一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及催化剂回收技术领域，尤其涉及一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统。该方法工艺简单，成本较低，同时还能够提高所述不可溶性碱金属催化剂的回收效率。克服了现有技术中消解剂在水中溶解性差使得工艺条件苛刻、成本高以及不可溶性碱金属催化剂的回收效率低的缺陷。一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，包括：步骤1)对催化气化灰渣进行水洗处理并进行固液分离，获得不可溶性碱金属灰渣；步骤2)对消解剂进行等离子体处理，获得活化后的消解剂；步骤3)将活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸汽的存在下混合，使之发生消解反应并进行固液分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂回收
，尤其涉及一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统。
技术介绍
在催化气化工艺中，由于催化剂的加入能够有效降低反应温度，提高反应速率，并能够提高甲烷产率，在现有的煤催化气化工艺中，碳酸钾的催化活性最佳，但其成本较高，需要对煤催化气化反应产生的灰渣中的催化剂进行回收，以降低成本。在现有的煤催化气化工艺中，催化剂的存在形式与煤质(灰分、灰成分)、气化工艺(温度、气氛、停留时间)、灰渣碳转化率等相关，煤质灰分高、灰中Al、Si含量高，气化温度高、固相停留时间长、碳转化率高的灰渣中非水溶性硅铝酸钾含量大大提高，回收难度加剧。目前，不可溶性碱金属催化剂的回收工艺通常为：在含有不可溶性钾金属催化剂的灰渣中添加大量消解剂即氧化钙、氢氧化钙等，在较高的温度和压力下使其发生离子交换反应，使得钾离子以可溶性钾盐的形式存在，对其进行回收，然而，由于消解剂在水中的溶解性差，与不可溶性钾金属催化剂进行离子交换的交换率小，在实际应用中为了加大所述消解剂的溶解性，所需要的反应条件通常较为苛刻，操作复杂，经济成本较高，回收效率较低。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统，该方法工艺简单，成本较低，同时还能够提高所述不可溶性碱金属催化剂的回收效率。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，包括：步骤1)对催化气化灰渣进行水洗处理并固液分离，获得不可溶性碱金属灰渣；步骤2)对消解剂进行等离子体处理，获得活化后的消解剂；步骤3)将活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸汽的存在下混合，使之发生消解反应并进行固液分离。优选的，所述对消解剂进行等离子体处理具体包括：将水或者水蒸气作为等离子体化水蒸气的原料和所述消解剂一同以预设速度流经等离子体发生器的荷电单元。可选的，将预设压力的工作气作为动力源带动所述水或者水蒸气和所述消解剂以预设速度流经等离子发生器的荷电单元。优选的，所述等离子体处理的温度为40-180℃。进一步的，所述消解剂的钙离子与所述不可溶性碱金属灰渣中的钾离子的摩尔比为0.5-2。可选的，所述等离子体化水蒸气与所述不可溶性碱金属灰渣的质量比为0.5-4。优选的，所述消解反应的时间为0.5-2h。进一步的，所述步骤2)之前还包括：对消解剂进行预处理；具体的，在消解剂中添加0.5-1.5％的分散剂，湿法研磨至粒径小于等于350目。另一方面，本专利技术实施例提供一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收系统，包括：等离子体发生器，所述等离子体发生器用于对所述消解剂进行等离子体处理；消解器，所述消解器内盛放有不可溶性碱金属灰渣，所述消解器的进口与所述等离子体发生器的出口连通，所述消解器用于使所述活化后的消解剂和所述不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸气的存在下发生消解反应；固液分离器，所述固液分离器的进口与所述消解器的出口连通，用于对消解反应后的产物进行固液分离。可选的，所述系统还包括：喷枪，所述喷枪包括喷射出口，所述喷射出口与所述等离子体发生器的荷电单元入口连通。可选的，所述喷枪还包括入口；所述系统还包括：气体压缩机和给料机；所述气体压缩机的出口和所述给料机的出口均与所述喷枪的入口连通。优选的，所述等离子体发生器选自电弧等离子体发生器、工频电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器、低气压等离子体发生器和燃烧等离子体发生器中的任意一种。本专利技术实施例提供了一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统，通过对所述消解剂进行等离子体处理，使得消解剂表面带同种电荷，消解剂颗粒之间相互排斥使其较为分散，且所述消解剂在所述等离子体所形成的高能气体中荷电、激活，将分散与活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣混合时，在所述等离子体化水蒸气的存在下能够进一步提高消解剂与所述不可溶性碱金属灰渣的接触面积以及离子交换率，增加不可溶性碱金属灰渣中碱金属离子的可溶性盐的存在形式，从而能够提高不可溶性碱金属催化剂的回收效率，该方法工艺简单，成本较低。