催化剂回收系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种催化剂回收系统，涉及煤的催化气化制天然气技术，解决了现有技术中催化剂回收系统无法连续运行的问题，并且在催化剂回收的同时可实现催化气化炉的连续排渣和生产。所述催化剂回收系统包括高压渣斗、变压渣斗、回收池、第一泵和清水补给池；所述高压渣斗与所述变压渣斗、回收池连通；所述变压渣斗底部设有排渣口，上部设有液体出口，所述排渣口和液体出口分别与所述回收池连通；所述回收池通过所述第一泵与所述高压渣斗连通；所述清水补给池与所述高压渣斗连通。本实用新型用于碱金属催化剂的回收。
【专利说明】催化剂回收系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤的催化气化制天然气【技术领域】，尤其涉及一种催化剂回收系统。
【背景技术】
[0002]煤的催化气化制天然气是一种获得高甲烷产率的重要技术，其工艺是煤在催化剂的催化作用下被气化剂气化为一氧化碳、氢气和甲烷等气体。
[0003]目前，煤制天然气中使用的催化剂多为碱金属催化剂，例如碳酸钾和碳酸钠等。由于碱金属催化剂价格昂贵，且在煤制天然气工艺中使用量大，因此需要对其进行回收、重复利用，以节约成本。现有技术中，对碱金属催化剂的回收通常采用在煤的催化气化系统外，另行设置独立的回收系统，对使用过的催化剂(混有煤渣等)定时批量地进行逐级水洗和渣液分离的操作，然后再通过干燥等方法从催化剂溶液中得到碱金属盐类固体，以重新用于煤的催化气化制天然气流程中，从而完成碱金属催化剂的回收利用。
[0004]在使用上述方法进行碱金属催化剂的回收过程中，催化剂回收系统无法连续运行，且催化剂的回收和煤的催化气化不能同时进行，生产效率低。
实用新型内容
[0005]本实用新型的实施例提供一种催化剂回收系统，该回收系统能够连续运行，且在催化剂回收的同时可实现催化气化炉的连续排渣和生产。
[0006]为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案:
[0007]—种催化剂回收系统，包括高压渣斗、变压渣斗、回收池、第一泵和清水补给池；所述高压渣斗与所述变压渣斗、回收池连通；所述变压渣斗底部设有排渣口，上部设有液体出口，所述排渣口和液体出口分别与所述回收池连通；所述回收池通过所述第一泵与所述高压渣斗连通；所述清水补给池与所述高压渣斗连通。
[0008]其中，所述催化剂回收系统还包括换热器，所述换热器同时与所述高压渣斗、变压渣斗及回收池相连通。
[0009]具体地，所述回收池包括至少一个沉降池和至少两个清液池；所述高压渣斗、所述排渣口和所述液体出口分别与所述回收池的沉降池连通；所述第一泵与所述回收池的清液池连通。
[0010]优选地，所述沉降池与所述清液池通过上端设置的溢流通道相导通。
[0011]进一步地，所述沉降池的底部连通有残渣排出装置。
[0012]进一步的，所述催化剂回收系统还包括第二泵以及催化剂负载设备；所述回收池通过所述第二泵与所述催化剂负载设备相连通。
[0013]其中，所述高压渣斗与变压渣斗、回收池连通的管路上分别设有阀门；所述变压渣斗的排渣口和液体出口与所述回收池连通的管路上分别设有阀门。
[0014]具体地，所述变压渣斗还连通有储液罐。
[0015]进一步地，所述储液罐还通过所述第一泵与所述清液池相连通。
[0016]优选的，所述清水补给池通过管道连接在所述第一泵与所述高压渣斗之间的管路上。
