CN112090309B - 煤气化复合催化剂负载系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种煤气化复合催化剂负载系统及方法，该负载系统包括干混负载装置和催化剂溶液浸渍装置；干混负载装置包括高速混合机，高速混合机具有煤样入口、可供包含有第一催化剂的固体粉末进入的催化剂入口以及出料口，以使煤样和包含有第一催化剂的固体粉末在高速混合机内腔混合，并从出料口排出；催化剂溶液浸渍装置具有与出料口连通的容置腔以及可供包含有第二催化剂的溶液进入至容置腔内的溶液入口，以使负载有第一催化剂的煤样和包含有第二催化剂的溶液在容置腔内混合，从而实现了不同组分催化剂的有效负载。

Description

煤气化复合催化剂负载系统及方法

技术领域

本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化复合催化剂负载系统及方法。

背景技术

煤催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，催化剂是煤催化气化工艺的关键技术之一。

煤样因煤质、表面性质、孔结构呈现不同的反应性能，因此需要在煤上负载催化剂，以提高煤的反应活性。传统技术在煤上负载的催化剂都是单一组分的催化剂。然而，随着煤种煤质的不断变化，单一组分的催化剂已无法满足要求，因此，需要在煤上负载复合组分的催化剂，即需要借助催化剂多组分间的协同作用，提高煤的反应活性。

因此，如何实现多组分催化剂的有效均匀负载成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种煤气化复合催化剂负载系统及方法，以实现多组分催化剂有效均匀负载。

第一方面，本公开提供了一种煤气化复合催化剂负载系统，包括干混负载装置和催化剂溶液浸渍装置；

所述干混负载装置包括高速混合机，所述高速混合机具有可供煤样进入至所述高速混合机内腔的煤样入口、可供包含有第一催化剂的固体粉末进入至所述高速混合机内腔的催化剂入口以及出料口，以使所述煤样和包含有第一催化剂的固体粉末在所述高速混合机内腔混合，并从所述出料口排出；

所述催化剂溶液浸渍装置具有与所述出料口连通的容置腔以及可供包含有第二催化剂的溶液进入至所述容置腔内的溶液入口，以使负载有所述第一催化剂的煤样和所述包含有第二催化剂的溶液在所述容置腔内混合。

