从焦炭中回收碱金属的催化气化方法技术

描述了用于从由碳质材料的催化气化得到的焦炭中提取和回收碱金属的方法。在其他步骤中，本发明专利技术的方法包括水热沥滤步骤，其中用二氧化碳和蒸汽在升高的温度和压力下处理包括不可溶碱金属化合物的不可溶颗粒的浆液以实现将不可溶碱金属化合物转化为可溶碱金属化合物。此外，还描述了用于碳质材料的催化气化的方法，其中从由该催化气化方法得到的焦炭中提取和回收显著部分的碱金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括从在碳质组合物的催化气化之后剩余的焦炭(char)中提取和回 收碱金属的催化气化方法。此外，本专利技术涉及用于通过将焦炭颗粒的浆液与二氧化碳在适 合的温度和压力下反应以将不可溶的焦炭颗粒中包含的不可溶碱金属化合物转化为可溶 碱金属化合物而从焦炭中提取和回收碱金属的方法。
技术介绍
由于多种因素(例如较高的能量代价和环境关注)，由较低燃料值的碳质原料 (例如石油焦和煤)制备增值气态产物重新受到关注。例如在US3828474、US3998607、 US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、 US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、 US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961AU US2006/0265953AU US2007/000177AU US2007/083072A1、US2007/0277437A1 和 GB1599932 中公开了此类材料 制备甲烷和其他增值气体的催化气化。能够通过用包含碱金属来源的催化剂负载该碳质材料来催化碳质材料(例如煤 或石油焦)的气化。US2007/0000177A1和US2007/0083072A1 (两者都通过引用引入此处) 公开了碳质材料的碱金属催化气化。较低燃料值的碳来源(例如煤)典型地包含大量的无 机物质，包括硅、铝、钙、铁、钒、硫等的化合物。该无机含量称作灰分。二氧化硅和氧化铝是 特别常见的灰分组分。在超过500 600°C的温度下，碱金属化合物能够与氧化铝和二氧化 硅反应以形成碱金属的铝硅酸盐。作为铝硅酸盐，该碱金属化合物基本不可溶于水，且作为 气化催化剂具有很小的有效性。在典型的气化温度下，灰分的大多数组分都不气化，由此与其他化合物一起作为 称作焦炭的固体残余物累积在该气化反应器中。对于催化气化，焦炭通常包括灰分、未转化 的碳质材料和碱金属化合物(来自催化剂)。该焦炭必须定期从该反应器中通过固体清除 而除去。该焦炭可以包含大量的碱金属化合物。该碱金属化合物可以作为可溶物类(例如 碳酸钾)存在于该焦炭中，但也可以作为不可溶物类(例如铝硅酸钾(例如钾霞石))存在。 需要从该固体清除中回收该可溶和不可溶的碱金属化合物以随后重新用作气化催化剂。仍 然需要用于从焦炭中回收可溶和不可溶碱金属化合物的有效方法。此类方法应当导致从焦 炭中充分回收碱金属化合物，最小化处理步骤的复杂性，降低使用可消耗的原材料，并产生 很少的需要丢弃的废产物。专利技术概述本专利技术提供了用于将碳质组合物转化为多种气态产物并回收能够重新用作气化 催化剂的碱金属化合物的方法。本专利技术进一步提供从焦炭中包含的可溶和不可溶的碱金属 化合物中提取和回收催化可用的碱金属化合物的方法，其中该方法包括在含水介质中对该 焦炭热淬火，然后用二氧化碳气体在水热条件下处理该焦炭颗粒。在第一方面，本专利技术提供了用于从焦炭中提取和回收碱金属的方法，该焦炭包括 (i) 一种或多种可溶碱金属化合物，和(ii)包括一种或多种不可溶碱金属化合物的不可溶4物质，该方法包括以下步骤(a)在50°C 约600°C范围的升高温度下提供该焦炭；(b)在 含水介质中将该焦炭淬火，以使该焦炭破裂，并形成经淬火的焦炭浆液；(c)将该经淬火的 焦炭浆液与二氧化碳在适合的压力和温度下接触以将至少一部分该不可溶碱金属化合物 转化为一种或多种可溶碱金属化合物，并产生包含该可溶碱金属化合物和残余的不可溶物 质的第一经浙滤(leach)的浆液；(d)在适合的压力和温度下将该第一经浙滤的浆液脱气 以除去大部分的过量二氧化碳和如果存在的硫化氢，并产生经脱气的第一经浙滤的浆液； (e)将该经脱气的第一经浙滤的浆液分离成第一液流和残余的不可溶物质流，该第一液流 包括来自该经脱气的第一经浙滤的浆液的主要部分的可溶碱金属化合物，且残余的不可 溶物质流包括残余的可溶碱金属化合物和残余的不可溶碱金属化合物；(f)回收该第一液 流；(g)将该残余的不可溶物质流与二氧化碳在适当的压力和温度下接触以将至少一部分 该残余的不可溶碱金属化合物转化为一种或多种可溶碱金属化合物，并产生包括该可溶碱 金属化合物和最终残余的不可溶物质的第二经浙滤的浆液；(h)在适合的压力和温度下将 该第二经浙滤的浆液脱气以除去显著部分的过量二氧化碳和如果存在的硫化氢，并产生经 脱气的第二经浙滤的浆液；(i)将该经脱气的第二经浙滤的浆液分离成第二液流和最终的 不可溶物质流，该第二液流包括来自该经脱气的第二经浙滤的浆液的主要部分的可溶碱金 属化合物，且该最终的不可溶物质流包括残余的可溶碱金属化合物和残余的不可溶碱金属 化合物；(j)回收该第二液流；和(k)用含水介质洗涤该最终的不可溶物质流，以产生包含 来自该最终的不可溶物质流的基本所有的该残余的可溶碱金属化合物的第一洗涤流，其中 该淬火和接触是在基本不存在气态氧的情况下进行的。