[0017]本实用新型实施例提供的催化剂回收系统中，在对催化气化炉的灰渣进行催化剂回收时，首先将高压渣斗与变压渣斗中预注入回收溶液，然后启动第一泵，以使灰渣中的催化剂溶解在回收溶液中形成为催化剂溶液，催化剂溶液依次流经高压渣斗、变压渣斗上部的液体出口、回收池、第一泵，最后回流到高压渣斗中构成第一循环，同时清水补给池向高压渣斗中注入清水，以保证催化剂溶液的浓度适宜，从而在连续的第一循环中，灰渣中的催化剂被溶解，而残渣沉积在变压渣斗中；将高压渣斗与变压渣斗之间的阀门关闭，使催化剂溶液依次流经高压渣斗、回收池、第一泵，最后回流到高压渣斗中构成第二循环，与此同时控制残渣通过变压渣斗底部的排渣口，排入回收池中。由此分析可知，含有催化剂的高温炉渣从催化气化炉落入高压渣斗，并在回收溶液中溶解形成为催化剂溶液，同时，未溶解的残渣沉积在变压渣斗中，并通过回收池进行排出，因此本实用新型实施例提供的回收系统可以连续的回收催化剂；另外，在排渣操作时，通过控制使催化剂溶液在第二循环中流动，保证催化气化炉的连续生产、连续排渣，进而能够将两种工艺设置在同一系统中，简化了煤制天然气工艺，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例提供的一种催化剂回收系统的示意图。
[0019]图2为本实用新型实施例提供的另一种催化剂回收系统的示意图。
[0020]图中，I为催化气化炉；2为高压渣斗；3为变压渣斗；4为换热器；5为回收池、51为沉降池、52为清液池；6为清水补给池；7为储液罐；8为催化剂负载设备；9为残渣排出装置；A为第一泵、B为第二泵；a为阀一、b为阀二、c为阀三、d为阀四、e为阀五、f为阀六、g为阀七、h为阀八、i为阀九、j为阀十。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型实施例一种催化剂回收系统进行详细描述。
[0022]本实用新型实施例提供一种催化剂回收系统，如图1所示，包括高压渣斗2、变压渣斗3、回收池5、第一泵A和清水补给池6 ;高压渣斗2与变压渣斗3、回收池5连通；变压渣斗3底部设有排渣口，上部设有液体出口，排渣口和液体出口分别与回收池5连通；回收池5通过第一泵A与高压渣斗2连通；清水补给池6与高压渣斗2连通。
[0023]本实用新型实施例提供的催化剂回收系统中，在对催化气化炉的灰渣进行催化剂回收时，首先将高压渣斗与变压渣斗中预注入回收溶液，然后启动第一泵，以使催化剂溶解在回收溶液中形成为催化剂溶液，催化剂溶液依次流经高压渣斗、变压渣斗上部的液体出口、回收池、第一泵，最后回流到高压渣斗中构成第一循环，同时清水补给池向高压渣斗中注入清水，以保证催化剂溶液的浓度适宜，从而在连续的第一循环中，催化剂被溶解，而残渣沉积在变压渣斗中；将高压渣斗与变压渣斗之间的阀门关闭，使催化剂溶液依次流经高压渣斗、回收池、第一泵，最后回流到高压渣斗中构成第二循环，与此同时控制残渣通过变压渣斗底部的排渣口，排入回收池中。由此分析可知，含有催化剂的高温炉渣从催化气化炉落入高压渣斗，并在回收溶液中溶解形成为催化剂溶液，同时，未溶解的残渣沉积在变压渣斗中，并通过回收池进行排出，因此本实用新型实施例提供的回收系统可以连续的回收催化剂；另外在排渣操作时，通过控制使催化剂溶液在第二循环中流动，保证催化气化炉的连续生产、连续排渣，进而能够将两种工艺设置在同一系统中，简化了煤制天然气工艺，提高了生产效率；而且，本实施例中利用循环水洗的方式回收催化剂，降低了水耗及能耗。
[0024]此处需要补充的是，在排渣的过程中，为了保证系统的连续稳定运行，需要控制催化剂溶液的循环流动从第一循环切换至第二循环，即在排渣的过程中，保证催化剂溶液不再流经变压渣斗。具体地，在实现该过程时，通常可以在相应连通的管路上设置阀门，并通过人工或自动控制阀门的开启来实现。具体可以为，高压渣斗2与变压渣斗3之间的管路上通常设有阀一 a，变压渣斗3的液体出口与回收池5之间的管路上设有阀二 b，变压渣斗3的排渣口与回收池5之间的管路上设有阀六f，高压渣斗与回收池之间的管路上设有阀七go从而，在第一循环时，通过控制阀一 a、阀二 b开启，阀六f、阀七g关闭，保证催化剂溶液在第一循环中连续流动，同时残渣沉积在变压渣斗3底部；在第二循环时，通过控制阀一 a、阀二 b关闭，阀六f、阀七g开启，保证催化剂溶液在第二循环中连续流动，同时残渣通过排渣口排到回收池中，从而保证催化气化炉的连续生产、连续排渣。
