CN208288018U - 失活钾基催化剂再生回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种失活钾基催化剂再生回收装置，其包括反应釜、分离装置、回收罐，反应釜通过设有控制阀的渣浆管与分离装置连接；分离装置通过回收管与回收罐连接，回收管上设有回收控制阀；回收罐底部还设有循环管，循环管的出液端与反应釜连接；反应釜上还设有通过控制器实现控制的压力表、温度传感器、液位传感器、排空阀、进气管。本实用新型的优点在于，从反应系统的底部通入惰性气体，使灰渣和固体介质混合均匀，提高失活催化剂的再生回收效率；通过控制器控制反应物料配比，对反应设备的压强、温度、液位参数进行控制，促进失活催化剂高效再生回收，节省物料、节约资源、降低反应装置系统能耗。

Description

失活钾基催化剂再生回收装置

技术领域：

本实用新型涉及一种再生回收装置，特别涉及一种失活钾基催化剂再生回收装置。

背景技术：

煤催化气化是煤和水蒸气在催化剂的作用下直接反应生成富含甲烷的煤气与高附加值油品的过程。在生产中通常选用碱金属作为催化剂提高生产效率。在碱金属催化剂的选用上，钾基催化剂以其优秀的催化性能被广泛应用。但是在煤催化气化反应过程中，催化性能活跃的钾基催化剂经常会和煤中矿物质特别是硅和铝的氧化物反应进而生成钾络合物，从而导致催化剂失活，造成钾基催化剂大量损耗。

钾络合物是一种非水溶性的惰性物质，无法通过简单的水洗方式进行回收。现有技术中，非水溶性钾回收的方法是灰渣与消解剂在消解液的作用下直接在反应器内反应，由于灰渣是多孔物质，而消解剂溶解性较差，不能很好地进入灰渣微孔与其进行反应，致使催化剂回收率偏低；另外，在这个过程中，需要加入大量的消解液，回收后溶液中的催化剂浓度较低，在后续催化剂提浓时需要大量热能进行干燥，能耗极大；第三，催化性能极佳的钾基催化剂其市场价格也是比较高的，如果不能有效回收失活催化剂，不但会造成资源的浪费，同时生产成本投入也会随之提高。因此，将失活钾催化剂从灰渣中进行回收利用，是关系到整个催化气化工艺经济性的重要环节。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种效率高、能耗低、节约生产成本，能够最大程度回收利用失活催化剂的失活钾基催化剂再生回收装置。

本实用新型由如下技术方案实施：失活钾基催化剂再生回收装置，其包括反应釜、分离装置、回收罐，所述反应釜通过渣浆管与所述分离装置连接，所述渣浆管上设有排浆控制阀；所述分离装置通过回收管与所述回收罐连接，所述回收管上设有回收控制阀；所述回收罐底部还设有循环管，所述循环管的出液端与所述反应釜连接，沿所述循环管流向依次设有一个循环控制阀、一个循环泵；所述反应釜底部设有惰性气体进气管，所述惰性气体进气管上设有惰性气体控制阀。

进一步的，所述反应釜顶部分别与进渣管出渣端、固料管出料端、液料管出料端连接；所述进渣管进料端与灰渣下料斗连接，所述进渣管上设有进渣控制阀；所述固料管进料端与固料下料斗连接，所述固料管上设有固料控制阀；所述液料管进料端与液料罐连接，所述液料管上设有液料控制阀；所述反应釜内侧壁上设有加热器；所述反应釜外侧壁设有冷却水夹层，通过设置在所述反应釜侧壁上的冷却水进水管向所述冷却水夹层注水，所述冷却水进水管上设有冷却水控制阀。

进一步的，所述反应釜上还设有电信号压力表、温度传感器、液位传感器、排空阀，所述电信号压力表的测压元件、所述温度传感器的测温元件、所述液位传感器的测量元件均置于所述反应釜内；所述液位传感器通过控制器分别与所述固料控制阀、所述进渣控制阀、所述液料控制阀、所述循环控制阀连接；所述电信号压力表通过所述控制器分别与所述排空阀、所述惰性气体控制阀连接；所述温度传感器通过所述控制器分别与所述加热器、所述冷却水控制阀连接。

进一步的，所述反应釜内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌器、搅拌电机，所述搅拌器轴端穿过所述反应釜顶部与置于所述反应釜顶部的所述搅拌电机连接。

