[發明專利]一種二氧化碳-水-醇體系回收堿金屬催化劑的方法

在審

• 申請號: 201811061937.4
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109107595A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 王志青;梅艷鋼;黃戒介;房倚天;張永奇;劉哲語;李俊國;李莉;李翔宇;聶偉;余中亮;宋雙雙
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J27/232
• 分類號: B01J27/232;B01J23/04;C10J3/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

一種二氧化碳?水?醇體系回收堿金屬催化劑的方法，該方法將催化氣化殘渣中的水溶及水不溶性堿金屬通過二氧化碳?水?醇體系浸取，實現不溶性堿金屬的回收。通過向水熱反應體系中加入醇提高二氧化碳在水中的溶解度，從而提高二氧化碳在水熱解離過程的酸性，加快了氣化殘渣中不溶性堿金屬浸出的速率和程度。本發明具有堿金屬回收率高、浸出條件溫和、環境友好的優點。

技術領域

本發明屬于煤催化氣化技術領域，涉及一種催化氣化堿金屬催化劑的回收方法。

背景技術

煤氣化是實現煤炭清潔高效利用的重要技術，是煤化工的龍頭技術，而催化氣化具有氣化反應溫度低、氣化反應速率快、可調節氣體組成、熱效率和煤氣熱值較高等優點，因而，催化氣化受到研究人員的廣泛關注。催化氣化的催化劑主要為堿金屬、堿土金屬和過渡金屬，其中，催化作用較好的主要為堿金屬催化劑。但堿金屬的加入提高了催化氣化的成本，同時，含堿氣化殘渣的排放會對環境產生潛在的危害，因此，催化氣化殘渣中的堿金屬催化劑必須回收再利用。

堿金屬催化劑在催化氣化過程的形態變化關系到其回收方法和效果，而堿金屬催化劑在催化氣化過程主要以兩種形態存在：水溶性堿金屬和水不溶性堿金屬。水溶性堿金屬可以通過水浸取實現堿金屬催化劑的部分回收。在催化氣化過程中，堿金屬會與煤中硅鋁礦物質反應，生成不溶于水的硅鋁酸鹽與霞石類化合物，同時，部分堿金屬還會與煤焦中的碳反應，生成與碳基結合的堿金屬，這部分堿金屬同樣很難通過水溶實現堿金屬的回收。為此，研究人員對氣化殘渣中堿金屬回收做了大量工作。巨點能源公司（GPE）開發了一種水熱加二氧化碳浸取（以下簡稱為水熱二氧化碳浸取）回收堿金屬催化劑的方法（CN1019100373 A），該方法實現了水不溶性堿金屬的部分回收；朱艷芳公開了一種煤催化氣化催化劑回收技術（CN 107115896 A），該方法采用微波消解-離心水洗實現堿金屬催化劑的回收；新奧能源開發了含Ca消解法以回收氣化殘渣中的堿金屬（CN 108067216 A）。但二氧化碳在水中的溶解度相對較小，水熱二氧化碳浸取法受二氧化碳溶解度限制，浸出速率較慢。而消解法能耗較高，同時產生大量含Ca廢渣。因此從總體上來說，現有的堿金屬回收方法存在能耗高、廢渣產量大和催化劑回收率較低的缺點，因而，開發一種環境友好、能耗低、催化劑回收率高的堿金屬回收方法對于催化氣化的工業應用十分必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種環境友好、能耗低、催化劑回收率高的二氧化碳-水-醇體系回收堿金屬催化劑的方法。

本發明是催化氣化所得催化氣化殘渣利用二氧化碳-水-醇體系，通過醇提高二氧化碳在水中的溶解能力，利用二氧化碳強化水對堿金屬的溶解，從而提高堿金屬催化劑的浸取和回收率，實現堿金屬催化劑回收。

本發明二氧化碳-水-醇體系回收堿金屬催化劑的方法，包括如下步驟：

（1）含有堿金屬催化氣化殘渣與水與醇的混合溶液，在二氧化碳壓力為0.1-5MPa，40-220℃條件下，浸取5-120min；

（2）催化氣化殘渣與水和醇的混合物過濾后，得到含有堿金屬的溶液與堿金屬浸出殘渣，實現堿金屬催化劑的回收。

所述步驟（1）中堿金屬催化劑為含有Na、K的鹽或堿。

所述步驟（1）中殘渣為含碳的殘渣或碳轉化完全的灰渣。

所述步驟（1）中醇為甲醇、乙醇、乙二醇或丙醇等低碳醇。

所述步驟（1）中水與醇的混合溶液中醇的質量含量為1-50wt%。

所述步驟（1）中水醇溶液與催化氣化殘渣質量比為5-100：1。

本發明的優點與技術效果如下：

1、堿金屬催化劑的回收率較高，浸出條件較為溫和，能耗低；

2、堿金屬以碳酸鹽形式回收，保證回收的催化劑具有良好的催化作用；