[0025]其中，对于其它相连通的部件之间的管路可以为常通管道，也可以在相应管路上设置阀门，以方便控制催化剂回收系统的进行等。
[0026]其中，如图1所示，催化剂回收系统还可以包括换热器4，该换热器4同时与高压渣斗2、变压渣斗3以及回收池5相连通，即从高压渣斗2中、变压渣斗3的液体出口中流出的催化剂溶液均通过换热器4流到回收池中，从而通过换热器4控制与高温炉渣接触过的高温催化剂溶液冷却，并维持在80至100摄氏度范围内，使碱金属溶解效果较佳，且方便后续使用等。另外，换热器4还可以对高压渣斗2及变压渣斗3进行降温，从而保证整个回收系统的温度不宜过高，以延长回收系统的使用寿命。
[0027]在回收系统中连接了换热器4之后，可以将阀二 b设在变压渣斗3的液体出口与换热器4之间的管路上、将阀七g设在高压渣斗2与换热器4之间的管路上，便于独立单独控制。
[0028]需要补充说明，本实施例中优选在相连接的管路上设置阀门，来更好的控制催化剂回收系统的运行。具体参考图1，在回收池5与第一泵A之间的管路上设有阀三c，第一泵A与高压渣斗2之间的管路上设有阀四d，从而可以通过控制阀三c、阀四d的开启程度，来控制催化剂溶液的流动量、流动速率等。
[0029]其中，清水补给池6与高压渣斗2连接的管路上可以设有阀八h，通常阀八h为常开阀门，以充分保证催化剂溶液的浓度适宜。优选地，如图1所示，清水补给池6通过管道连接在第一泵A与高压渣斗2之间的管路上，且阀八h设在上述管道上，便于独立控制等。当在催化剂溶液的第一循环中，由于流经第一泵A的催化剂溶液浓度较高，为40%的近饱和浓溶液，此时继续溶解催化剂颗粒的能力有限(易饱和)，因此需要控制阀八h开启并向回收系统中补充清水(少量)，使回收溶液的浓度降低，以维持一定的浓度差来提高回收溶液的溶解能力，从而提高回收效率。当在催化剂溶液的第二循环中，回收系统暂时主要是进行清渣操作，因此需要将流经第一泵A的催化剂溶液的浓度基本保持不变，以供后续继续进行排渣操作时回收催化剂使用，因此可以控制阀八h开启的程度较小。当然，回收系统中新鲜水的具体补充量可以根据生产规模及工艺条件等实际情况进行确定及调节，以尽可能达到最闻的回收效率。
[0030]具体在应用时，回收池5既要保证催化剂溶液的连续流动，还需要完成残渣的排出。鉴于此，如图1所示，回收池5可以包括至少一个沉降池51和至少两个清液池52，其中，变压渣斗3、换热器4均与沉降池51相连通，第一泵A与清液池52相连通。在第一循环时，催化剂溶液首先流至回收池5的沉降池51中，并优选通过溢流的方式流到清液池52中，再从清液池52中流入第一泵A、高压渣斗2中，与此同时，残渣沉积在变压渣斗3中；在第二循环时，高压渣斗2中的催化剂溶液通过换热器4直接流至沉降池51中，并通过溢流的方式流到清液池52中；于此同时，变压渣斗3中的残渣直接沉入沉降池51的底部，并通过与沉降池51底部连通的残渣排出装置，排出到回收系统外。本实施例中清液池52优选为两个，且两个清液池52可以设置在沉降池51的同侧，且为了方便工业制造生产及回收系统的整体管路排布，两个清液池52在沉降池51的两侧对称设置。