克服了现有技术中消解剂在水中溶解性差使得工艺条件苛刻、成本高以及不可溶性碱金属催化剂的回收效率低的缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的再一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例提供的一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法及系统进行详细描述。一方面，本专利技术实施例提供一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，参见图1，包括：步骤1)对催化气化灰渣进行水洗处理并进行固液分离，获得不可溶性碱金属灰渣；步骤2)对消解剂进行等离子体处理，获得活化后的消解剂；步骤3)将活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸汽的存在下混合，使之发生消解反应并进行固液分离。由于等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，等离子体化水蒸气是水以等离子体存在的一种物质形态。本专利技术实施例提供了一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，通过对所述消解剂进行等离子体处理，使得消解剂表面带同种电荷，消解剂颗粒之间相互排斥使其较为分散，且所述消解剂在所述等离子体所形成的高能气体中荷电、激活，将分散和活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣混合时，在等离子体化水蒸汽的存在下能够进一步提高消解剂与所述不可溶性碱金属灰渣的接触面积以及离子交换率，增加不可溶性碱金属灰渣中碱金属离子的可溶性盐的存在形式，从而能够提高不可溶性碱金属催化剂的回收效率，该方法工艺简单，成本较低。克服了现有技术中消解剂在水中溶解性差使得工艺条件苛刻、成本高以及不可溶性碱金属催化剂的回收效率低的缺陷。其中，对所述步骤1)的具体操作不做限定，只要能够对催化气化灰渣中可溶性碱金属催化剂进行水洗回收，并通过固液分离获得水洗液和不可溶性碱金属灰渣即可。可溶性碱金属催化剂可溶于水洗液中与所述不可溶性碱金属灰渣实现分离。其中，对所述等离子体水蒸气的获取也不做限定，可以通过水或者水蒸气作为原料进行等离子体处理获得。本专利技术的一实施例中，所述对消解剂进行等离子体处理具体包括：将水或者水蒸气作为等离子体化水蒸气的原料和所述消解剂一同以预设速度流经等离子体发生器的荷电单元。由于在实际应用中，等离子体由等离子体发生器产生，等离子体发生器采用电学手段或者化学方法使工作气导电，产生等离子体，形成放电环境；所述等离子体发生器的荷电单元为高压环境，通过将所述消解剂和所述水或者水蒸气以一定的速度流经等离子体发生器的荷电单元，所述消解剂在放电环境中发生荷电、激活，被活化、分散的消解剂能够在等离子体发生器中溶解于所述等离子体化水蒸气中，提高溶解度，并能够在后续与所述不可溶性碱金属灰渣进行离子交换时进一步提高交换效率，提高消解反应的速度，节省消解反应的时间。本专利技术的又一实施例中，将预设压力的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，其特征在于，包括：步骤1)对催化气化灰渣进行水洗处理并进行固液分离，获得不可溶性碱金属灰渣；步骤2)对消解剂进行等离子体处理，获得活化后的消解剂；步骤3)将活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸汽的存在下混合，使之发生消解反应并进行固液分离。

【技术特征摘要】
1.一种催化气化灰渣中不可溶性碱金属催化剂的回收方法，其特征在于，包括：步骤1)对催化气化灰渣进行水洗处理并进行固液分离，获得不可溶性碱金属灰渣；步骤2)对消解剂进行等离子体处理，获得活化后的消解剂；步骤3)将活化后的消解剂与不可溶性碱金属灰渣在等离子体化水蒸汽的存在下混合，使之发生消解反应并进行固液分离。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述对消解剂进行等离子体处理具体包括：将水或者水蒸气作为等离子体化水蒸气的原料和所述消解剂一同以预设速度流经等离子发生器的荷电单元。3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，将预设压力的工作气作为动力源带动所述水或者水蒸气和所述消解剂以预设速度流经等离子发生器的荷电单元。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述等离子体处理的温度为40-180℃。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述消解剂的钙离子与所述不可溶性碱金属灰渣中的钾离子的摩尔比为0.5-2。6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述等离子体化水蒸气与所述不可溶性碱金属灰渣的质量比为0.5-4。7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述消解反应的时间为0.5-2h。8.根据权利要求1所述的回收方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛燕东，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