在第二方面，本专利技术提供了在碱金属气化催化剂的存在下将碳质组合物催化转化 为多种气态产物的方法，该方法包括以下步骤(a)将碳质组合物供应给气化反应器，该碳 质组合物包含灰分；(b)在蒸汽和碱金属气化催化剂的存在下在适合的温度和压力下将该 碳质组合物在该气化反应器中反应以生成(i)包括来自该碱金属气化催化剂的形式为一 种或多种可溶碱金属化合物和一种或多种不可溶碱金属化合物的碱金属的焦炭；和(ii) 多种气态产物，包括甲烷，以及以下中的一种或多种氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨 和其他高级烃；(c)从该气化反应器中除去一部分该焦炭；(d)依照本专利技术的第一方面的任 一种方法从该焦炭中提取和回收显著部分的该碱金属；和(e)至少部分分离该多种气态产 物以制备包含该气态产物中的一种的主要量的流。该方法能够连续运行，且回收的碱金属能够再循环回到该方法中以使所需的补充 催化剂量最小化。附图简述附图说明图1提供了用于从焦炭中回收碱金属以重新用作催化气化反应中的催化剂的方 法的一种实施例的示意图。详细描述本专利技术涉及用于将碳质组合物催化转化为多种气态产物以充分回收该气化催化 剂中所用的碱金属的方法。从作为气化反应器中碳质材料催化气化的结果发展的焦炭中回 收该碱金属。该碱金属可以以水溶性或水不可溶性的形式存在于该焦炭中。本专利技术提供了 用于从焦炭中提取和回收基本所有该可溶和不可溶碱金属的有效方法。在各步骤中，这些 方法包括在含水溶液中将该焦炭淬火以使该焦炭破裂，溶解基本所有的该水溶性碱金属化合物，和形成该经淬火的焦炭的浆液，该焦炭浆液与二氧化碳在适当的温度和压力下反 应，以溶解并提取不可溶碱金属化合物。以此方式，使用仅需要很少可消耗原料的简化方法 从焦炭中充分回收可溶和不可溶碱金属化合物。能够使用任意的例如在以下中公开的对催化气化技术的开发实施本专利技术共同 拥有的 US2007/0000177A1、US2007/0083072A1 和 US2007/0277437A1 ；和美国专利申请 序列号12/178，380 (2008年7月23本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从焦炭中提取和回收碱金属的方法，该焦炭包括（ｉ）一种或多种可溶碱金属化合物，和（ｉｉ）包括一种或多种不可溶碱金属化合物的不可溶物质，其特征在于该方法包括以下步骤：（ａ）在５０℃～约６００℃范围的升高温度下提供该焦炭；（ｂ）在含水介质中将该焦炭淬火，以使该焦炭破裂，并形成经淬火的焦炭浆液；（ｃ）将该经淬火的焦炭浆液与二氧化碳在适合的压力和温度下接触以将至少一部分该不可溶碱金属化合物转化为一种或多种可溶碱金属化合物，并产生包含该可溶碱金属化合物和残余的不可溶物质的第一经沥滤的浆液；（ｄ）在适合的压力和温度下将该第一经沥滤的浆液脱气以除去显著部分的过量二氧化碳和如果存在的硫化氢，并产生经脱气的第一经沥滤的浆液；（ｅ）将该经脱气的第一经沥滤的浆液分离成第一液流和残余的不可溶物质流，该第一液流包括来自该经脱气的第一经沥滤的浆液的主要部分的所述可溶碱金属化合物，而该残余的不可溶物质流包括残余的可溶碱金属化合物和残余的不可溶碱金属化合物；（ｆ）回收该第一液流；（ｇ）将所述残余的不可溶物质流与二氧化碳在适当的压力和温度下接触以将至少一部分该残余的不可溶碱金属化合物转化为一种或多种可溶碱金属化合物，并产生包括所述可溶碱金属化合物和最终残余的不可溶物质的第二经沥滤的浆液；（ｈ）在适合的压力和温度下将该第二经沥滤的浆液脱气以除去显著部分的所述过量二氧化碳和如果存在的硫化氢，并产生经脱气的第二经沥滤的浆液；（ｉ）将该经脱气的第二经沥滤的浆液分离成第二液流和最终的不可溶物质流，该第二液流包括来自该经脱气的第二经沥滤的浆液的主要部分的所述可溶碱金属化合物，而该最终的不可溶物质流包括残余的可溶碱金属化合物和残余的不可溶碱金属化合物；（ｊ）回收该第二液流；（ｋ）用含水介质洗涤该最终的不可溶物质流，以产生包含来自该最终的不可溶物质流的基本所有的所述残余的可溶碱金属化合物的第一洗涤流，其中所述淬火和接触是在基本不存在气态氧的情况下进行的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS拉帕斯，RA斯皮茨，
申请(专利权)人：格雷特波因特能源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]