[发明专利]一种碱金属催化剂的回收方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种碱金属催化剂的回收方法。

背景技术

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。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明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，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明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。