专利名称：一种煤炭的地下催化气化工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于煤炭地下气化生产领域，尤其是一种煤炭的地下催化气 化工艺。
背景技术：
现有技术中，煤炭气化分为地面气化和地下气化，其中煤炭地面气 化是在地面通过气化炉实现的。按煤在气化炉内的运动方式，气化方法 可划分为三类，即固定床(移动床)气化法、流动床(沸腾床)气化法 和气流床气化法。煤炭地下气化是通过巷道掘进或钻孔掘进的方式，在 自然煤层内布置进出气孔、气流通道、气化区、隔离区和泄水通道等，并最终形成地下气化炉(见专利CN 1854459A)，然后将气化剂通入煤层 内，点燃煤层并控制煤层内煤与气化剂进行气化反应。与煤炭的地面气化相比，地下气化将采煤、巷道掘进、煤炭的地下 提升和地面储存、洗选、运输等多项环节集为一体，将煤炭开采和清洁 利用有效结合，具有高效、环保、安全的特点，显然是一种具有广泛前 景的煤炭气化技术。为了改善煤炭的气化效果，在煤炭的地面气化中，人们使用了催化 剂，利用催化剂实现了对煤炭的催化气化。如公开号为KR910007312B的 韩国专利文献记载的"煤催化气化工艺"。在进行煤炭气化时，向煤中添 加氯化4丐、氧化钩等催化剂后，可提高煤的活性、降低气化温度，并可 使煤气化完全，因而利用催化剂对煤炭进行催化气化，对节能降耗、减 少资源浪费具有十分重要的意义。正是由于利用催化剂对煤炭进行催化气化所显现的优异效果，人们 也希望在地下实现煤炭的催化气化，但是由于煤炭地下气化所具有的特 殊性，现有煤炭地面催化气化中所用的各种技术手段无法应用到煤炭的 地下气化中，这也是有关煤炭的地下催化气化技术鲜见报道的原因，如 何克服因煤炭位于地层中所带来的诸多问题，成为实现煤炭的地下催化 气化的障碍。 发明内容针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种煤炭的地下催 化气化工艺，该工艺解决了因煤炭位于地层中所带来的困难，实现了煤 炭的地下催化气化。为实现上述目的，本发明一种煤炭的地下催化气化工艺，具体为(1) 设置注入井，该注入井由间隔设置的两个竖井和位于煤层中的连通 两个竖井的连接通道构成，其中竖井由地面钻至煤层；(2) 分别在连接通道两侧间隔连接通道设置由地面钻至煤层的辅助井， 连接通道每侧均包含有至少两个辅助井，并且这些辅助井均沿连接 通道延伸方向间隔排列；(3) 制备催化剂颗粒，将催化剂有效成分与载体材料混合制成粒径与煤 层裂隙相配的颗粒；(4) 在保持辅助井开放的情况下向注入井注入高压流体，并将催化剂颗 粒加到高压流体中，利用因注入井与辅助井存在压差而通过煤层裂 隙向辅助井方向流动的高压流体，将催化剂颗粒布设到煤层裂隙 中；(5) 在地下煤层中布设好催化剂后，将注入井中的两个竖井转换为一个 进气井和一个出气井，然后利用已知方式进行煤炭的地下气化作 业。进一步，所述高压流体为高压水或高压气体，其中高压气体为02、 N2、 C02中的一种或其混合物。进一步，所述连接通道一侧或两侧各包含至少两排沿连接通道延伸 方向排列的辅助井。进一步，所述有效成分为碱金属、石威土金属、过渡金属的氧化物或 盐，或其复合盐，所述载体材料为塑料、木屑、硅胶、活性碳中的一种 或几种。进一步，所述载体材料为木屑或活性炭颗粒，所述催化剂有效成分 在熔融或溶解并隔绝氧气状态下，以浸渍方式与载体材料相混合。进一步，所述载体材料为塑料或硅胶，所述催化剂有效成分首先与
塑料或硅胶混合，然后经过造粒制成催化剂颗粒。本发明通过采用专门的催化剂颗粒，及相应的催化剂颗粒供送手段， 解决催化剂在煤层布设的难题，从而实现了煤炭的地下催化气化。
图1为本发明工艺中所用注入井和辅助井配置示意图； 图2为图1中A-A断面i见图； 图3为图1中B-B断面3见图。
具体实施方式
如附图1-3所示，本发明一种煤炭的地下催化气化工艺在实施时，首先在地面上间隔钻出1、 2号两眼竖井，并将竖井钻至地下煤层偏底部，后沿煤层打通l、 2号两竖井，形成连接两竖井的连接通道；然后在连接通道两侧沿连接通道延伸方向再钻出多个辅助井，辅助井同样由地面钻至煤层；在保持辅助井开;^丈的情况下向1、 2号竖井注入高压水或高压气体，并将预先制备的催化剂颗粒加到高压水或高压气体中，由于连接通 道与其两侧的辅助井之间存在压力差，因此注入到连接通道中的高压水或高压气体将自动携带着催化剂颗粒沿煤层裂隙向两侧的辅助井方向扩 散，并在扩散的过程中不断地将催化剂颗粒留置在所经过的煤层裂隙中， 由此完成催化剂在煤层的布设。