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CN106238443B - 一种二旋飞灰的处理方法 - Google Patents

一种二旋飞灰的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及飞灰处理技术领域，尤其涉及一种二旋飞灰的处理方法。能够提高所述二旋飞灰的碳转化率，同时，还能够对所述二旋飞灰中携带的催化剂实现高效回收。克服了现有技术中二旋飞灰难以回到气化炉中进行再次燃烧而使得碳转化率降低以及环境污染严重的缺陷。一种二旋飞灰的处理方法，包括：步骤1)在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理，同时，所述二旋飞灰携带的催化剂与所述消解剂发生离子交换反应，获得含有可溶性催化剂的灰渣；步骤2)将所述含有可溶性催化剂的灰渣进行水洗处理，对所述可溶性催化剂进行回收。本发明实施例用于对二旋飞灰的处理。

Description

一种二旋飞灰的处理方法
技术领域
本发明涉及飞灰处理技术领域，尤其涉及一种二旋飞灰的处理方法。
背景技术
在煤催化气化工艺中，气化炉的出口通常设置至少两级旋风处理器，用于对煤催化气化反应中产生的飞灰进行回收气化以提高碳转化率，一级旋风处理器所分离的飞灰颗粒较大，能够直接返回气化炉中进行二次气化，而二级旋风处理器所分离的飞灰颗粒较细(通常小于等于0.2mm)，由于气化炉中的高压环境，二旋飞灰在返回气化炉中进行二次气化时返料困难，且反应性差，常常会造成飞灰在气化炉中的无效循环而被排至气化炉的外部；同时，二旋飞灰中有大量钾催化剂需要进行回收，由于二旋飞灰的颗粒细、碳含量高，与水的浸润性差，难以实现飞灰中催化剂的回收，这样，在飞灰被直接排放时使得煤催化气化的碳转化率低以及环境污染严重的后果。
急需一种二旋飞灰的处理方法以提高煤催化气化的碳转化率，并减少环境污染。
发明内容
本发明的实施例提供一种二旋飞灰的处理方法，能够提高所述二旋飞灰的碳转化率，同时，还能够对所述二旋飞灰中携带的催化剂实现高效回收。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种二旋飞灰的处理方法，包括：
步骤1)在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理，同时，所述二旋飞灰携带的催化剂与所述消解剂发生离子交换反应，获得含有可溶性催化剂的灰渣；
步骤2)将所述含有可溶性催化剂的灰渣进行水洗处理，对所述可溶性催化剂进行回收。
优选的，所述在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理具体包括：
将载氧剂与所述二旋飞灰在通有所述消解剂和所述气化剂的还原反应器中发生还原反应，并所述载氧剂通过氧化反应进行再生。
可选的，所述载氧剂在通过氧化反应进行再生之前还包括：控制所述载氧剂和所述消解剂的粒径不同，将发生还原反应后的载氧剂与所述含有可溶性催化剂的灰渣分离。
优选的，所述载氧剂包括载氧化合物和载体。
优选的，所述载氧化合物选自铁氧化物、镍氧化物、铜氧化物和硫酸钙中的一种或者几种。
进一步的，所述载氧剂还包括分散于所述载氧化合物中的稀土金属。
优选的，所述载体为尖晶石载体。
优选的，所述消解剂的粒径小于等于0.2mm，所述载氧剂的粒径为1-2mm。
可选的，所述还原反应的温度为800-950℃，时间为10-30min。
优选的，所述载氧剂通过氧化反应进行再生的温度为850-1000℃。
优选的，所述载氧剂通过氧化反应进行再生所采用的氧化剂为空气或者水蒸汽。
本发明实施例提供了一种二旋飞灰的处理方法，由于二旋飞灰颗粒较细，含碳量高，通过化学链燃烧技术对所述二旋飞灰进行处理，能够使所述二旋飞灰在化学链燃烧反应器中与载氧剂接触进行反应，所述载氧剂将空气中的氧传递到所述二旋飞灰中，将所述二旋飞灰氧化为二氧化碳，这时，由于消解剂具有固碳和固硫的作用，能够促使反应向二氧化碳的方向移动，提高碳转化率，同时，所述二旋飞灰中的催化剂在高温下能够与所述消解剂发生离子交换反应，从而能够将所述二旋飞灰中的不可溶性催化剂转化为可溶性催化剂，从而能够通过水洗对催化剂进行回收，减少环境污染。克服了现有技术中二旋飞灰难以回到所述气化炉中进行再次燃烧而使得碳转化率降低以及环境污染严重的缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种二旋飞灰的处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的一种二旋飞灰的处理方法进行详细描述。