可选的，所述催化剂入口处设置有第一喷嘴，所述第一喷嘴用于将包含有第一催化剂的固体粉末喷洒至所述煤样上。

可选的，所述第一喷嘴靠近所述煤样入口设置。

可选的，所述第一喷嘴为多个，多个所述第一喷嘴沿所述高速混合机中的煤样的流动方向间隔排布。

可选的，所述干混负载装置还包括真空上料机；

所述真空上料机内盛装有所述包含有第一催化剂的固体粉末，所述真空上料机具有粉末出口，所述粉末出口与所述第一喷嘴连通。

可选的，所述溶液入口处设置有第二喷嘴，所述第二喷嘴用于将所述包含有第二催化剂的溶液喷洒至负载有所述第一催化剂的煤样上。

可选的，所述第二喷嘴为多个，多个所述第二喷嘴沿进入至所述容置腔中的负载有第一催化剂的煤样的流动方向间隔排布。

可选的，所述催化剂溶液浸渍装置还包括催化剂溶液输送管道；

所述催化剂溶液输送管道与所述第二喷嘴连通，用于向所述第二喷嘴输送所述包含有第二催化剂的溶液。

可选的，所述容置腔内设置有可移动的负载皮带；

所述负载皮带具有用于承载煤样的承载面，所述第二喷嘴的出口朝向所述承载面，所述负载皮带用于带动煤样朝向所述容置腔的排料口移动。

可选的，所述煤气化复合催化剂负载系统还包括干燥机；

所述干燥机与所述催化剂溶液浸渍装置的排料口连通，以对负载有所述第一催化剂和所述第二催化剂的煤样进行干燥处理。

第二方面，本公开提供了一种利用如上所述的煤气化复合催化剂负载系统进行复合催化剂负载的方法，所述方法包括：

将煤样和包含有第一催化剂的固体粉末分别通入干混负载装置的高速混合机中，以使所述第一催化剂负载在所述煤样上；

将负载有所述第一催化剂的煤样以及包含有第二催化剂的溶液分别通入催化剂溶液浸渍装置的容置腔中，以使所述第二催化剂浸渍负载在包含有所述第一催化剂的煤样上。

可选的，所述将负载有所述第一催化剂的煤样以及包含有第二催化剂的溶液分别通入催化剂溶液浸渍装置的容置腔中，以使所述第二催化剂浸渍负载在包含有所述第一催化剂的煤样上之后，所述方法还包括：

对负载有所述第一催化剂和所述第二催化剂的煤样进行干燥处理。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的煤气化复合催化剂负载系统及方法，通过设置干混负载装置和催化剂溶液浸渍装置，干混负载装置包括高速混合机，使用时，使煤样由煤样入口进入高速混合机内腔，使包含第一催化剂的固体粉末由催化剂入口进入高速混合机内腔，煤样和包含第一催化剂的固体粉末在高速混合机内腔中混合，即，使第一催化剂负载在煤样上，由于催化剂溶液浸渍装置的容置腔与高速混合机的出料口连通，使得负载有第一催化剂的煤样进入至容置腔中，与进入至容置腔中的包含第二催化剂的溶液在容置腔中混合，使第二催化剂浸渍负载到煤样上，从而实现不同催化剂的负载；由于煤样中含有水分，通过将包含第一催化剂的固体粉末预先负载在煤样上，固体粉末能够吸收煤中水分，由于煤样中的水分被包含第一催化剂的固体粉末吸收，因此使得煤样上保留足够的孔道和空隙给后续的包含第二催化剂的溶液负载用，使得第二催化剂浸渍负载在煤样上，从而保证了不同组分催化剂的有效均匀负载。另外，由于包含第一催化剂的固体粉末和包含第二催化剂的溶液是分别从高速混合机的催化剂入口和催化剂溶液浸渍装置的溶液入口加入的，从而在具体操作时，能够根据煤质煤种的变化而灵活且及时的调整第一催化剂以及第二催化剂的剂量或种类，使得操作更加灵活。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的煤气化复合催化剂负载系统的结构示意图；

图2为本公开实施例所述的利用煤气化复合催化剂负载系统进行复合催化剂负载的方法的流程示意图。

其中，1、干混负载装置；11、高速混合机；111、煤样入口；112、催化剂入口；113、出料口；114、螺旋叶片；12、第一喷嘴；13、真空上料机；2、催化剂溶液浸渍装置；20、容置腔；21、入料口；22、溶液入口；23、排料口；24、负载皮带；25、第二喷嘴；26、催化剂溶液输送管道；3、干燥机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

为了实现不同组分催化剂在煤上的有效负载，本实施例提供一种煤气化复合催化剂负载系统及方法，下面通过具体的实施例对其进行详细说明：

实施例一

参照图1所示，本公开提供了一种煤气化复合催化剂负载系统，包括：干混负载装置1和催化剂溶液浸渍装置2。

其中，干混负载装置1包括高速混合机11，高速混合机11具有可供煤样进入至高速混合机11内腔的煤样入口111、可供包含有第一催化剂的固体粉末进入至高速混合机11内腔的催化剂入口112以及出料口113，以使煤样和包含有第一催化剂的固体粉末在高速混合机11内腔混合，并从出料口113排出。

具体地，从煤样入口111进入的煤样中一般都含有水分，第一催化剂的具体成分和种类可根据实际需求进行设定，本公开对此不作具体限定。其中，第一催化剂可以是单组分催化剂，也可以是两种或者两种以上组分的催化剂。

