催化剂的负载量降低，还可以充分利用反应器中余热，节省催化剂负载能耗。

基于上述实施例的另一种可能实现方式，本实施方式提供了一种催化加氢气化方法，催化加氢气化所需的催化剂采用上述催化剂负载的方法制备得到。在催化加氢气化时，热流体优选为氢气，物料为优选半焦。

具体而言，由于物料扩孔过程中同时发生缩合反应，缩合反应生成的大分子物质易堵塞物料孔隙，氢气气氛可以有效降低缩合反应。所以催化加氢气化可与加氢气化耦合，也即优选扩孔所用热流体来源于加氢气化中的热氢气，物料为加氢气化产生的半焦。

具体而言，经与后系统换热后，500-700℃氢气由入口管线进入气化炉，在炉顶与氧气燃烧深度预热后达到1000-1200℃，通过顶部氢气喷嘴，喷入炉内，高温氢气、煤粉管线喷入的煤粉以及内筒底部返回合成气共同发生碰撞，其中高温喷嘴可以设置四个，返回合成气喷嘴设置四个，发生8对1的对撞。煤粉与富氢气体充分接触，快速升温，升温速率高达10⁴℃/s，煤粉受热后挥发分快速挥发，使内部原有孔隙变大并产生新孔，即形成多孔半焦。半焦与氢气下行流动，接触时间＜10s，形成的多孔物料在底部进行均匀分配成四股物料，落入相应的四个锥形分布器中，合成气携带的少量半焦经扩孔折流后，落入锥形分布器中。由于氢气氛围脱挥发分的过程中，挥发分缩合程度较小，形成半焦一般比表面积＞240m²/g，比孔容＞0.12cm³/g。

具体而言，汇集器中每个锥孔底部均设置环形管，共四个环形管，环形管上设置八个对置的雾化器，催化剂水液经雾化器后可变为雾状液滴，炉内受热后可变为蒸汽。预制的催化剂水液由入口管线进入反应器中部，经雾化器喷入，瞬间雾化、气化，与汇集器底部喷出多孔半焦发生碰撞，催化剂组分随蒸汽渗入物料孔隙内部，对撞后温度降低＜800℃，催化剂组成发生冷凝或沉降附着在内部孔隙表面，水蒸气未发生冷凝则溢出。负载催化剂后的颗粒变重，经内筒底部挡板折流后发生气固分离，分离下来半焦落入气化炉底部，气化炉底部设置为流化床形式，与底部中温氢气(500-700℃)发生催化加氢反应，半焦流化时间为15min-60min，反应放热后流化床层温度可维持在800-850℃，下部催化加氢和上部加氢气化共同产生的天然气则经出口管线至后续处理单元。气化最终生成的灰渣则由下部中心管排出。从而完成催化剂负载下的加氢气化与催化加氢耦合。上述所用催化剂水液浓度为5％-15％，催化剂可为Ca,Na,Fe,Co等金属催化剂。

可以看出，通过将物料进行预扩孔处理后，再进行催化剂水液雾化对撞的方法，可以提高催化剂负载的均匀性，过程中省去了传统方法中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热，工艺简单，有利于更好发挥催化作用，从而提高物料的转化率。

基于上述实施方式的另一种可能的实施方式中，本实施方式提供了一种应用上述催化剂负载方法的催化剂负载装置。

结合图2-4所示，在本实施方式中催化剂负载装置包括：物料加温单元，用于对输入至反应器内的物料进行加温；催化雾化负载单元，用于将进入所述反应器内的催化剂水液雾化后，与加温后的所述物料进行对撞；所述物料加温单元设置在所述催化雾化负载单元上侧。具体而言，物料加温单元通过对物料加温以使得物料扩孔，催化雾化负载单元可使得催化剂水液雾化、蒸汽化，并将气化后的催化剂水液与加温扩孔后的物料对撞混合，冷却后使得催化剂水液负载至物料上。

