[发明专利]一种二氧化碳-水-醇体系回收碱金属催化剂的方法

说明书

一种二氧化碳‑水‑醇体系回收碱金属催化剂的方法，该方法将催化气化残渣中的水溶及水不溶性碱金属通过二氧化碳‑水‑醇体系浸取，实现不溶性碱金属的回收。通过向水热反应体系中加入醇提高二氧化碳在水中的溶解度，从而提高二氧化碳在水热解离过程的酸性，加快了气化残渣中不溶性碱金属浸出的速率和程度。本发明具有碱金属回收率高、浸出条件温和、环境友好的优点。

技术领域

本发明属于煤催化气化技术领域，涉及一种催化气化碱金属催化剂的回收方法。

背景技术

煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要技术，是煤化工的龙头技术，而催化气化具有气化反应温度低、气化反应速率快、可调节气体组成、热效率和煤气热值较高等优点，因而，催化气化受到研究人员的广泛关注。催化气化的催化剂主要为碱金属、碱土金属和过渡金属，其中，催化作用较好的主要为碱金属催化剂。但碱金属的加入提高了催化气化的成本，同时，含碱气化残渣的排放会对环境产生潜在的危害，因此，催化气化残渣中的碱金属催化剂必须回收再利用。

碱金属催化剂在催化气化过程的形态变化关系到其回收方法和效果，而碱金属催化剂在催化气化过程主要以两种形态存在：水溶性碱金属和水不溶性碱金属。水溶性碱金属可以通过水浸取实现碱金属催化剂的部分回收。在催化气化过程中，碱金属会与煤中硅铝矿物质反应，生成不溶于水的硅铝酸盐与霞石类化合物，同时，部分碱金属还会与煤焦中的碳反应，生成与碳基结合的碱金属，这部分碱金属同样很难通过水溶实现碱金属的回收。为此，研究人员对气化残渣中碱金属回收做了大量工作。巨点能源公司（GPE）开发了一种水热加二氧化碳浸取（以下简称为水热二氧化碳浸取）回收碱金属催化剂的方法（CN1019100373 A），该方法实现了水不溶性碱金属的部分回收；朱艳芳公开了一种煤催化气化催化剂回收技术（CN 107115896 A），该方法采用微波消解-离心水洗实现碱金属催化剂的回收；新奥能源开发了含Ca消解法以回收气化残渣中的碱金属（CN 108067216 A）。但二氧化碳在水中的溶解度相对较小，水热二氧化碳浸取法受二氧化碳溶解度限制，浸出速率较慢。而消解法能耗较高，同时产生大量含Ca废渣。因此从总体上来说，现有的碱金属回收方法存在能耗高、废渣产量大和催化剂回收率较低的缺点，因而，开发一种环境友好、能耗低、催化剂回收率高的碱金属回收方法对于催化气化的工业应用十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好、能耗低、催化剂回收率高的二氧化碳-水-醇体系回收碱金属催化剂的方法。

本发明是催化气化所得催化气化残渣利用二氧化碳-水-醇体系，通过醇提高二氧化碳在水中的溶解能力，利用二氧化碳强化水对碱金属的溶解，从而提高碱金属催化剂的浸取和回收率，实现碱金属催化剂回收。

本发明二氧化碳-水-醇体系回收碱金属催化剂的方法，包括如下步骤：

（1）含有碱金属催化气化残渣与水与醇的混合溶液，在二氧化碳压力为0.1-5MPa，40-220℃条件下，浸取5-120min；

（2）催化气化残渣与水和醇的混合物过滤后，得到含有碱金属的溶液与碱金属浸出残渣，实现碱金属催化剂的回收。

所述步骤（1）中碱金属催化剂为含有Na、K的盐或碱。

所述步骤（1）中残渣为含碳的残渣或碳转化完全的灰渣。

所述步骤（1）中醇为甲醇、乙醇、乙二醇或丙醇等低碳醇。

所述步骤（1）中水与醇的混合溶液中醇的质量含量为1-50wt%。

所述步骤（1）中水醇溶液与催化气化残渣质量比为5-100：1。

本发明的优点与技术效果如下：

1、碱金属催化剂的回收率较高，浸出条件较为温和，能耗低；

2、碱金属以碳酸盐形式回收，保证回收的催化剂具有良好的催化作用；