进一步的，所述分离装置还与清洗液管连接，所述清洗液管上设有清洗液控制阀。

进一步的，所述分离装置底端设有排渣装置，所述排渣装置设有排渣控制阀。

进一步的，所述回收罐底部设有回收液出料管，所述回收液出料管出料端与备煤单元连接，所述回收液出料管上设有出料控制阀。

本实用新型的优点：1、通过增设惰性气体进气口，从反应系统的底部通入气体，起到鼓泡的作用，使溶解程度较小的固体介质能够被带入到灰渣的微孔中，从而使灰渣和固体介质混合均匀，加速并提高失活催化剂的再生回收效率；2、通过控制器的控制，对本再生回收装置反应过程中灰渣、液体介质、固体介质各反应物料实现合理配比，对反应设备上增设的压强、温度、液位各传感器反应过程中的参数进行系统控制，一方面通过合理的系统参数设定促进失活催化剂高效再生回收，同时能够节省物料、节约资源、降低反应装置系统能耗。

附图说明：

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型物料配比控制示意图；

图3为本实用新型反应釜压强控制示意图；

图4为本实用新型反应釜温度控制示意图。

反应釜1，分离装置2，回收罐3，渣浆管4，排浆控制阀5，排渣装置6，排渣控制阀7，回收管8，回收控制阀9，循环管10，循环控制阀11，循环泵12，回收液出料管13，备煤单元14，出料控制阀15，进渣管16，固料管17，液料管18，灰渣下料斗19，进渣控制阀20，固料下料斗21，固料控制阀22，液料罐23，液料控制阀24，加热器25，冷却水夹层26，冷却水进水管27，冷却水控制阀28，惰性气体进气管29，惰性气体控制阀30，排空阀31，电信号压力表32，温度传感器33，液位传感器34，控制器35，搅拌装置36，搅拌器37，搅拌电机38，清洗液管39，清洗液控制阀40。

具体实施方式：

实施例1：

如图1-4所示，失活钾基催化剂再生回收装置，其包括反应釜1、分离装置2、回收罐3；反应釜1通过渣浆管4与分离装置2连接，本实施例中分离装置2优选板框压滤机，渣浆管4上设有排浆控制阀5；分离装置2底端设有排渣装置6，排渣装置6设有排渣控制阀7，待反应釜1内的回收渣浆送入到分离装置2内后，开启分离装置2，使回收液进入到回收罐3存储，而残渣通过排渣装置6排出；

分离装置2通过回收管8与回收罐3连接，回收上设有回收控制阀9；回收罐3底部还设有循环管10，循环管10的出液端与反应釜1连接，沿循环管10流向依次设有一个循环控制阀11、一个循环泵12，在循环泵12的作用下，将存放在回收罐3内的初步回收液返回到反应釜1中作为液体介质进行利用，再次参加反应，从而降低回收过程中的水量，并且这个过程是一个对催化剂浓度进行浓缩的过程，后续不需要消耗大量的能量对负载催化剂的煤样进行干燥，降低了能耗；回收罐3底部设有回收液出料管13，回收液出料管13出料端与备煤单元14连接，回收液出料管13上设有出料控制阀15，当催化剂浓度达到所需要的浓度后，回收罐3内的回收液送往备煤单元14进行催化剂的加载与利用；

反应釜1顶部分别与进渣管16出渣端、固料管17出料端、液料管18出料端连接；进渣管16进料端与灰渣下料斗19连接，灰渣下料斗19可以对灰渣进行称重，进渣管16上设有进渣控制阀20；固料管17进料端与固料下料斗21连接，固料下料斗21内盛放的固体介质可以为氢氧化钙、氧化钙、醋酸钙和硝酸钙等，可以是一种或者多种的组合，固体介质的目的是将非水溶性含钾化合物中的钾转换为水溶性的氢氧化钾，使钾催化剂进入溶液，与炉渣分离，固料下料斗21可以对参加反应的固体介质进行称重，固料管17上设有固料控制阀22；液料管18进料端与液料罐23连接，本实施例中液料罐23内所储存的液体介质可以选用自来水或化工废水，液体介质的目的是提供灰渣反应所需要的环境，液料管18上设有一个液料控制阀24；