上述高压气体所用的气体成分可选用02、 N2、 C02中的一种或其混合物。图中连接通道每侧均设置了 3个辅助井，当1、 2号竖井的间隔较大 时，为了使催化剂颗粒尽可能均匀分布到地下煤层中，连接通道每侧也 可排列更多的辅助井，并且为了扩大工作面的覆盖范围，如附图中虛线 所示，连接通道每侧还可设置两排甚至多排的辅助孔。上述催化剂颗粒由其有效成分及其载体材料混合制成，其中催化剂 的有效成分选用公知的碱金属、碱土金属、过渡金属的氧化物或盐，或 其复合盐，所用载体材料可选用塑料、木屑、硅胶、活性碳中的一种或 几种。在制备催化剂颗粒时，根据载体材料不同，可以浸渍的方式将催化
剂有效成分与载体材料颗粒混合，如载体材料为木屑或活性炭颗粒时， 将熔融的催化剂有效成分在隔绝氧气的情况下，以浸渍方式与载体材料相混合，制成催化剂颗粒；也可以先将催化剂有效成分与载体材料混合， 然后再经过造粒制成催化剂颗粒，如载体材料为塑料或硅胶时，即采用 这种方式来制备催化剂颗粒。在煤层中布设完催化剂后，将1号竖井或2号竖井作为进气井，将 另一个竖井作为出气井，然后以已知方式进行煤炭的地下气化作业，在 此过程中，可以封闭连接通道两侧的辅助井，也可不封闭辅助井。即 点燃进气井一侧的煤层，并向进气井注入气化剂，乂人出气井输出的混合 气即为所生产的气化气。在本发明工艺中，通过将催化剂有效成分与载体材料混合制成具有一定强度的颗粒后，既便于高压流体携带而布设到煤层裂隙中，又能够 确保以卡固方式留置在煤层裂隙中，而不致随高压流体流走。尤其是采 用轻质材料作为催化剂的载体材料时，可使制成的催化剂颗粒同样为轻 质，以保证高压气体能够可靠携带。作为催化剂有效成分的载体，并不仅限于上述列举的材料，还可采 用其他适当的材^K
权利要求
1.一种可将催化剂均匀布设到煤层中的方法，其具体为(1)设置注入井，该注入井由间隔设置的两个竖井和位于煤层中的连通两个竖井的连接通道构成，其中竖井由地面钻至煤层；(2)分别在连接通道两侧间隔连接通道设置由地面钻至煤层的辅助井，连接通道每侧均包含有至少两个辅助井，并且这些辅助井均沿连接通道延伸方向间隔排列；(3)制备催化剂颗粒，将催化剂有效成分与载体材料混合制成粒径与煤层裂隙相配的颗粒；(4)在保持辅助井开放的情况下向注入井注入高压流体，并将催化剂颗粒加到高压流体中，利用因注入井与辅助井存在压差而通过煤层裂隙向辅助井方向流动的高压流体，将催化剂颗粒布设到煤层裂隙中；(5)在地下煤层中布设好催化剂后，将注入井中的两个竖井转换为一个进气井和一个出气井，然后利用已知方式进行煤炭的地下气化作业。
2. 如权利要求1所述的一种可将催化剂均匀布设到煤层中的方法，其特 征在于，所述高压流体为高压水或高压气体，其中高压气体为02、 N2、 C02 中的一种或其混合物。
3. 如权利要求1所述的一种可将催化剂均匀布设到煤层中的方法，其特 征在于，所述连接通道一侧或两侧各包含至少两排沿连接通道延伸方向 排列的辅助井。
4. 如权利要求1所述的一种可将催化剂均匀布设到煤层中的方法，其特 征在于，所述有效成分为碱金属、碱土金属、过渡金属的氧化物或盐， 或其复合盐，所述载体材料为为塑料、木屑、硅胶、活性碳中的一种或 几种。
5. 如权利要求4所述的一种可将催化剂均勻布设到煤层中的方法，其特 征在于，所述载体材料为木屑或活性炭颗粒，所述催化剂有效成分在熔 融或溶解并隔绝氧气状态下，以浸渍方式与载体材料相混合。
6. 如权利秀求4所述的一种可将催化剂均匀布设到煤层中的方法，其特 征在于，所述载体材料为塑料或硅胶，所述催化剂有效成分首先与塑料 或硅胶混合，然后经过造粒制成催化剂颗粒。
全文摘要
本发明公开了一种煤炭的地下催化气化工艺，其具体为①设置注入井，该注入井由间隔设置的两个竖井和位于煤层中的连通两个竖井的连接通道构成；②分别在连接通道两侧间隔连接通道设置由地面钻至煤层的辅助井；③将催化剂有效成分与载体材料混合制成粒径与煤层裂隙相配的催化剂颗粒；④利用高压流体将催化剂均匀布设到煤层的裂隙中；⑤将注入井中的两个竖井分别转换为进气井和出气井，然后利用已知方式进行地下煤的气化生产。本发明通过采用专门的催化剂颗粒，及相应的催化剂颗粒供送手段，解决催化剂在煤层布设的难题，从而实现了煤炭的地下催化气化。
文档编号E21B43/295GK101113671SQ200710145880
公开日2008年1月30日 申请日期2007年9月4日 优先权日2007年9月4日
发明者霞 潘, 昱 赵, 金国荣 申请人:新奥能源研究院有限公司