[0031]其中，沉降池51和清液池52之间相隔开，并通过在上端设置溢流通道完成导通；也可以如图1所示，沉降池51和清液池52上部导通，中下部通过隔板分隔，从而残渣可以沉入沉降池51底部，催化剂溶液可以从沉降池51上部沿箭头所示方向溢流至清液池52中，即沉降池51中的催化剂溶液液位高于隔板后溢流而入，进而实现渣液分离。上述每个清液池52均连通有一个阀三C，在同一时刻，仅一个上述清液池52的阀三c开启，即在回收系统中，两个清液池52是交替使用的，同一时刻只有一个清液池52及其阀三c处于工作状态。其中，如若根据实际情况需要设置多个清液池52时，应注意合理分布并合理布管。设置清液池52是为了方便从沉降池51中溢流出来的催化剂溶液(可能尚且含有少量渣灰)进行二次沉降，减小渣灰对催化剂溶液性能的影响；另一方面，由于清液池52需要保持较平稳的状态，以保证上层的催化剂溶液的低渣灰含量，因此不能频繁的对清液池52进行清理，从而设置至少两个清液池52，可以在长时间运行后，对其中某一个清液池52底部进行清理的同时，另外的清液池52可以交替使用，不影响回收系统的整体运行。
[0032]实际应用时，如图1所示，本实施例提供的催化剂回收系统还可以包括第二泵B以及催化剂负载设备8 ;回收池5通过第二泵B与催化剂负载设备8相连通。具体可以为，回收池5的清液池52与第二泵B相连通，且在两者相连通的管路上设有阀五e，从而清液池52中的催化剂经过第二泵B流至催化剂负载设备8中，与原煤进行混合干燥后，再催化气化反应使用，以实现催化剂的回收与煤的催化气化反应同时进行，简化了煤制天然气工艺。其中，在清液池52包括有两个时，每个清液池52均连通有一个阀三c和阀五e，在同一时刻，仅一个上述清液池52的阀三c和阀五e开启，即在回收系统中，两个清液池52是交替使用的，同一时刻只有一个清液池52及其阀三C、阀五e处于工作状态。
[0033]其中，变压渣斗3还可以连通有储液罐7，该储液罐7中可以预注有催化剂溶液，从而当在第二循环时，通过储液罐7向变压渣斗3中注入其内的催化剂溶液，将变压渣斗3中侧壁上残留的炉渣冲洗并一起进入回收池5中。当然，在实际应用中，也可以采用其它方式或水源对变压渣斗3进行冲洗，即储液罐7中预存有其他冲洗液。优选地，如图2所示，储液罐7通过第一泵A与回收池5的清液池52相连通，即储液罐7通过管道连在第一泵A与高压渣斗2之间的管路上，且上述管道上可以设有阀九i，同时储液罐7与变压渣斗3之间的管路上可以设有阀十j。在催化剂溶液的第一循环中，控制单元可以控制上述阀九i开启、阀十j关闭，以使第一泵A可以将催化剂溶液注入储液罐7中并存储，具体地，储液罐7中可以设有与控制单元连接的液位检测器，从而保证储液罐7中存储适量溶液后，及时关闭阀九i ;在催化剂溶液的第二循环中，当变压渣斗3中的炉渣已全部通过阀六f落入沉降池51中后，控制单元可以控制阀九i关闭、阀十j开启，以使储液罐7中存储的催化剂溶液进入变压渣斗3中。
[0034]此处需要说明的是:在实际应用时，高压渣斗2与变压渣斗3中预注入的回收溶液即为上述催化剂溶液，从而保证回收系统中液体循环的稳定性。其中，预注入的催化剂溶液的浓度可以较小，以减少清水的使用量。其中，回收系统中的第一泵A及第二泵B均为水泵，从而保证回收系统中的催化剂液体的循环流动。
[0035]下面借助图1对上述实施例描述的催化剂回收系统的工作过程进行详细的说明。
[0036]如图1所示，控制单元控制阀一 a至阀五e和阀八h，以及第一泵A和第二泵B开启，在煤的催化气化过程中，含有催化剂颗粒的高温炉渣从催化气化炉I落入高压渣斗2，然后被连续循环的催化剂溶液带入到变压渣斗3中，在此过程中，高压渣斗2及变压渣斗3中的炉渣不断与循环的催化剂溶液混合，其中灰渣中的催化剂溶解在催化剂溶液中，从而达到催化剂回收的目的，同时大量残渣由于不溶解便停留在变压渣斗3中；少量残渣和催化剂溶液的混合物，经换热器4进入沉降池51中沉降分离后，残渣沉入沉降池51底部，催化剂溶液从上部溢流至清液池52中，从而实现渣液分离。溢流至清液池52的催化剂溶液一部分通过第一泵A进入回收系统的第一循环中，继续与高温炉渣溶解进行催化剂回收；另一部分通过第二泵B进入催化剂负载设备8中，用以制配煤制天然气所需的原料煤。