使用时，将煤样从煤样入口111通入高速混合机11内腔，将包含有第一催化剂的固体粉末从催化剂入口112通入高速混合机11内腔，高速混合机11具有螺旋叶片114，螺旋叶片114高速旋转，对煤样和包含有第一催化剂的固体粉末进行搅拌和混合，即，进入至高速混合机11内腔中的包括有第一催化剂的固体粉末附着在含有水分的煤样上，固体粉末会吸收煤样中的水分，以溶液的形式负载在煤上。由于煤中的大部分水分被固体粉末吸收，因此，煤样上保持足够的孔道和空隙。即，由高速混合机11的出料口113排出的煤样上负载有第一催化剂，且煤样上保留足够的孔道和空隙。

其中，催化剂溶液浸渍装置2具有与出料口113连通的容置腔20以及可供包含有第二催化剂的溶液进入至容置腔20内的溶液入口22，以使负载有第一催化剂的煤样和包含有第二催化剂的溶液在容置腔20内混合。

具体地，第二催化剂的具体成分和种类可根据实际需求进行设定，本公开对此不作特别限定。第二催化剂可以为单组分催化剂，也可以是两种或者两种以上组分的催化剂。只要使得第一催化剂和第二催化剂的至少部分不同即可，即在煤样上实现不同组分催化剂的负载。

具体实现时，催化剂溶液浸渍装置2具有入料口21，入料口21与高速混合机11的出料口113连通。负载有第一催化剂的煤样由入料口21进入至容置腔20中，进入至容置腔20中的包含有第二催化剂的溶液附着在已负载有第一催化剂的煤样上，由于包含有第一催化剂的煤样上预留有足够的孔道和空隙，即，包含有第二催化剂的溶液可浸渍在煤样的孔道和空隙中，在实现第二催化剂负载的同时，提高了负载的有效性和均匀性。

也就是说，利用煤样中的固有水分，将复合催化剂中的第一催化剂预先负载在煤上，同时除去煤中的大部分水分，为后续第二催化剂溶液的浸渍提供足够的孔道和空隙，使第二催化剂的负载效果更好，从而实现了不同组分催化剂的有效均匀负载。

另外，由于包含第一催化剂的固体粉末和包含第二催化剂的溶液是分别从高速混合机11的催化剂入口112和催化剂溶液浸渍装置2的溶液入口22加入的，从而在具体操作时，能够根据煤质煤种的变化而灵活且及时的调整第一催化剂以及第二催化剂的剂量或种类，使得操作更加灵活。比如，当煤样种类发生变化，可根据煤样种类向催化剂入口112和溶液入口22加入对应类型的催化剂，以使最终负载的催化剂类型与煤样种类相适配，最大程度地提高反应活性。又比如，当后续需要负载催化剂的煤样的剂量增多时，此时可通过调整包含第一催化剂的固体粉末以及包含第二催化剂的溶液的加入量，以使负载的催化剂剂量与煤样的剂量相适配。

继续参照图1，具体实现时，可以在催化剂入口112处设置第一喷嘴12，第一喷嘴12用于将包含有第一催化剂的固体粉末喷洒至煤样上。这样使得第一催化剂的负载更加均匀。具体可使第一喷嘴12靠近煤样入口111设置，这样可使第一催化剂能够更充分的负载在煤样上。

其中，可以将第一喷嘴12设置为多个，多个第一喷嘴12沿高速混合机11中的煤样的流动方向间隔排布。这样提高了第一催化剂与煤样的接触面积，保证粉末均匀分散，进而提高了负载效率和负载均匀性。

干混负载装置1还可以包括真空上料机13；真空上料机13内盛装有包含有第一催化剂的固体粉末，真空上料机13具有粉末出口，粉末出口与第一喷嘴12连通。通过真空上料机13进行加料，可以有效抑制粉尘外溢。

在本实施例中，溶液入口22处设置有第二喷嘴25，第二喷嘴25用于将包含有第二催化剂的溶液喷洒至负载有第一催化剂的煤样上。具体实现时，第二喷嘴25可选用雾化喷嘴，保证第二催化剂更均匀的喷洒。

可以将第二喷嘴25设置为多个，多个第二喷嘴25沿进入至容置腔20中的负载有第一催化剂的煤样的流动方向间隔排布。这样提高了第二催化剂与煤样的接触面积，进一步提高了负载的均匀性和负载效率。

