对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及工业锅炉催化剂应用领域，即对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法及系统。其步骤是（1）将催化剂箱体的全部截面积划分若干个竖排或横排，每一竖排或横排划分多个区块，对这些竖排或横排内的区块，逐个循环加热。（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行加热。（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。其系统包括至少一个沿催化剂箱体竖向截面积分成的多个区块、沿竖排或横排内的区块、逐个循环加热的加热装置。将催化剂分区块分时段逐个区块加热，只用一个加热器，耗电低，经济合理。还可以分区块分时段加氢气加蒸汽，不仅易于碳酸盐脱附，而且大大降低成本。

【技术实现步骤摘要】
对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法及系统
本专利技术涉及工业锅炉催化剂应用领域，即对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法及系统。尤其适用于锅炉治污防止催化剂碳酸盐中毒，也可适用于化工工业、化肥工业、石油炼制工业防止催化剂的碳酸盐中毒。
技术介绍
在现有技术中，20世纪下半叶以来，由于催化科学和技术的飞速发展，使得各种催化剂不断地渗透于化工工业、化肥工业、石油炼制工业和环保产业等诸多领域。其中，涉及固体非贵金属催化剂催化反应含有或CO，或CO2，或一种、多种碳氢化合物以及这几类气体的混合气体时，处于低温反应（350℃以下）时，都不可避免地遇到碳酸盐中毒问题。目前，国内外就催化剂反应塔中催化剂碳酸盐中毒问题都是从两个方面来解决的。一是使用贵金属催化剂。因为贵金属催化剂对碳酸盐的解附能力要远远高于非贵金属。例如，中国科技大学路军岭带领科研团队在世界范围内率先研发成功Fe(OH)3-Pt低温催化剂，解决了氢燃料电池电极低温催化CO带来的碳酸盐中毒问题。论文在2019年1月31日发表在《自然》期刊上。Pt金属元素几千元一克，使用氢燃料电池电极上，其成本是可以接受的，或者使用在高档汽车催化剂上，也是可以接受的。但是绝大多数的工业催化剂，规模很大，成本无法接受。二是提高催化反应温度。比如，汽车发动机刚启动温度低一点，很快达到七、八百摄氏度以上，即使不用贵金属元素，高温很容易解附碳酸盐，不会产生碳酸盐中毒。但是，通过提高反应温度对催化数量庞大的气体来说，电耗量很大，其成本是无法接受的。六、七百吨的垃圾焚烧锅炉或生物质锅炉或燃煤锅炉，其温度都在三百摄氏度以上，甚至六、七百摄氏度。这样的温度，完全可以解附碳酸盐。但对于尚未经过脱硫除尘的锅炉含碳类废气进行催化，很容易导致硫中毒、砷中毒和许许多多碱土元素中毒。如果对废气先行脱硫除尘，又会使废气温度降低至80－130℃。重新把巨量的废气加热到350℃左右（通常是碳酸盐解附的起始温度），电耗十分巨大。以六百吨锅炉为例，每小时废气量为近百万米³，从120℃加热到350℃的耗电成本是无法接受的。无数专家、学者发表论文，对锅炉废气中的CO、二噁英、苯系物、多环芳烃、VOC等有毒有害含碳类气体，使用催化剂短时间内去除效率是最高的，但是面对碳酸盐中毒，无论是使用贵金属催化剂，还是提高反应温度在成本上都是不可接受的。尽管论文数量成千上万，但是真正在工程上落地看不见，根本问题在于没有找到防止催化剂碳酸盐中毒的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足而提供一种经济有效的防止催化剂碳酸盐中毒对催化剂分区块分时段垂直加热方法及系统。本专利技术的技术解决方案是：对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于步骤如下：（1）将催化剂箱体的全部截面积划分若干个竖排或横排，每一竖排或横排划分多个区块或几十个或几百个区块，对这些竖排或横排内的区块，逐个循环加热。（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行加热；在催化剂截断面特别巨大的情况下，可以分为几个大的区域，每个区域一个加热装置，对各自区域内的区块进行循环加热。（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。上述方案中，所述的加热解附温度为对区块内不喷氢气不喷蒸汽的解附温度为350℃左右(300-350℃)，对区块内喷氢气喷蒸汽情况下，解附温度为200－300℃。所述的加热装置是电加热装置或电磁加热装置。所述的分成多个区块是通过金属板纵横围成格状的受热桶。对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法的系统，其特征在于它包括至少一个沿催化剂箱体竖向截面积分成的多个区块、沿竖排或横排内的区块、逐个循环加热的加热装置。上述系统方案中，所述的加热装置布置在催化剂一侧面上方的轨道上，加热装置连接有上下水平移动的并且水平方向有两端不封闭的加热桶。所述的加热装置包括一个电机带动的齿轮或动力凸轮及轮架小车；所述的轨道为带齿轨道；轮架小车搭载在轨道两侧的滑轨上；一个滚筒轴与轨道平行设置，滚筒轴上有沿滚筒轴滑动和转动的滚筒，滚筒限位在轮架小车上；滚筒上绳索吊接有桶口横向对应催化剂区块的加热桶。所述的动力凸轮是一个椭圆形齿轮。所述的加热桶上带有气管通入加热桶的氢气罐和蒸汽罐。或在蒸汽罐中添加钾霞石，释放流动性钾。不仅具体防止碳酸盐中毒的功能，同时还具有对在线旧催化剂加钾进行修补，延长原有催化剂寿命的功能。受热桶前方高出一段距离设有加热桶护栏。所述的加热装置包括一个电机带动的齿轮或动力凸轮及轮架小车；所述的轨道为带齿轨道；轮架小车搭载在轨道两侧的滑轨上；加热桶上带有气管通入加热桶的氢气罐和蒸汽罐；双电梯托板托载带齿轨道、滑轨及落在带齿轨道和滑轨之上的轮架小车，能够上升和下降，解决循环加热竖向运行。轮架小车可以在带齿轨道和滑轨上横向运行。通过氢气罐喷入催化剂解毒溶剂，对中毒催化剂实现在线再生。加热桶对应受热桶一端安装有裙板、裙板支架及裙板电磁阀，裙板前伸防止热气外泄，收回便于小车无障碍运行。催化剂碳酸盐中毒失活是渐进式的或者说是积累到一定程度才会导致中毒。那就没有必要对催化剂箱体的全部截面积（大型锅炉催化剂箱体截面积高达几百平方米）进行不间断地加热，完全可以分区块分时段进行加热。比如，可以用1000×1000mm、500×500mm或300×300mm（尺寸随意设计）的加热器，将催化剂箱体截面积划分为与加热器长宽一致的几十个或几百个区块，按一定规律在轨道上，循环运行，逐个区块进行加热。从运行起点，用5秒钟下行至第一个区块，停止10-15秒钟将该区块参与催化反应的废气加热至350℃，碳酸盐瞬间被解附，再用5秒运行至下一个区块加热。如此在竖排内下行，停车加热，再下行再加热，当把一个竖排的最后区块加热结束，加热器上升至最上端，开始对另外竖排函个区块进行加热。分区块分时段加热，只有一个加热器，电耗成本几乎是传统加热成本的几十分之一，几百分之一。在60分钟内就可以加热200多个区块。催化剂上的碳酸盐没有积累到一定程度就被去除，因而不会中毒。加热器可以采用电磁加热，具有升温速度更快、耗能更低的优点，但要采用磁屏蔽技术，或使用磁化催化剂。也可采用Cr20Ni80的电阻加热器，耐高温寿命长。本设计还可采用加氢气加蒸汽促进碳酸盐脱附，加氢气加蒸汽会把碳酸盐变为碳酸氢盐，易于脱附。在加氢加汽条件下，碳酸盐脱附的温度可能降的更低。如果对催化剂全截断面全时段加氢加汽，成本也是很高的。在分区块分时段循环运行的加热器上，携带聚氟乙烯软管或耐热黑橡胶软管，在对烟气加热的同时喷送氢气、蒸汽，其加氢加汽成本将是对催化剂全部截断面进行加氢加汽成本的几十分之一，甚至几百分之一。本专利技术的优点是：1、按照传统加热方式是对锅炉排出的巨量的烟气进行加热，即对截面积较大或很大的催化剂全时段不间断地加热，电耗成本不可接受。本申请针对催化剂碳酸盐中毒是渐进式的，碳酸盐积累到一定程度才会中毒的特点，分区块垂直加热，采用一个或数个加热器，耗电低，经济合理，其成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于步骤如下：/n（1）将催化剂箱体的全部截面积划分若干个竖排或横排，每一竖排或横排划分多个区块或几十个或几百个区块，对这些竖排或横排内的区块，逐个循环加热；/n（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行加热；在催化剂截断面特别巨大的情况下，可以分为几个大的区域，每个区域一个加热装置，对各自区域内的区块进行循环加热；/n（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。/n