[0037]上述第一循环中，残渣沉积在变压渣斗中，这之后执行清渣操作，控制单元控制阀一 a和阀二 b关闭，阀七g开启，此时催化剂溶液经过第一泵A进入高压渣斗2及换热器4后回到沉降池51，形成一个新的循环(第二循环)；同时控制单元控制阀六f开启，变压渣斗3中的残渣落入回收池5中，从而后续在回收池5中的沉降池51和清液池52的分隔下，实现渣液分离；此时残渣沉入沉降池51的底部并排出回收系统，上部的催化剂溶液溢流到清液池52后，一部分用来循环回收催化剂，另一部分用来配煤。
[0038]此处需要说明的是，由于煤的催化气化过程是连续的，且高压渣斗2及变压渣斗3需要一直冷却，因此为了尽量避免第一泵A和第二泵B的状态发生改变，维持回收系统的稳定性，从而需要在排渣过程与清渣过程转换时形成两个不同的催化剂溶液循环回路。
[0039]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种催化剂回收系统，其特征在于，包括高压渣斗、变压渣斗、回收池、第一泵和清水补给池； 所述高压渣斗与所述变压渣斗、回收池连通；所述变压渣斗底部设有排渣口，上部设有液体出口，所述排渣口和液体出口分别与所述回收池连通；所述回收池通过所述第一泵与所述高压渣斗连通；所述清水补给池与所述高压渣斗连通。
2.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述催化剂回收系统还包括换热器，所述换热器同时与所述高压渣斗、变压渣斗及回收池相连通。
3.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述回收池包括至少一个沉降池和至少两个清液池； 所述高压渣斗、所述排渣口和所述液体出口分别与所述回收池的沉降池连通；所述第一泵与所述回收池的清液池连通。
4.根据权利要求3所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述沉降池与所述清液池通过上端设置的溢流通道相导通。
5.根据权利要求3所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述沉降池的底部连通有残渣排出装置。
6.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述催化剂回收系统还包括第二泵以及催化剂负载设备； 所述回收池通过所述第二泵与所述催化剂负载设备相连通。
7.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述高压渣斗与变压渣斗、回收池连通的管路上分别设有阀门；所述变压渣斗的排渣口和液体出口与所述回收池连通的管路上分别设有阀门。
8.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述变压渣斗还连通有储液罐。
9.根据权利要求3所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述储液罐还通过所述第一泵与所述清液池相连通。
10.根据权利要求1所述的催化剂回收系统，其特征在于，所述清水补给池通过管道连接在所述第一泵与所述高压渣斗之间的管路上。
【文档编号】C10L3/08GK204097427SQ201420380368
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】湛月平, 宋新朝, 裴增楷, 李克忠, 武恒, 金亚丹 申请人:新奥科技发展有限公司