可以理解的是，通过先将物料进行预扩孔处理再进行与催化剂水液雾化对撞，可以提高催化剂负载的均匀性，省去了现有技术中浸渍、干燥筛选装置以及低压蒸汽加热装置，有利于更好发挥催化作用，从而提高物料的转化率。

具体而言，物料加温单元包括设置在反应器顶部的物料输入口10和热流体输入口9，所述热流体输入口用于向所述反应器内输入热流体，以对所述物料输入口输入所述反应器内的物料进行加温。物料输入口10的优选设置一个，物料输入口10的中轴线与反应器的中轴线重合，物料输入口10与物料输入管线连接，以将物料输入至反应器内。热流体输入口9可以设置一个，也可以设置多个，多个热流体输入口9均匀的设置在物料输入口10的四周，并沿物料输入口10的周向方向排列，热流体输入口9与物料输入管线连接，以将热流体输入至反应器内。同时，热流体输入口9的热流体进入方向朝向反应器的中轴线，即，热流体输入口9的设置方向朝向反应器的中轴线，向反应器的中轴线方向倾斜设置，从而使得物料输入口10输入的物料与热流体输入口9输入热流体输入热流体对撞于中轴线上的某一点。

具体而言，物料加温单元还包括设置在所述反应器内部的反应内筒，所述反应内筒设置在所述物料输入口10和热流体输入口9的下侧，用于使所述物料与所述热流体充分接触。具体的，反应内筒包括循环气喷嘴2、挡板14、扩孔5、分配器4和筒体3，其中，所述挡板14设置在所述筒体3的上侧，所述分配器4设置在所述筒体3的下侧，所述扩孔5设置在所述分配器4的下侧，所述循环气喷嘴2穿设在所述挡板14的侧壁上。筒体3与所述反应器的中轴线重合，所述循环气喷嘴2朝向所述筒体3的中轴线设置。循环气喷嘴2输出的循环气与热流体入口9输出的热流体对撞于一点。

具体而言，挡板14上侧设置有顶部喷嘴1，顶部喷嘴1包括若干热流体喷嘴和一物料喷嘴，物料喷嘴设置在筒体3的中轴线上，热流体喷嘴设置在物料喷嘴的四周，与物料喷嘴保持预设的间距。物料喷嘴朝向中轴线排放物料，热流体喷嘴的朝向中轴线向下倾斜设置，以使得热流体与物料对撞于中轴线上的一点。循环气喷嘴2与热流体喷嘴和物料喷嘴对撞于一点。

具体而言，内筒3保持预设的长度，用于限定物料与热流体的接触时间。分配器4为隔板结构，用于将其内部空间进行分割，优选的，在其内部交叉设置两隔板，以将分配器的内部空间分割为四部分。隔板的设置方向与筒体中轴线相平行。扩孔5优选为空心圆台结构，挡板14为一空心倒圆台结构。

具体而言，所述催化雾化负载单元包括汇集器6和环形水液管11，所述汇集器6设置在所述物料加温单元下侧，用于接收所述物料加温单元输出的加温后的物料；所述环形水液管11设置在所述汇集器的6下侧，用于对所述催化剂水液进行雾化，并将雾化后的所述催化剂水液与所述加温后的物料对撞。

具体而言，汇集器6设置在扩孔5的下方，以接收由扩孔5排放出物料。汇集器6设置若干个，其设置的数量与分配器4划分出的区域相对设置。汇集器6沿筒体3的中轴线环形排列设置。可以理解的是，分配器4及扩孔5，分别用于分配物料至下部的汇集器6，同时使热流体与物料气固分离，多孔物料经分配器4落入相应的汇集器6内。

具体而言，反应内筒还包括一套筒15，套筒15沿反应器中轴线方向设置。套筒15的上端与挡板14的上端边沿连接，下端与汇集器6的上端边沿连接，并将筒体3、分配器4和扩孔5套设其中，热流体由筒体3经过分配器4和扩孔5后，进入筒体3与套筒15之间的空间内，并通过循环气喷嘴2，有挡板14的外侧进入挡板14的内侧，并在此进入筒体3内进行循环。通过对热流体的循环使用，极大地节约了能源。