【技术特征摘要】
20210331 CN 20211034575401.对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于步骤如下：
（1）将催化剂箱体的全部截面积划分若干个竖排或横排，每一竖排或横排划分多个区块或几十个或几百个区块，对这些竖排或横排内的区块，逐个循环加热；
（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行加热；在催化剂截断面特别巨大的情况下，可以分为几个大的区域，每个区域一个加热装置，对各自区域内的区块进行循环加热；
（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。


2.按照权利要求1所述的对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于所述的加热解附温度为对区块内不喷氢气不喷蒸汽的解附温度为300-350℃，对区块内喷氢气喷蒸汽情况下，解附温度为200－300℃。


3.按照权利要求1或2所述的对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于所述的加热装置是电加热装置或电磁加热装置。


4.按照权利要求3所述的对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于所述的分成多个区块是通过金属板纵横围成格状的受热桶（13）。


5.使用权利要求4所述对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法的系统，其特征在于它包括至少一个沿催化剂箱体竖向截面积分成的多个区块、沿竖排或横排内的区块、逐个循环加热的加热装置。


6.按照权利要求5所述对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法的系统，其特征在于所述的加热装置布置在催化剂一侧面上方或下方的轨道（2）上，加热装置连接有上下水平移动的并且水平方向两端不封闭的加热桶（3）。


7.按照权利要求6所述对催化剂分区块垂直加热防止碳酸盐中毒的方法的系统，其特征在于所述的加热装置包括一个电机（4）带动的齿轮或动力凸轮（5）及轮架小车（6）；所述的轨道（2）为带齿轨道；轮架小车（6）搭载在轨道...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍晓光，霍成斌，
申请(专利权)人：通化金山银山环保设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22