[发明专利]对催化剂分区块加热防止碳酸盐中毒的方法及系统

说明书

本发明涉及工业催化剂应用领域，即对催化剂分区块加热防止碳酸盐中毒的方法及系统。主要用于防止催化剂碳酸盐中毒。其步骤如下：（1）将催化剂箱体的全部截面积分成多个区块或几十个或几百个区块。（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行循环加热。（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。其系统是加热装置布置在水平轨道上。加热装置包括一个电机带动的动力凸轮及架体，动力凸轮轴侧面带有一个弓形吊臂，弓形吊臂连接上下两端不封闭的加热桶。将催化剂分区块分时段逐域加热，只用一个或数个加热器，耗电低，经济合理。

技术领域

本发明涉及工业催化剂应用领域，即对催化剂分区块加热防止碳酸盐中毒的方法及系统。为防止催化剂碳酸盐中毒，采用催化剂分区块分时段加热方法及系统。不仅适用于垃圾焚烧锅炉、生物质锅炉、燃煤锅炉，催化CO、CO₂、和碳氢化合物，防止催化剂碳酸盐中毒，也可适用于化工工业、化肥工业、石油炼制工业去除催化剂的碳酸盐中毒。

背景技术

在现有技术中，20世纪下半叶以来，由于催化科学和技术的飞速发展，使得各种催化剂不断地渗透于化工工业、化肥工业、石油炼制工业和环保产业等诸多领域。其中，涉及固体非贵金属催化剂催化反应含有或CO，或CO2，或一种、多种碳氢化合物以及这几类气体的混合气体时，处于低温反应（350℃以下）时，都不可避免地遇到碳酸盐中毒问题。

目前，国内外就催化剂碳酸盐中毒问题都是从两个方面来解决的。一是使用贵金属催化剂。因为贵金属催化剂对碳酸盐的解附能力要远远高于非贵金属。例如，中国科技大学路军岭带领科研团队在世界范围内率先研发成功Fe(OH)3-Pt低温催化剂，解决了氢燃料电池电极低温催化CO带来的碳酸盐中毒问题。论文在2019年1月31日发表在《自然》期刊上。Pt金属元素几千元一克，使用氢燃料电池电极上，其成本是可以接受的，或者使用在高档汽车催化剂上，也是可以接受的。但是绝大多数的工业催化剂，规模很大，成本无法接受。二是提高催化反应温度。比如，汽车发动机刚启动温度低一点，很快达到七、八百摄氏度以上，即使不用贵金属元素，高温很容易解附碳酸盐，不会产生碳酸盐中毒。但是，通过提高反应温度对催化数量庞大的气体来说，电耗量巨大其成本无法接受。六、七百吨的垃圾焚烧锅炉或生物质锅炉或燃煤锅炉，其温度都在三百摄氏度以上，甚至六、七百摄氏度。这样的温度，完全可以解附碳酸盐。但对于尚未经过脱硫除尘的锅炉含碳类废气进行催化，很容易导致硫中毒、砷中毒和许许多多碱土元素中毒。如果对废气先行脱硫除尘，又会使废气温度降低至80－130℃。重新把巨量的废气加热到350℃左右（通常是碳酸盐解附的起始温度），电耗十分巨大。以六百吨锅炉为例，每小时废气量为近百万米³，从120℃加热到350℃的耗电成本是无法接受的。无数专家、学者发表论文，对锅炉废气中的CO、二噁英、苯系物、多环芳烃、VOC等有毒有害含碳类气体，使用催化剂短时间内去除效率是最好的，但是面对碳酸盐中毒，无论是使用贵金属催化剂，还是提高反应温度在成本上都是不可接受的。尽管论文数量成千上万，但是真正在工程上落地看不见，根本问题在于没有找到防止催化剂碳酸盐中毒的有效方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种经济有效的对催化剂分区块加热防止碳酸盐中毒的方法及系统。

本发明的技术解决方案是：对催化剂分区块加热防止碳酸盐中毒的方法，其特征在于步骤如下：

（1）将催化剂箱体的全部截面积分成多个区块或几十个或几百个区块。

（2）采用加热装置对每个区块单独逐个进行循环加热（在催化剂截面积特别巨大的情况下，可以分为几个大的区域，每个区域一个加热装置，对各自区域内的区块进行循环加热。在加热装置上携带氢气罐和蒸汽罐，在加热同时喷氢和喷汽，便于碳酸盐解附）。

（3）将与催化反应的废气加热至适合碳酸盐瞬间被解附的温度。

上述方案中，

在不加氢不加汽情况下，加热温度为350℃左右（300－350℃），在系统加氢加汽情况下加热温度为200－300℃。