本发明实施例提供一种二旋飞灰的处理方法，包括：
步骤1)在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理，同时，所述二旋飞灰携带的催化剂与所述消解剂发生离子交换反应，获得含有可溶性催化剂的灰渣；
步骤2)将所述含有可溶性催化剂的灰渣进行水洗处理，对所述可溶性催化剂进行回收。
化学链燃烧的基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧剂的作用分解为2个气固反应，燃料与空气无需接触，由载氧剂将空气中的氧传递到燃料中。
本发明实施例提供了一种二旋飞灰的处理方法，由于二旋飞灰颗粒较细，含碳量高，通过化学链燃烧技术对所述二旋飞灰进行处理，能够使所述二旋飞灰在化学链燃烧反应器中与载氧剂接触进行反应，所述载氧剂将空气中的氧传递到所述二旋飞灰中，将所述二旋飞灰氧化为二氧化碳，这时，由于消解剂具有固碳和固硫的作用，能够促使反应向二氧化碳的方向移动，提高碳转化率，同时，所述二旋飞灰中的催化剂在高温下能够与所述消解剂发生离子交换反应，从而能够将所述二旋飞灰中的不可溶性催化剂转化为可溶性催化剂，从而能够通过水洗对催化剂进行回收，减少环境污染。克服了现有技术中二旋飞灰难以回到所述气化炉中进行再次燃烧而使得碳转化率降低以及环境污染严重的缺陷。
其中，对所述消解剂的种类不做限定，只要能够起到固碳和固硫的作用即可。
优选的，所述消解剂选自氧化钙、氢氧化钙、硝酸钙、氧化镁、氢氧化镁和硝酸镁中的一种或几种。
本发明的一实施例中，所述在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理具体包括：
将载氧剂与所述二旋飞灰在通有所述消解剂和所述气化剂的还原反应器中发生还原反应，并将所述载氧剂通过氧化反应进行再生。
通过在所述还原反应器中通入所述消解剂和所述气化剂，所述二旋飞灰与所述载氧剂发生还原反应时，由于所述消解剂具有固碳和固硫的作用，能够促使所述二旋飞灰和所述载氧剂向二氧化碳生成的方向移动，提高碳转化率，同时，所述气化剂还能够与反应生成的二氧化碳发生反应生成甲烷，在反应完成之后，通过将发生还原反应后的载氧剂通过氧化反应进行再生，能够实现化学链燃烧中载氧剂的循环利用。
本发明的一实施例中，所述还原反应的温度为800-950℃，时间为10-30min。温度过高或者过低都不利于提高所述二旋飞灰的碳转化率，所述还原反应的时间长短直接影响所述消解剂与所述二旋飞灰携带的催化剂之间的离子交换反应，时间过短离子交换反应进行不充分，时间过长浪费工时。
本发明的又一实施例中，所述载氧剂通过氧化反应进行再生的温度为850-1000℃。
其中，对所述载氧剂通过氧化反应进行再生所采用的氧化剂不做限定，只要能够为所述载氧剂提供氧即可。
本发明的又一实施例中，所述载氧剂通过氧化反应进行再生所采用的氧化剂为空气或者水蒸汽。通过空气对所述载氧剂进行氧化，所获得的热量可以用于获得过热蒸汽，所述过热蒸汽可作为气化剂通入所述还原反应器中。通过水蒸气对所述载氧剂进行氧化能够副产氢气。
本发明的又一实施例中，所述载氧剂在通过氧化反应进行再生之前还包括：控制所述载氧剂和所述消解剂的粒径不同，将发生还原反应后的载氧剂与所述含有可溶性催化剂的灰渣分离。
需要说明的是，在所述还原反应器中，所述二旋飞灰与所述载氧剂发生还原反应得到灰渣，所述消解剂与所述二旋飞灰携带的催化剂发生离子交换反应，将不可溶性催化剂转化为可溶性催化剂，由于所述二旋飞灰的粒径较小，通过控制所述载氧剂和所述消解剂的粒径不同，例如，使所述消解剂的粒径与所述二旋飞灰的粒径相当，使所述载氧剂的粒径大于所述消解剂的粒径，能够在发生还原反应之后通过粒径不同将所述载氧剂与所述含有可溶性催化剂的灰渣进行分离，实现化学链燃烧中载氧剂的再生与循环。
其中，对所述消解剂和所述载氧剂的粒径均不做限定，只要能够根据粒径不同实现分离即可。
本发明的一实施例中，所述消解剂的粒径小于等于0.2mm，所述载氧剂的粒径为1-2mm。
由于所述二旋飞灰的粒径通常小于等于0.2mm，因此，控制所述消解剂的粒径小于等于0.2mm，所述载氧剂的粒径为1-2mm，能够实现所述载氧剂与所述含有可溶性催化剂的灰渣的分离。
其中，对所述载氧剂不做限定，所述载氧剂可以为具有载氧作用的物质，也可以为通过将具有载氧作用的物质负载在载体上形成的。
