一种碱金属催化剂的回收方法技术

本发明专利技术提供一种碱金属催化剂的回收方法，涉及煤催化气化技术领域，通过一步消解回收原料煤经催化气化反应后灰渣中碱金属催化剂，从而可以省去水洗渣浆回收环节及相应的输送设备，不仅提高了回收工艺的操作稳定性和连续性，还可以降低水耗、能耗。该回收方法包括：提供由煤催化气化反应后的灰渣与水直接构成的渣浆，所述灰渣包含有可溶性碱金属化合物和不可溶性碱金属化合物；将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应。

A method of recovery of alkali metal catalyst

The invention provides a method for recovery of alkali metal catalyst, which involves the field of coal catalytic gasification technology, through one step to eliminate the recovery of alkali metal catalyst in the ash slag after the catalytic gasification of raw coal, thus saving the recovery link of the water washing slurry and the corresponding conveying equipment, not only improving the operating stability of the recovery process, but also improving the operation stability of the recovery process. Continuity can also reduce water consumption and energy consumption. The recovery method includes: the slag slurry which is made up of the ash and water directly after the catalytic gasification of coal, the slag contains soluble alkali metal compound and insoluble alkali metal compound, and the slag slurry is mixed with the digestion agent for one step digestion reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种碱金属催化剂的回收方法
本专利技术涉及煤催化气化
，尤其涉及一种碱金属催化剂的回收方法。
技术介绍
碱金属催化剂具有良好的催化活性和甲烷化反应活性，因此广泛应用于煤催化气化领域中。由于其成本较高，因此需要对碱金属催化剂进行回收。以钾催化剂为例，原料煤经催化气化后生成的灰渣中约70％的钾以水溶性钾盐形式存在，可通过水洗回收；约30％的钾与灰渣中硅铝酸盐结合形成不溶性钾盐，需要通过消解剂(如CaO或Ca(OH)2)在一定温度、压力下与灰渣中不溶性硅铝酸钾发生离子交换，从而将不溶性的钾进行消解回收。现有技术一般采用水洗和消解相结合的回收工艺回收碱金属催化剂，在催化剂回收操作中，气化炉反应后的高温灰渣经激冷水降温后排放到高压渣锁中，再经高压渣锁泄压后排到常压水洗槽进行水洗操作，以回收可溶性碱金属催化剂。水洗渣水送至板框压滤机进行固液分离后，灰渣进行高压消解反应回收灰渣中不溶性碱金属催化剂，消解反应后的渣浆送至板框压滤机进行固液分离。水洗渣浆和消解渣浆都需要通过渣浆泵输送至板框压滤机进行渣水分离，渣浆在输送过程中容易发生沉积堵塞，影响回收操作的稳定性和连续性；另外，现有回收工艺历经降温、升温的过程，导致回收过程中能量损失较大，且水洗工艺和消解工艺的用水量都为灰渣质量的6倍以上，总耗水量至少为灰渣质量的12倍，操作水耗高，还进一步导致回收后的催化剂蒸发浓缩能耗也随之增加，成为制约碱金属催化剂在工业上更广泛应用的技术瓶颈。
技术实现思路
鉴于此，为解决现有技术的问题，本专利技术的实施例提供一种碱金属催化剂的回收方法，通过一步消解回收原料煤经催化气化反应后灰渣中碱金属催化剂，从而可以省去水洗渣浆回收环节及相应的输送设备，不仅提高了回收工艺的操作稳定性和连续性，还可以降低水耗、能耗。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种碱金属催化剂的回收方法，所述回收方法包括：提供由煤催化气化反应后的灰渣与水直接构成的渣浆，所述灰渣包含有可溶性碱金属化合物和不可溶性碱金属化合物；将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应。可选的，所述将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应的步骤包括：将所述渣浆、添加剂与消解剂混合，进行一步消解反应；所述添加剂包括：碱金属催化剂和/或氧化铝；其中，所述碱金属催化剂用于维持回收后的所述碱金属催化剂的总负载量不变；所述氧化铝用于将所述可溶性碱金属化合物中包含的无催化活性的碱金属硅酸化合物转化为具有催化活性的碱金属氢氧化物。作为一种优选的方式，在所述添加剂包括有所述碱金属催化剂的情况下，补充的所述碱金属催化剂为碱金属氢氧化物。优选的，补充的所述碱金属氢氧化物中的碱金属离子与所述灰渣中的总碱金属离子的摩尔比为0.05:1～0.5:1；其中，所述灰渣中的总碱金属离子包括：所述可溶性碱金属化合物中的碱金属离子和所述不可溶性碱金属化合物中的碱金属离子。作为另一种优选的方式，在所述添加剂包括有所述氧化铝的情况下，所述氧化铝与所述灰渣中的总碱金属离子的摩尔比为0.05:1～0.1:1；其中，所述灰渣中的总碱金属离子包括：所述可溶性碱金属化合物中的碱金属离子和所述不可溶性碱金属化合物中的碱金属离子。优选的，所述将所述渣浆、添加剂与消解剂混合，进行一步消解反应的步骤具体包括：将所述渣浆排入到消解反应单元中；将消解剂与添加剂分散在热液体中形成均匀的悬浊液；将所述悬浊液加入到所述消解反应单元中与所述渣浆进行一步消解反应。可选的，所述渣浆中水渣比为3～6，所述水渣比为水质量与所述灰渣质量的比例；消解温度为180℃～200℃，消解压力为0.1～1.0MPa，消解时间为1～3h；所述消解剂中的金属离子与所述灰渣中的总碱金属离子的摩尔比为0.5:1～2.5:1，所述灰渣中的总碱金属离子包括：所述可溶性碱金属化合物中的碱金属离子和所述不可溶性碱金属化合物中的碱金属离子。可选的，所述碱金属催化剂为钾催化剂，所述可溶性碱金属化合物和所述不可溶性碱金属化合物分别为可溶性钾化合物和不可溶性钾化合物；所述消解剂为氢氧化钙和/或氧化钙。在上述基础上优选的，所述回收方法还包括：对所述一步消解反应完毕后的消解渣浆进行固液分离，得到消解回收液；对所述消解回收液进行浓缩处理，得到碱金属催化剂溶液。优选的，所述回收方法还包括：将所述碱金属催化剂溶液负载在待处理的原煤上，以进行催化气化处理。本专利技术实施例提供的上述一步消解工艺中，由于没有采用水洗提前将灰渣中可溶性碱金属化合物洗脱，在一步消解体系中，可溶性碱金属化合物与消解剂反应转化成相应的强碱，强碱的存在可促进灰渣中不溶性碱金属化合物与消解剂的反应。通过调节消解剂的适当加入量，可以使得上述一步消解回收工艺的总催化剂回收率达到97％以上，高于现有技术中两步回收工艺耗费大量用水才能达到的约95％的总催化剂回收率，可在提高总催化剂回收率的同时，达到节水、降耗的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种碱金属催化剂的回收方法流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要指出的是，除非另有定义，本专利技术实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。如图1所示，本专利技术实施例提供一种碱金属催化剂的回收方法，该回收方法包括：步骤S1、提供由煤催化气化反应后的灰渣与水直接构成的渣浆，灰渣包含有可溶性碱金属化合物和不可溶性碱金属化合物；步骤S2、将渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应。需要说明的是，灰渣中包含的“可溶性碱金属化合物”与“不可溶性碱金属化合物”是相对于水为溶剂而言，即碱金属催化剂经过煤催化气化反应后，其金属元素部分存在于能够溶解于水的化合物中，部分存在于不能溶解于水的化合物中。上述渣浆由灰渣与水直接构成，即没有对灰渣进行常规回收处理工艺中的水洗处理。本专利技术实施例提供的上述碱金属催化剂的回收方法，原料煤在气化炉中进行催化气化反应后，高温灰渣经激冷后进入高压渣锁，在消解反应釜中加入了消解剂后，将渣锁中的由灰渣与水直接构成的渣浆排放至消解反应釜中直接进行一步消解操作。以上述碱金属催化剂具体为钾催化剂为例，灰渣中可溶性碱金属化合物即为可溶性钾盐，不可溶性碱金属化合物通常为不溶性硅铝酸钾(KAlSiO4)，消解剂通常为氢氧化钙(Ca(OH)2)和/或氧化钙(CaO)，以消解剂具体为Ca(OH)2为例，消解反应式具体如下所示：在上述消解反应体系中，灰渣中可溶性的钾盐与消解剂反应生成强碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱金属催化剂的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：提供由煤催化气化反应后的灰渣与水直接构成的渣浆，所述灰渣包含有可溶性碱金属化合物和不可溶性碱金属化合物；将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应。