具体而言，环形水液管11与催化剂水液雾化器7连接，催化剂水液雾化器7设置在环形水液管11的侧部，催化剂水液雾化器7与催化剂水液入口16连通，通过催化剂水液入口16将催化剂水液输入至催化剂水液雾化器7内，通过催化剂水液雾化器7将催化剂水液雾化后再输送至环形水液管11内。环形水液管11的下侧设置有雾化喷嘴13，雾化喷嘴13朝向所述汇集器的中轴线设置，且雾化喷嘴13倾斜向下设置。通过雾化喷嘴13将雾化后的催化剂水液负载物料上。

具体实施时，环形水液管11优选为环形管，环形管沿汇集器6的下侧边沿设置。

在具体实施时，一定温度热流体，由热流体入口9进入气化炉，在炉顶深度预热后，经顶部喷嘴1喷入炉内，多股热流体、由物料入口10进入的物料以及返回的热循环气共同发生碰撞，目的为热流体与物料充分接触快速加热，提高升温速率。更优地，设置循环气喷嘴及挡板14，挡板14的下侧与内筒相连，循环气喷嘴2均匀分布在挡板14的侧壁上，循环气喷嘴2斜向下设置与顶部喷嘴1对撞与一点，该点位于炉轴心上(与物料下料方向一致)，增加了高温流体与物料混合效果，有助于物料快速升温。物料极短时间内受热后内部易挥发分快速挥发，使物料内部原有孔隙变大并产生新孔。上述热流体可为热惰性气体、烟气、氢气等，优选氢气。物料扩孔过程中同时发生缩合反应，缩合反应生成的大分子物质易堵塞物料孔隙，氢气气氛可以有效降低缩合反应。物料可为煤粉、半焦及其他含碳物质，挥发分应＞10％。

具体而言，物料与热流体沿着筒体3下行流动，经过分配器4均匀的分配为多股物料，分配器4为隔板结构，划分的区域与汇集器6数目相对应，上述设置有利于多孔物料下料且保证物料径向均匀性。更优地，隔板和汇集器6的壁面顶部设置锥形下料板，可避免分配器隔4板和汇集器6壁面顶部位置堆料。筒体下侧设置扩孔5，可促进循环气发生气固分离，降低循环气中多孔物料夹带量。为避免长时间反应造成的物料内部孔隙坍塌，结合气流量设置内筒顶部至汇集器出口距离，使物料与热流体的接触时间应小于10s。

具体而言，汇集器6下侧均设置由环形管，环形管上设置多个对置的相对设置的雾化器，催化剂水液经雾化器后可变为雾状液滴，内部受热后可变为蒸汽。预制的催化剂水液由催化剂水液入口16进入反应器中部，经雾化器7喷入，瞬间雾化、气化，与汇集器6底部喷出的物料发生碰撞包裹，渗入物料孔隙内部，对撞后温度降低小于800℃，催化剂有效组成附着在内部孔隙表面。负载催化剂后的颗粒变重，经内筒底部挡板折流后发生气固分离，分离下来的物料在炉底进行催化反应，而气体则经出口管线8至后续处理单元，从而完成催化剂的负载过程。

基于上述实施方式的另一种可能实现方式中，本实施方式提供了一种催化加氢气化系统，包括了上述的催化剂负载装置，上述催化剂负载装置设置在所述催化加氢气化系统内部。具体的，催化加氢气化系统还包括预热单元，所述预热单元用于对进入所述催化加氢气化系统内的氢气进行加热。

具体而言，由于物料扩孔过程中同时发生缩合反应，缩合反应生成的大分子物质易堵塞物料孔隙，氢气气氛可以有效降低缩合反应。所以催化加氢气化系统可与加氢气化耦合，也即优选扩孔所用热流体来源于加氢气化中的热氢气，物料为加氢气化产生的半焦。