具体实现时，催化剂溶液浸渍装置2还可以包括：催化剂溶液输送管道26；催化剂溶液输送管道26与第二喷嘴25连通，用于向第二喷嘴25输送包含有第二催化剂的溶液。

其中，容置腔20内设置有可移动的负载皮带24；负载皮带24具有用于承载煤样的承载面，第二喷嘴25的出口朝向承载面。负载皮带24用于带动煤样朝向容置腔20的排料口23移动。也就是说，通过负载皮带24带动负载有第一催化剂的煤样由容置腔20的入料口21向排料口23方向移动，在移动的过程中，包含有第二催化剂的溶液喷洒在已负载有第一催化剂的煤样上，从而使第二催化剂浸渍负载到煤样上。

当然，也可以在容置腔20内设置搅拌叶片，通过搅拌叶片实现煤样由入料口21至排料口23的输送，且搅拌叶片对喷洒有第二催化剂且已负载有第一催化剂的煤样进行搅拌，使其充分浸渍。

该煤气化复合催化剂负载系统还可以包括干燥机3。干燥机3与催化剂溶液浸渍装置2的排料口23连通，以对负载有第一催化剂和第二催化剂的煤样进行干燥处理，从而得到符合气化炉进料指标的原料。

本公开提供的煤气化复合催化剂负载系统，通过设置干混负载装置1和催化剂溶液浸渍装置2，干混负载装置1包括高速混合机11，使用时，使煤样由煤样入口111进入高速混合机11内腔，使包含第一催化剂的固体粉末由催化剂入口112进入高速混合机11内腔，煤样和包含第一催化剂的固体粉末在高速混合机11内腔中混合，即，使第一催化剂负载在煤样上，由于催化剂溶液浸渍装置2的容置腔20与高速混合机11的出料口113连通，使得负载有第一催化剂的煤样进入至容置腔20中，与进入至容置腔20中的包含第二催化剂的溶液在容置腔20中混合，使第二催化剂浸渍负载到煤样上，从而实现不同催化剂的有效负载；由于煤样中含有水分，通过将包含第一催化剂的固体粉末预先负载在煤样上，固体粉末能够吸收煤中水分，由于煤样中的水分被包含第一催化剂的固体粉末吸收，因此使得煤样上保留足够的孔道和空隙留给后续的包含第二催化剂的溶液负载用，使得第二催化剂浸渍负载在煤样上，从而保证了不同组分催化剂的有效均匀负载。

实施例二

本实施例提供一种煤气化复合催化剂的负载方法，该方法由上述实施例提供的煤气化复合催化剂的负载系统的全部或者部分执行，以实现多组分催化剂的有效均匀负载。

结合图1至图2所示，下面通过具体的实施例对该负载方法进行说明，该方法具体包括：

S101、将煤样和包含有第一催化剂的固体粉末分别通入干混负载装置1的高速混合机11中，以使第一催化剂负载在煤样上。

也就是说，先实现第一催化剂的负载，由于煤样中一般都带有水分，通过将包含第一催化剂的固体粉末先负载在煤样上，使得第一催化剂能够吸收煤样中的水分，使得煤样中保留足够的孔道和空隙，以为后续第二催化剂的浸渍提供足够空间。

S102、将负载有第一催化剂的煤样以及包含有第二催化剂的溶液分别通入催化剂溶液浸渍装置2的容置腔20中，以使第二催化剂浸渍负载在包含有第一催化剂的煤样上。

由于负载有第一催化剂的煤样中保留有足够的孔道和空隙，因此，当第二催化剂溶液与煤样混合后，第二催化剂会进入孔道和空隙中，浸渍负载在煤样上，从而实现多组分催化剂的有效均匀负载。

进一步地，该方法还可以包括：对负载有第一催化剂和第二催化剂的煤样进行干燥处理。

具体地，将负载有第一催化剂和第二催化剂的煤样通入干燥机3，进一步进行干燥处理，从而获得符合气化炉进料指标的原料，这样可将干燥处理后的负载有多组分催化剂的煤样直接通入气化炉中进行气化反应。