【技术特征摘要】
1.一种碱金属催化剂的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：提供由煤催化气化反应后的灰渣与水直接构成的渣浆，所述灰渣包含有可溶性碱金属化合物和不可溶性碱金属化合物；将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述将所述渣浆与消解剂混合，进行一步消解反应的步骤包括：将所述渣浆、添加剂与消解剂混合，进行一步消解反应；所述添加剂包括：碱金属催化剂和/或氧化铝；其中，所述碱金属催化剂用于维持回收后的所述碱金属催化剂的总负载量不变；所述氧化铝用于将所述可溶性碱金属化合物中包含的无催化活性的碱金属硅酸化合物转化为具有催化活性的碱金属氢氧化物。3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，在所述添加剂包括有所述碱金属催化剂的情况下，补充的所述碱金属催化剂为碱金属氢氧化物。4.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，补充的所述碱金属氢氧化物中的碱金属离子与所述灰渣中的总碱金属离子的摩尔比为0.05:1～0.5:1；其中，所述灰渣中的总碱金属离子包括：所述可溶性碱金属化合物中的碱金属离子和所述不可溶性碱金属化合物中的碱金属离子。5.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，在所述添加剂包括有所述氧化铝的情况下，所述氧化铝与所述灰渣中的总碱金属离子的摩尔比为0.05:1～0.1:1；其中，所述灰渣中的总碱金属离子包括：所述可溶性碱金属化合物中的碱金属离子和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王会芳，李鹏，刘元杰，刘雷，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13