经与后系统换热后，500-700℃氢气由入口管线进入气化炉，在炉顶经预热单元与氧气燃烧深度预热后达到1000-1200℃，通过顶部氢气喷嘴，喷入炉内，高温氢气、煤粉管线喷入的煤粉以及内筒体3内返回的合成气共同发生碰撞，其中高温喷嘴四个，返回合成气喷嘴四个，发生8对1的对撞。煤粉与富氢气体充分接触，快速升温，升温速率高达10⁴℃/s，煤粉受热后挥发分快速挥发，使内部原有孔隙变大并产生新孔，即形成多孔半焦。半焦与氢气下行流动，接触时间小于10s，形成的多孔物料经筒体3下侧的分配器4均匀分配成四股物料，分别落入相应的四个汇集器6中，循环气携带的少量半焦经扩孔5折流后，也落入汇集器6中。由于氢气氛围有助于降低挥发分脱除过程中挥发分缩合程度，所形成半焦一般孔隙较大，满足比表面积＞240m²/g且比孔容＞0.12cm³/g。

具体而言，汇集器6的下侧设置环形管，汇集器6设置四个，环形管同样设置四个，每个环形管上设置八个相对设置的催化剂水液雾化器7，催化剂水液经雾化器雾化后可变为雾状液滴，快速受热后可变为蒸汽。预制的催化剂水液由入口管线进入反应器中部，经雾化器喷入，瞬间雾化、气化，与汇集器底部落下的多孔半焦发生碰撞，催化剂组分随蒸汽渗入物料孔隙内部，对撞后温度降低＜800℃，催化剂组分发生冷凝或颗粒沉降附着在半焦内部孔隙表面，水蒸气未发生冷凝从孔隙中溢出。负载催化剂后的颗粒变重，经挡板14折流后发生气固分离，分离下来半焦落入气化炉底部。气化炉底部设置反应室，底部设置环形分布板，以中温氢气(500-700℃)为反应和流化介质，反应室为流化床形式，氢气与底部半焦接触流化触发催化加氢反应，放热可维持床层温度在800-850℃，上部加氢气化反应和下部催化加氢反应共同产生的天然气则经出口管线8至后续处理单元。气化最终生成的灰渣则由下部中心管12排出。从而完成催化剂负载下的加氢气化与催化加氢耦合。

催化剂水液浓度5％-15％，催化剂可为Ca,Na,Fe,Co等金属催化剂。

可以看出，通过将催化加氢气化与加氢气化耦合，扩孔所用热流体来源于加氢气化中的热氢气，物料为加氢气化产生的半焦，经过催化剂雾化负载后可用于催化加氢反应，该系统可以提高煤的碳转化率和甲烷产率，降低催化剂负载量，提高系统热效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种催化剂负载方法，其特征在于，包括：

对输入至反应器内的物料进行加温；

进入所述反应器内的催化剂水液经过雾化后，与加温后的所述物料进行对撞，完成催化剂负载；其中，

在对所述物料加温时，将热流体与所述物料同时输入至所述反应器内，通过所述热流体对所述物料进行加温，所述热流体与所述物料对撞，以对所述物料进行加温；所述物料的升温速率大于10³℃/s，所述物料与所述热流体的接触时间小于10s；

所述物料为煤或半焦，所述催化剂为用于煤或半焦催化加氢气化催化剂。

2.根据权利要求1所述的催化剂负载方法，其特征在于，所述反应器顶部设置有物料入口和若干个热流体入口，所述热流体通过若干所述热流体入口输入至所述反应器内，并与通过所述物料入口输入至所述反应器内的物料碰撞于一点。

3.根据权利要求2所述的催化剂负载方法，其特征在于，所述热流体与所述物料的碰撞点位于所述反应器的中轴线上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的催化剂负载方法，其特征在于，所述热流体包括惰性气体、烟气或氢气。

5.一种催化加氢气化方法，其特征在于，催化加氢气化所需的催化剂采用权利要求1-4中任一项所述的催化剂负载方法制备得到。

6.根据权利要求5所述的催化加氢气化方法，其特征在于，所述热流体为氢气，所述物料为半焦。

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