[发明专利]回收并循环使用碱金属催化剂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及回收催化剂的方法，更具体地，本发明涉及从来自煤气化炉的气体中回收碱金属催化剂的方法。本发明还涉及回收并循环使用碱金属催化剂的煤气化方法。

背景技术

煤的催化气化工艺是指煤在催化剂的催化作用下被气化剂气化为CO、H₂、CH₄等气体的工艺。典型的煤催化气化工艺有EXXON的煤催化气化制甲烷研究和日本的煤催化气化制氢技术以及中国新奥集团公司的三段炉催化气化工艺，见专利US3932146、JP2004292720、CN101792680。上述工艺中一般使用碱金属盐类和/或碱土金属盐类作为催化剂，通常分别称为碱金属催化剂和碱土金属催化剂。由于煤的气化通常在较高温度下进行，其中某些催化剂例如碱金属盐类容易在高温下气化，并常常随煤气化后得到的气体排出气化炉，造成催化剂的损失。故希望从离开煤气化炉的气体中回收这些催化剂，并将其重新利用。

然而，从气相中回收碱金属催化剂并不容易，EXXON在催化剂回收方面的工作(US3998607、US4057512、US4417972)的主要方法是建立多级水洗回收装置。其主要工艺流程特点是通过逐级水洗和水渣分离将尽可能多的碱金属催化剂洗到溶液当中，然后再通过干燥等方法得到碱金属盐类的固体，最后再重新用于催化气化过程。其主要不足之处是耗水量大、能耗相对较高、工艺流程比较繁琐、相应的固定投资也较高。

发明概述

为解决以上问题，在本发明的第一方面，提供了一种从来自煤气化炉的气体中回收碱金属催化剂的方法，包括以下步骤：

a.使该气体通过以多孔煤焦为过滤介质的过滤器，以将至少一部分碱金属催化剂截留在该多孔煤焦上；

b.将离开上述过滤器的气体通入洗气塔中，使得其余部分的碱金属催化剂溶解于水中成为碱金属催化剂的水溶液。

在优选的实施方案中，本发明在上述步骤b之后还包括以下步骤：

c.对来自步骤b的所述水溶液进行反渗透处理，以提高碱金属催化剂在该水溶液中的浓度；

d.对来自步骤c的水溶液进行离子交换处理，以将碱金属催化剂中的阴离子交换成想要的阴离子，然后任选地对得到的碱金属盐溶液进行浓缩处理。

第二方面，本发明还提供了一种回收并循环使用碱金属催化剂的煤气化方法，包括以下步骤：

i.在煤气化炉中在碱金属催化剂的作用下用气化剂对煤进行气化，得到其中含有碱金属催化剂的气体；

ii.使上述气体通过以多孔煤焦为过滤介质的过滤器，以将至少一部分碱金属催化剂截留在该多孔煤焦上，并将载有碱金属催化剂的多孔煤焦返回到气化炉中；

iii.将离开上述过滤器的气体通入洗气塔中，使得其余部分的碱金属催化剂溶解于水中成为碱金属催化剂的水溶液；

iv.对所述水溶液进行反渗透处理，以提高碱金属催化剂在该水溶液中的浓度；

v.对来自步骤iv的水溶液进行离子交换处理，以将碱金属催化剂中的阴离子交换成想要的阴离子，然后任选地对得到的碱金属盐溶液进行浓缩处理；

vi.将浓缩后的碱金属盐溶液与煤混合后返回到煤气化炉中。

附图简述

图1是本发明的方法中的反渗透步骤的示意图。

图2是本发明的方法的示意性流程图。

应注意，附图仅仅是示例性的，并不打算以任何方式限制本发明。

发明详述

现详细介绍本发明的第一方面的方法。

在本发明的第一方面的步骤a中，使来自煤气化炉的气体通过以多孔煤焦为过滤介质的过滤器，以将至少一部分碱金属催化剂截留在该多孔煤焦上。