反应釜1内侧壁上设有加热器25对其进行加热；反应釜1外侧壁设有冷却水夹层26在反应结束后对反应物料进行降温，反应釜1侧壁设有冷却水进水管27，冷却水进水管27上设有冷却水控制阀28；反应釜1底部设有惰性气体进气管29，在反应的过程中，从反应釜1的底部不断地通入惰性气体对灰渣进行鼓泡处理，从而使固体介质能够被带入到灰渣微孔内进行催化剂回收反应，惰性气体进气管29上设有惰性气体控制阀30；

反应釜1上还设有排空阀31、电信号压力表32、温度传感器33、液位传感器34，电信号压力表32的测压元件、温度传感器33的测温元件、液位传感器34测量元件均置于反应釜1内；

在本实施例中，液位传感器34通过控制器35分别与进渣控制阀20、固料控制阀22、液料控制阀24连接、循环控制阀11，用来具体测算液体介质、灰渣、固体介质合适的反应配比，以便催化剂回收反应有效进行，本实施例中物料配比参考数值为；液体介质与灰渣的质量比为2～6:1，固体介质与灰渣中非水溶性钾的摩尔比为0.5～4:1；电信号压力表32通过控制器35分别与排空阀31、惰性气体控制阀30连接，进而实现对反应釜1内压强的控制；温度传感器33通过控制器35分别与加热器25、冷却水控制阀28连接实现反应釜1内温度的控制；

反应釜1内还设有搅拌装置36对反应釜1内反应物质进行搅拌，搅拌装置36包括搅拌器37、搅拌电机38，搅拌器37轴端穿过反应釜1顶部与置于反应釜1顶部的搅拌电机38连接；

分离装置2还与清洗液管39连接，清洗液管39上设有清洗液控制阀40，当分离装置2进行一次物料分离后，开启清洗液控制阀40，对分离装置2内残渣进行清洗，清洗液和回收液一并进入回收罐3中，完成分离装置2的清洗工作。

工作过程：

在本实施例工作过程中，打开液料控制阀24，经液料管18将液料罐23内的液体介质输送到反应釜1中，液体介质可以为自来水，也可以采用化工废水，可以是一种或者多种的组合，液体介质的目的是提供灰渣反应所需要的环境，由于反应釜1设有液位传感器34，当反应釜1内液体达到设定值时，通过控制器35控制液料控制阀24和循环控制阀11，停止向反应釜1内通入液体，与此同时控制器35控制进渣控制阀20、固料控制阀22向反应釜1内排入灰渣和固体介质；灰渣下料斗19对灰渣进行大致称重，固料下料斗21对固体介质进行大致称重，其中固体介质可以为氢氧化钙、氧化钙、醋酸钙和硝酸钙等，可以是一种或者多种的组合，根据灰渣中非水溶性钾的数量，可以确定固体介质的添加量，固体介质的目的是将非水溶性含钾化合物中的钾转换为水溶性的氢氧化钾，使钾催化剂进入溶液，与炉渣分离：在以上称重过程中，系统设定液体介质与灰渣的质量比为2～6:1，固体介质与灰渣中非水溶性钾的摩尔比为0.5～4:1，通过控制反应釜1内物料比例有效对灰渣中非水溶性钾回收；

当反应釜1内物料比例适宜后，关闭相应阀门，对其进行加热加压，较高的温度和压力能够促进上述反应的进行，有利催化剂回收；在本实施例中通过设置在反应釜1底部的惰性气体进气管29向反应釜1中通入惰性气体，一方面可以通过惰性气体使灰渣形成鼓泡状态，便于物料更充分的反应，高效获得水溶性钾，同时可以提高反应釜1内的压强，促进反应进行，由此通过电信号压力表32测得反应釜1内的压强，并经控制器35分别控制惰性气体控制阀30和排空阀31实现压力调节，达到调节反应釜1内部压强的目的；反应釜1内侧壁上还设有加热器25，通过设置在反应釜1上的温度传感器33测得反应釜1中的实际温度，然后信号传送给控制器35控制加热器25进行加热；在加料并调节反应釜1中温度和加强过程中，启动设置反应釜1的上搅拌装置36对反应物料进行搅拌，辅助反应充分进行；在本实施例中，为了使得反应高效进行，反应釜1的温度控制在120-200℃，优选150-180℃，压力为在该温度下对应的水的饱和蒸气压为0.2-1.5MPa，优选0.4-1.0MPa；通过一定时间反应结束后，对反应釜1进行降温降压，可以通过控制器35分别控制冷却水控制阀28、排空阀31调节；待反应系统降温降压完成之后，打开排浆控制阀5将反应釜1回收渣浆排料到分离装置2，同时向反应釜1内通入一定量的液体介质对其进行清洗，反应釜1内的一个运行反应周期完成；