本发明的一实施例中，所述载氧剂包括载氧化合物和载体。其中，所述载氧化合物为真正载氧的物质，所述载体为所述载氧剂的骨架。
本发明的又一实施例中，所述载氧化合物选自铁氧化物、镍氧化物、铜氧化物和硫酸钙中的一种或者几种。这几种载氧化合物为最为常用的载氧化合物，具有优异的性能。
本发明的一实施例中，所述载氧剂还包括分散于所述载氧化合物中的稀土金属。通过在所述载氧化合物中添加稀土金属，能够提高所述载氧剂释放氧和传递氧的能力。
其中，所述稀土金属优选为铈、镧等。铈、镧具有良好的氧化还原特性，能够起到很好的传递氧的作用，在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。并且，可以提高催化剂的热稳定性和机械强度。
其中，对所述载体的种类不做限定，所述载体可以为具有多孔结构的蜂窝形载体，也可以为其他载体。
本发明的一实施例中，所述载体为尖晶石载体。尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，是一类矿物的总称，因为含有镁、铁、锌、锰等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。由于尖晶石坚硬，具有较高的熔点以及良好的耐火度，采用尖晶石作为载氧化合物的载体，能够提高所述载氧剂的机械性能和寿命。
优选的，所述尖晶石载体为含有硅、铝的复合尖晶石载体。复合尖晶石载体具有较高的晶格破坏温度，因此耐热性强，热稳定性高。此外，复合尖晶石具有良好的抗水合能力，机械强度高，不易粉碎。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种二旋飞灰的处理方法，其特征在于，包括：
步骤1)在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理，同时，所述二旋飞灰携带的催化剂与所述消解剂发生离子交换反应，获得含有可溶性催化剂的灰渣；所述消解剂包括氧化钙、氢氧化钙、硝酸钙、氧化镁、氢氧化镁和硝酸镁中的一种或几种；
步骤2)将所述含有可溶性催化剂的灰渣进行水洗处理，对所述可溶性催化剂进行回收。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，
所述在消解剂和气化剂的存在下，将所述二旋飞灰作为燃料通过化学链燃烧进行处理具体包括：
将载氧剂与所述二旋飞灰在通有所述消解剂和所述气化剂的还原反应器中发生还原反应，并将所述载氧剂通过氧化反应进行再生。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧剂在通过氧化反应进行再生之前还包括：控制所述载氧剂和所述消解剂的粒径不同，将发生还原反应后的载氧剂与所述含有可溶性催化剂的灰渣分离。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧剂包括载氧化合物和载体。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧化合物选自铁氧化物、镍氧化物、铜氧化物和硫酸钙中的一种或者几种。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧剂还包括分散于所述载氧化合物中的稀土金属。
7.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，
所述载体为尖晶石载体。
8.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，
所述消解剂的粒径小于等于0.2mm，所述载氧剂的粒径为1-2mm。
9.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
所述还原反应的温度为800-950℃，时间为10-30min。
10.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧剂通过氧化反应进行再生的温度为850-1000℃。
11.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
所述载氧剂通过氧化反应进行再生所采用的氧化剂为空气或者水蒸汽。
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