[实用新型]一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统

说明书

本实用新型涉及一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统，属于能源清洁利用及环境保护领域。该系统包括水储备罐及水升压预热系统、催化剂前驱液调质罐及催化剂升压预热系统、原料调质罐及原料升压预热系统、调质罐及升压系统、反应系统、回热器、冷却器、三相分离器、固相排放系统、催化剂再生系统；所述反应系统包括催化剂前驱液进口、热水进口、调质剂进口、预热后原料的进口、催化剂生成室、混合反应室、固体排放出口和反应混合物出口。本实用新型实现了催化剂在线生成、在线利用和回收，增强了催化气化分解效果，同时降低了催化剂使用成本。

技术领域

本实用新型属于能源清洁利用以及环境保护领域，涉及一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统。

背景技术

超临界水气化技术具有反应快，系统布置紧凑，处理效果极佳等特点，它已经成为生物质、煤炭和危险废弃物资源化气化利用的重要技术手段之一。与超临界水氧化技术相比，它的系统设备腐蚀更低，但是相同条件下处理效果略差一些。如果要达到完全分解，需要提高超临界水气化技术的反应温度至700℃，甚至800℃。目前材料难于承受如此高温高压条件，即使能够达到，其所需成本较大，降低了超临界水气化技术的经济性，因此添加合适的催化剂降低反应条件以达到相同处理效果成为超临界水气化技术的重要研究方向。

催化剂可分为负载型催化剂和非负载型催化剂，前者需要催化剂载体，但是在超临界水反应条件下催化剂载体稳定性较差，催化剂容易失活，而且负载型催化剂的催化剂金属利用率较低。虽然非负载型催化剂相比于负载型催化剂具有更强的催化性能，但是非负载型催化剂在反应的过程中可能团聚或者粘附壁面，进而催化剂逐渐失活，非负载型催化剂如果采用类似于负载型催化剂方式添加，同样存在负载型催化剂使用过程中遇到的问题，因此非负载型催化剂的添加利用方式成为超临界水催化气化技术的重要研究方向之一。因为催化剂的价格昂贵，如果不能保证催化剂寿命或者采用廉价方式回收利用，那么催化剂使用成本较高，不利于超临界水气化技术的工程化应用。

超临界水技术用于纳米颗粒的合成制备已经得到广泛研究，并具有工程化价值，因此可以将超临界水合成纳米颗粒技术用于在线生成非负载纳米催化剂，增强催化剂的催化性能。在超临界水气化过程中催化剂逐渐进入固相产物，主要形态是单质或氧化态，容易通过酸洗等方式回收利用，并用于制备催化剂前驱液，然后进入催化剂前驱液调质系统循环利用。通过在线生成-在线利用-回收的循环利用方式实现催化剂的制备、利用和回收，降低催化剂使用成本，同时避免类似负载型催化剂在多次重复使用过程中催化性能下降的问题，增强了超临界水催化气化分解效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统，实现催化剂在线生成、在线利用和回收，增强了催化气化分解效果，同时降低了催化剂使用成本。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统，包括水储备罐及水升压预热系统、催化剂前驱液调质罐及催化剂升压预热系统、原料调质罐及原料升压预热系统、调质罐及升压系统、反应系统、回热器、冷却器、三相分离器、固相排放系统、催化剂再生系统；所述反应系统包括催化剂前驱液进口(1)、热水进口(2)、调质剂进口(3)、预热后原料的进口(4)、催化剂生成室(5)、混合反应室(6)、固体排放出口(7)和反应混合物出口(8)；

所述水储备罐出口与水升压及预热系统进口连接；所述水升压及预热系统出口与所述反应系统的热水进口(2)连接，将来自所述水储备罐的水经过所述水升压及预热系统升压升温后，从所述热水进口(2)进入反应系统；

所述催化剂前驱液调质罐出口与催化剂升压及预热系统进口连接，所述催化剂升压及预热系统出口与所述反应系统的调质剂进口(3)连接，将来自所述催化剂前驱液调质罐的催化剂前驱液经过所述催化剂升压及预热系统升压升温后，从所述催化剂前驱液进口(1)进入反应系统，与热水进口(2)进入的热水快速混合反应，生成非负载型催化剂；