回收渣浆排料到分离装置2后在开启分离装置2，在本实施例中分离装置2优选板框压滤机，当分离装置2启动后，回收液会通过设置在分离装置2底部的回收管8排放到回收罐3中，其他渣料会经设置在分离装置2底部的排渣装置6排掉；当回收液回收后向分离装置2内通入液体介质对其进行清洗，清洗液和回收液一并进入回收罐3；

经回收管8注入到回收罐3的回收液通过设置在循环管10上的循环泵12作用回流到反应釜1中作为液体介质再次对灰渣中的催化剂进行回收，同时对催化剂回收液起到提浓的目的；

当回收液达到指定的催化剂浓度时，并且接到备煤单元14的指令后，打开设置在回收液出料管13上的出料控制阀15将回收液输送到备煤单元14为其提供催化剂，实现失活钾基催化剂的回收提浓在利用。

在本实施例中，通过增设惰性气体进气管29，从反应釜1底部通入气体，起到鼓泡的作用，使溶解程度较小的固体介质能够被带入到灰渣的微孔中，从而使灰渣和固体介质混合均匀，加速并提高失活催化剂的再生回收效率；在控制器35的控制下，对本再生回收装置反应过程中灰渣、液体介质、固体介质各反应物料实现合理配比，对反应设备上增设的压强、温度、液位各传感器反应过程中的参数进行系统控制，一方面通过合理的系统参数设定促进失活催化剂高效再生回收，同时能够节省物料、节约资源、降低反应装置系统能耗，综合提高了整个生产工艺系统的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，其包括反应釜、分离装置、回收罐，所述反应釜通过渣浆管与所述分离装置连接，所述渣浆管上设有排浆控制阀；所述分离装置通过回收管与所述回收罐连接，所述回收管上设有回收控制阀；所述回收罐底部还设有循环管，所述循环管的出液端与所述反应釜连接，沿所述循环管流向依次设有一个循环控制阀、一个循环泵；所述反应釜底部设有惰性气体进气管，所述惰性气体进气管上设有惰性气体控制阀。

2.根据权利要求1所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述反应釜顶部分别与进渣管出渣端、固料管出料端、液料管出料端连接；所述进渣管进料端与灰渣下料斗连接，所述进渣管上设有进渣控制阀；所述固料管进料端与固料下料斗连接，所述固料管上设有固料控制阀；所述液料管进料端与液料罐连接，所述液料管上设有液料控制阀；所述反应釜内侧壁上设有加热器；所述反应釜外侧壁设有冷却水夹层，通过设置在所述反应釜侧壁上的冷却水进水管向所述冷却水夹层注水，所述冷却水进水管上设有冷却水控制阀。

3.根据权利要求2所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述反应釜上还设有电信号压力表、温度传感器、液位传感器、排空阀，所述电信号压力表的测压元件、所述温度传感器的测温元件、所述液位传感器的测量元件均置于所述反应釜内；所述液位传感器通过控制器分别与所述固料控制阀、所述进渣控制阀、所述液料控制阀、所述循环控制阀连接；所述电信号压力表通过所述控制器分别与所述排空阀、所述惰性气体控制阀连接；所述温度传感器通过所述控制器分别与所述加热器、所述冷却水控制阀连接。

4.根据权利要求1所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述反应釜内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌器、搅拌电机，所述搅拌器轴端穿过所述反应釜顶部与置于所述反应釜顶部的所述搅拌电机连接。

5.根据权利要求1所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述分离装置还与清洗液管连接，所述清洗液管上设有清洗液控制阀。

6.根据权利要求1所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述分离装置底端设有排渣装置，所述排渣装置设有排渣控制阀。

7.根据权利要求1所述的失活钾基催化剂再生回收装置，其特征在于，所述回收罐底部设有回收液出料管，所述回收液出料管出料端与备煤单元连接，所述回收液出料管上设有出料控制阀。