其他技术特征与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，包括干混负载装置（1）和催化剂溶液浸渍装置（2）；

所述干混负载装置（1）包括高速混合机（11），所述高速混合机（11）具有可供煤样进入至所述高速混合机（11）内腔的煤样入口（111）、可供包含有第一催化剂的固体粉末进入至所述高速混合机（11）内腔的催化剂入口（112）以及出料口（113），以使所述煤样和包含有第一催化剂的固体粉末在所述高速混合机（11）内腔混合，以使所述第一催化剂负载在所述煤样上，并从所述出料口（113）排出；

所述催化剂溶液浸渍装置（2）具有与所述出料口（113）连通的容置腔（20）以及可供包含有第二催化剂的溶液进入至所述容置腔（20）内的溶液入口（22），以使负载有所述第一催化剂的煤样和所述包含有第二催化剂的溶液在所述容置腔（20）内混合，以使所述第二催化剂浸渍负载在包含有所述第一催化剂的煤样上。

2.根据权利要求1所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述催化剂入口（112）处设置有第一喷嘴（12），所述第一喷嘴（12）用于将包含有第一催化剂的固体粉末喷洒至所述煤样上。

3.根据权利要求2所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述第一喷嘴（12）靠近所述煤样入口（111）设置。

4.根据权利要求2所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述第一喷嘴（12）为多个，多个所述第一喷嘴（12）沿所述高速混合机（11）中的煤样的流动方向间隔排布。

5.根据权利要求2至4任一项所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述干混负载装置（1）还包括真空上料机（13）；

所述真空上料机（13）内盛装有所述包含有第一催化剂的固体粉末，所述真空上料机（13）具有粉末出口，所述粉末出口与所述第一喷嘴（12）连通。

6.根据权利要求1至4任一项所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述溶液入口（22）处设置有第二喷嘴（25），所述第二喷嘴（25）用于将所述包含有第二催化剂的溶液喷洒至负载有所述第一催化剂的煤样上。

7.根据权利要求6所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述第二喷嘴（25）为多个，多个所述第二喷嘴（25）沿进入至所述容置腔（20）中的负载有第一催化剂的煤样的流动方向间隔排布。

8.根据权利要求6所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述催化剂溶液浸渍装置（2）还包括催化剂溶液输送管道（26）；

所述催化剂溶液输送管道（26）与所述第二喷嘴（25）连通，用于向所述第二喷嘴（25）输送所述包含有第二催化剂的溶液。

9.根据权利要求6所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述容置腔（20）内设置有可移动的负载皮带（24）；

所述负载皮带（24）具有用于承载煤样的承载面，所述第二喷嘴（25）的出口朝向所述承载面，所述负载皮带（24）用于带动煤样朝向所述容置腔（20）的排料口（23）移动。

10.根据权利要求1至4任一项所述的煤气化复合催化剂负载系统，其特征在于，所述煤气化复合催化剂负载系统还包括干燥机（3）；

所述干燥机（3）与所述催化剂溶液浸渍装置（2）的排料口（23）连通，以对负载有所述第一催化剂和所述第二催化剂的煤样进行干燥处理。

11.一种利用如权利要求1至10任一项所述的煤气化复合催化剂负载系统进行复合催化剂负载的方法，其特征在于，所述方法包括：

将煤样和包含有第一催化剂的固体粉末分别通入干混负载装置的高速混合机中，以使所述第一催化剂负载在所述煤样上；

将负载有所述第一催化剂的煤样以及包含有第二催化剂的溶液分别通入催化剂溶液浸渍装置的容置腔中，以使所述第二催化剂浸渍负载在包含有所述第一催化剂的煤样上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将负载有所述第一催化剂的煤样以及包含有第二催化剂的溶液分别通入催化剂溶液浸渍装置的容置腔中，以使所述第二催化剂浸渍负载在包含有所述第一催化剂的煤样上之后，所述方法还包括：

对负载有所述第一催化剂和所述第二催化剂的煤样进行干燥处理。

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