[发明专利]一种催化剂回收工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤催化气化技术领域，具体而言，涉及一种催化剂回收工艺。

背景技术

煤催化气化是煤和水蒸气在催化剂的作用下反应生成富含甲烷的煤气与高附加值油品的过程。催化剂的作用是促进水煤反应及甲烷化反应，以达到提高单位时间内碳转化率和甲烷收率的目的。研究表明，碱金属催化剂特别是钾催化剂具有低温性能且对水煤气变换和甲烷化反应的催化性能较好，但易与煤中和/或灰渣中的矿物质特别是硅和铝的氧化物反应生成惰性化合物从而导致催化剂失活；并且，钾催化剂成本较高。因此，将催化剂从煤催化气化气化炉产生的灰渣中进行回收，是关系到催化气化整体工艺是否经济可行的重要环节。

现有的催化剂回收工艺中，如图1所示，包括水洗回收单元，消解回收单元，脱硅单元，浓缩及负载单元等，首先在水洗回收单元内回收水溶性的催化剂，水洗完成之后，水洗渣浆从水洗回收单元排出后经压滤机压滤后分离出水洗回收液和水洗灰渣，将水洗回收液输送至回收液缓存灌，将水洗灰渣和消解剂混合后加入到消解回收单元进行非水溶性催化剂的回收，消解回收后，消解渣水混合物从消解回收单元排出后，经压滤机压滤后分离出消解残渣和消解回收液，将消解回收液也输送至回收液缓存灌中。最后将水洗回收液和消解回收液从缓存灌中输送至气洗脱硅塔中，回收液与CO₂在脱硅塔内进行脱硅反应，除去回收液中的杂质离子，脱硅反应完成之后，脱硅液经脱硅过滤器进行过滤，滤液送至回收液浓缩及负载单元。其中，水洗灰渣中含有约30％的水分。在消解过程中，消解剂与水洗灰渣混合的过程中，会发生聚团现象，影响混合的均匀程度，进而影响催化剂的回收率。另外，水洗回收单元和消解回收单元均需要一定的水洗液才能够满足回收的条件，水耗量大，且所获得的钾溶液浓度低，在后续的催化剂浓缩与负载过程中所需的能耗非常高。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种催化剂回收工艺，旨在解决现有技术中催化剂回收工艺复杂、催化剂回收率较低以及能耗较高的问题。

一个方面，本发明提出了一种催化剂回收工艺，包括以下步骤：

(1)将含有催化剂的气化炉灰渣和消解剂加入反应器中混合，再向反应器中加入回收介质，反应后，得到催化剂回收液和第一残渣；(2)对所述催化剂回收液进行脱硅操作，得到除去杂质离子后的所述催化剂回收液和第二残渣，将所述除去杂质离子的催化剂回收液输送至催化剂浓缩及负载单元。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，在所述步骤(1)之后、所述步骤(2)之前，将所述催化剂回收液输送至脱硅塔，在所述脱硅塔中对所述催化剂回收液进行所述步骤(2)中的脱硅操作。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，当所述步骤(1)中的反应完成后，从所述反应器的底部通入二氧化碳对所述催化剂回收液进行所述步骤(2)中的脱硅操作。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述二氧化碳与所述气化炉灰渣质量比为(0.01-0.05):1。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述回收介质与所述气化炉灰渣的质量比为(2-8):1；所述消解剂与所述气化炉灰渣的质量比为(0.2-0.8):1。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述回收介质与所述气化炉灰渣的质量比为(4-6):1；所述消解剂与所述气化炉灰渣的质量比为(0.3-0.5):1。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述回收介质为去离子水、自来水、煤气化过程中水洗塔废水和酚氨回收处理之后的水中的至少一种。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述消解剂为氢氧化钙、氧化钙、醋酸钙和硫酸钙中的至少一种。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述步骤(1)中回收反应的温度为120-280℃、压力为0.2-6.5MPa、停留时间为0.5-5h。

进一步地，上述催化剂回收工艺中，所述步骤(2)中脱硅反应温度为30-120℃。

本发明实施例中，先将消解剂与气化炉灰渣混合后再在反应器中加入回收介质进行回收反应，一方面实现了水溶性催化剂和不溶性催化剂的同时回收，省去了水洗及消解中间的压滤环节，简化了工艺流程；另一方面，避免了消解剂与经回收介质水洗后的灰渣混合时出现的聚团现象，使得反应进行的更加充分，提高了催化剂的回收率；此外还省去了水洗环节的耗水量，节约水资源的同时提高了回收液中催化剂的金属离子的浓度，降低了催化剂浓缩单元的能耗。

附图说明