[发明专利]一种催化剂回收方法及装置

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方法及装置。

背景技术

煤催化气化技术中，通常采用碱金属做催化剂，例如钾催化剂具有良好的催化煤气化及甲烷化反应活性，但因钾催化剂价格昂贵，且碱性强易腐蚀设备，因此在实际生产中需要回收并循环利用钾催化剂。一般而言，催化气化灰渣中约70％的钾催化剂以水溶性钾盐的形式存在，可通过水洗回收；约30％的钾催化剂与灰渣中的硅铝酸盐结合形成不溶性钾盐，需通过消解剂例如Ca(OH)₂消解回收。因此，工业生产中一般采用水洗和消解相结合的回收工艺回收钾催化剂，在水洗工段回收水溶性钾盐，消解工段回收不溶性钾盐。

现有的回收工艺是先在回收罐一中进行水洗，水洗后的渣水混合物需要从回收罐一的出料口排出，并通过渣浆泵打到固液分离系统如篮式过滤器，板框压滤机等中进行固液分离，分离后的水洗钾溶液进入回收液系统，水洗灰渣进入回收罐二进行消解反应；经消解反应后的渣水混合物也需要从回收罐二的出料口排出，并通过渣浆泵打到固液分离系统如篮式过滤器，板框压滤机等中进行固液分离，分离后，浓度较低的消解钾溶液进入水洗工段作为水洗液，用于回收新鲜灰渣中的可溶性钾溶液。

在上述催化剂回收过程中，气化灰渣会发生一定程度的沉底，在从回收罐的出料口排出时会堵塞回收罐的出料口，并且在高温灰渣的摩擦作用下，易使渣浆泵运行不稳定，影响了设备的长周期稳定运行。另外，整个输送管道和渣浆泵都在碱性环境下运行，需要采用防腐蚀设计，进一步提高了设备的投资成本。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种催化剂回收方法，旨在解决现有催化剂回收工艺复杂、渣浆输送及分离带来的管道堵塞和腐蚀问题。本发明还提出了一种催化剂回收装置。

一个方面，本发明提出了一种催化剂回收方法，该方法包括以下步骤：

(1)将含有催化剂的煤气化灰渣加入反应器，进行水洗反应，反应后，进行第一次渣水分离，将含有不溶性催化剂的灰渣留在所述反应器中，将含有可溶性催化剂的水溶液输送至催化剂回收液系统；(2)将消解剂和水加入所述反应器中，与所述含有不溶性催化剂的灰渣进行消解反应，反应后，进行第二次渣水分离，将消解渣排出所述反应器，消解水溶液留在所述反应器中作为水洗液用于回收所述煤气化灰渣中的可溶性催化剂。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述第一次渣水分离的方式为离心分离；和/或所述第二次渣水分离的方式为离心分离。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述步骤(1)中：水洗反应是在第一预设温度和第一预设转速下进行的，第一次渣水分离是在第二预设转速下进行的；其中，所述第二预设转速大于所述第一预设转速；所述步骤(2)中：消解反应是在第二预设温度和第三预设转速下进行的，第二次渣水分离是在第四预设转速下进行的；其中，所述第四预设转速大于所述第三预设转速。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述第一预设温度为50-100℃，所述第一预设转速为40-250r/min，所述第二预设转速为300-2000r/min；

所述第二预设温度为150-200℃，所述第三预设转速为40-250r/min，所述第四预设转速为300-2000r/min。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述煤气化灰渣与所述水洗反应中的水的质量之比为1︰(2-10)。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述消解剂中金属离子与所述含有不溶性催化剂的灰渣中的不溶性催化剂中的金属离子的摩尔比为(1-5)︰1。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述消解剂为氢氧化钙、氧化钙和醋酸钙中的至少一种。

进一步地，上述催化剂回收方法中，所述步骤(2)中，将消解剂与水先混合后再加入所述反应器中，与所述含有不溶性催化剂的灰渣进行消解反应。

本发明实施例中，水洗反应、消解反应以及渣水分离的过程均在同一反应器中进行，同步实现了回收液与灰渣的分离，相对于现有技术中分别在不同的反应器中对催化剂进行水洗、消解回收以及渣水分离的工艺过程而言，缩短和简化了工艺步骤，缓解了渣浆输送及分离带来的管道堵塞和腐蚀问题，并且，降低了设备成本。此外，消解反应完成后，将含有低浓度催化剂的消解溶液留在反应器中作为水洗液用于回收新鲜灰渣中的水溶性催化剂，减少了水的用量，节约了能源。