一种失活水解催化剂原位再生装置的制作方法

本技术涉及催化剂领域，具体涉及一种高炉煤气氧化铝基羰基硫水解催化剂失活后的原位再生装置。

背景技术：

1、高炉煤气脱cos以水解催化法最为常见，γ-氧化铝基水解催化剂由于其水解性能优异，来源广泛等优势而得到了广泛应用。工业装置中这些催化剂使用一段时间后活性会有所下降，无法满足cos转化率的要求，但此时催化剂中的活性组分含量仍很高，机械强度改变较小，如将其以固废的形式进行处理，会造成资源的浪费，因此有必要对其再生，从而延长催化剂使用寿命，降低固体废物的产生量，节约资源，提高经济效益，为高炉煤气全硫脱除技术的推广提供有力支撑。

2、一般认为，催化剂的失活主要分为两种，一种是由于活性组分的流失而导致的失活，如催化剂以碱金属或者碱土金属作为活性组分时，如果反应过程中水含量高，则活性组分易溶于水造成流失；气体组分中含有的h2s、hcl等酸性气体也会与活性组分发生反应，导致活性组分流失，进而导致失活。第二种失活则是因为催化剂的结构发生了改变。反应过程中不止存在cos和h2o，还可能有o2、co2等气体，这些气体可能会与催化剂发生反应，造成催化剂失活。h2s是水解反应的产物，当o2存在时，h2s能够被氧化为单质硫或者硫酸盐，单质硫或者硫酸盐在催化剂的表面沉积会堵塞微孔或者覆盖活性位点，导致催化剂中毒。

3、目前，根据催化剂的失活机理，部分研究对催化剂的再生方法进行了探索。已见于报道的催化剂再生方法包括水洗、焙烧、浸渍等，也有多种再生方法联合应用的案例。通常再生方法均需对失活催化剂进行卸装，高压煤气环境下卸装一次操作复杂，且成本较高。

技术实现思路

1、基于上述现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种失活水解催化剂原位再生装置，无需进行催化剂装卸操作，经济效益显著。

2、上述目的是通过下述方案实现的：

3、一种失活水解催化剂原位再生装置，用于高炉煤气氧化铝基羰基硫水解催化剂失活后的原位再生，其特征在于，该装置包括分别与催化水解塔连接的氮气进气管路、压缩空气进气管路、冲洗水箱、浸渍液储罐；还包括设于压缩空气进气管路上的气气换热器，该气气换热器使从再生装置排出的废气与压缩空气之间产生热交换。

4、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔上设有煤气进出口阀，所述煤气进出口阀设于催化水解塔的顶部和底部，用于失活水解催化剂原位再生过程中隔断催化水解塔进出口煤气。

5、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔内上部设有液体喷淋装置，所述液体喷淋装置通过喷淋液接口与冲洗水箱、浸渍液储罐连接，液体喷淋装置包括沿催化水解塔横截面径向布置的多个喷淋支管，喷淋支管上布置多个喷嘴。

6、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔内下部设有集液槽，所述集液槽出液口通过三通阀分别与喷淋液接口、废液处理系统连接，集液槽用于失活水解催化剂原位再生过程中对失活水解催化剂多次重复冲洗浸渍，最终将废液排至废液处理系统集中处理。

7、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述氮气进气管路上设有用于给氮气加热的第一加热器，该第一加热器可选择的开启。

8、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述压缩空气进气管路上设有用于给压缩空气加热的第二加热器。

9、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，所述催化剂为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种，在催化水解塔内的催化剂支撑网上散乱堆积，催化剂活性组分为na、k、fe、cu、ni盐中的一种或多种，载体为活性氧化铝。

10、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述浸渍液储罐中的浸渍液为碳酸钾、氢氧化钾、碳酸钠、氢氧化钠溶液中的一种或者几种，浸渍液所含金属化合物的总量与失活水解催化剂中载体氧化铝的质量比为3～8％。

11、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述冲洗水箱中的冲洗水为去离子水。

12、如上述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述压缩空气的体积空速为1000-5000h-1。

13、本实用新型的有益效果：

14、本实用新型的原理是煤气环境下催化剂再生前首先通入氮气吹扫置换，避免下一步通入压缩空气再生时空气中的o2与煤气中co混合发生爆炸的风险以及水解产物h2s进一步被o2氧化导致催化剂加速中毒的风险；通入高温压缩空气，将催化剂表面沉积的硫氧化为so2随吹扫废气排出，并通过控制吹扫温度及吹扫时间避免so2进一步氧化为硫酸盐；通过去离子水冲洗及反复浸渍，清洁催化剂表面可溶性盐，提升催化剂活性。运行过程中通过气气换热器回收吹扫废气热量，降低再生过程能源消耗。

15、本实用新型的失活水解催化剂原位再生装置，能避免再生过程对催化剂的装卸操作，造价低，可靠性好，适用于高炉煤气的新型氧化铝基羰基硫(cos)水解催化剂失活后原位再生的工艺。

16、本实用新型提供的一种可以实现催化水解塔内失活氧化铝基cos水解催化剂原位再生的装置，有效降低了固体废物的产生量，实现了资源的循环利用，降低了催化剂使用成本，进而降低了cos污染物的控制成本，同时高炉煤气环境下水解催化剂的原位再生方法还可以推广到其它种类煤气的催化剂处理过程中，为催化剂再生提供参考。

技术特征：

1.一种失活水解催化剂原位再生装置，用于高炉煤气氧化铝基羰基硫水解催化剂失活后的原位再生，其特征在于，该装置包括分别与催化水解塔连接的氮气进气管路、压缩空气进气管路、冲洗水箱、浸渍液储罐；还包括设于压缩空气进气管路上的气气换热器，该气气换热器使从再生装置排出的废气与压缩空气之间产生热交换。

2.如权利要求1所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔上设有煤气进出口阀，所述煤气进出口阀设于催化水解塔的顶部和底部，用于失活水解催化剂原位再生过程中隔断催化水解塔进出口煤气。

3.如权利要求1所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔内上部设有液体喷淋装置，所述液体喷淋装置通过喷淋液接口与冲洗水箱、浸渍液储罐连接，液体喷淋装置包括沿催化水解塔横截面径向布置的多个喷淋支管，喷淋支管上布置多个喷嘴。

4.如权利要求3所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述催化水解塔内下部设有集液槽，所述集液槽出液口通过三通阀分别与喷淋液接口、废液处理系统连接，集液槽用于失活水解催化剂原位再生过程中对失活水解催化剂多次重复冲洗浸渍，最终将废液排至废液处理系统集中处理。

5.如权利要求4所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述氮气进气管路上设有用于给氮气加热的第一加热器，该第一加热器可选择的开启。

6.如权利要求4所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述压缩空气进气管路上设有用于给压缩空气加热的第二加热器。

7.如权利要求1-6之一所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述冲洗水箱中的冲洗水为去离子水。

8.如权利要求1-6之一所述的失活水解催化剂原位再生装置，其特征在于，所述压缩空气的体积空速为1000-5000h-1。

技术总结
本技术提供一种失活水解催化剂原位再生装置，用于高炉煤气氧化铝基羰基硫水解催化剂失活后的原位再生，其特征在于，该装置包括分别与催化水解塔连接的氮气进气管路、压缩空气进气管路、冲洗水箱、浸渍液储罐；还包括设于压缩空气进气管路上的气气换热器，该气气换热器使从再生装置排出的废气与压缩空气之间产生热交换。本技术的失活水解催化剂原位再生装置避免再生过程对催化剂的装卸操作，降低了催化剂使用成本，可靠性好，同时高炉煤气环境下水解催化剂的原位再生方法还可以推广到其它种类煤气的催化剂处理过程中，为催化剂再生提供参考。

技术研发人员：李鹏飞,朱迎新,王广春,董源,刘瑱,王博如,邢美清
受保护的技术使用者：中冶建筑研究总院有限公司
技术研发日：20230414
技术公布日：2024/1/15