一種二旋飛灰的處理方法與流程
2023-04-23 11:06:36 1
本發明涉及飛灰處理技術領域，尤其涉及一種二旋飛灰的處理方法。
背景技術：
在煤催化氣化工藝中，氣化爐的出口通常設置至少兩級旋風處理器，用於對煤催化氣化反應中產生的飛灰進行回收氣化以提高碳轉化率，一級旋風處理器所分離的飛灰顆粒較大，能夠直接返回氣化爐中進行二次氣化，而二級旋風處理器所分離的飛灰顆粒較細(通常小於等於0.2mm)，由於氣化爐中的高壓環境，二旋飛灰在返回氣化爐中進行二次氣化時返料困難，且反應性差，常常會造成飛灰在氣化爐中的無效循環而被排至氣化爐的外部；同時，二旋飛灰中有大量鉀催化劑需要進行回收，由於二旋飛灰的顆粒細、碳含量高，與水的浸潤性差，難以實現飛灰中催化劑的回收，這樣，在飛灰被直接排放時使得煤催化氣化的碳轉化率低以及環境汙染嚴重的後果。
急需一種二旋飛灰的處理方法以提高煤催化氣化的碳轉化率，並減少環境汙染。
技術實現要素：
本發明的實施例提供一種二旋飛灰的處理方法，能夠提高所述二旋飛灰的碳轉化率，同時，還能夠對所述二旋飛灰中攜帶的催化劑實現高效回收。
為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案：
本發明實施例提供一種二旋飛灰的處理方法，包括：
步驟1)在消解劑和氣化劑的存在下，將所述二旋飛灰作為燃料通過化學鏈燃燒進行處理，同時，所述二旋飛灰攜帶的催化劑與所述消解劑發生離子交換反應，獲得含有可溶性催化劑的灰渣；
步驟2)將所述含有可溶性催化劑的灰渣進行水洗處理，對所述可溶性催化劑進行回收。
優選的，所述在消解劑和氣化劑的存在下，將所述二旋飛灰作為燃料通過化學鏈燃燒進行處理具體包括：
將載氧劑與所述二旋飛灰在通有所述消解劑和所述氣化劑的還原反應器中發生還原反應，並所述載氧劑通過氧化反應進行再生。
可選的，所述載氧劑在通過氧化反應進行再生之前還包括：控制所述載氧劑和所述消解劑的粒徑不同，將發生還原反應後的載氧劑與所述含有可溶性催化劑的灰渣分離。
優選的，所述載氧劑包括載氧化合物和載體。
優選的，所述載氧化合物選自鐵氧化物、鎳氧化物、銅氧化物和硫酸鈣中的一種或者幾種。
進一步的，所述載氧劑還包括分散於所述載氧化合物中的稀土金屬。
優選的，所述載體為尖晶石載體。
優選的，所述消解劑的粒徑小於等於0.2mm，所述載氧劑的粒徑為1-2mm。
可選的，所述還原反應的溫度為800-950℃，時間為10-30min。
優選的，所述載氧劑通過氧化反應進行再生的溫度為850-1000℃。
優選的，所述載氧劑通過氧化反應進行再生所採用的氧化劑為空氣或者水蒸汽。
本發明實施例提供了一種二旋飛灰的處理方法，由於二旋飛灰顆粒較細，含碳量高，通過化學鏈燃燒技術對所述二旋飛灰進行處理，能夠使所述二旋飛灰在化學鏈燃燒反應器中與載氧劑接觸進行反應，所述載氧劑將空氣中的氧傳遞到所述二旋飛灰中，將所述二旋飛灰氧化為二氧化碳，這時，由於消解劑具有固碳和固硫的作用，能夠促使反應向二氧化碳的方向移動，提高碳轉化率，同時，所述二旋飛灰中的催化劑在高溫下能夠與所述消解劑發生離子交換反應，從而能夠將所述二旋飛灰中的不可溶性催化劑轉化為可溶性催化劑，從而能夠通過水洗對催化劑進行回收，減少環境汙染。克服了現有技術中二旋飛灰難以回到所述氣化爐中進行再次燃燒而使得碳轉化率降低以及環境汙染嚴重的缺陷。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的一種二旋飛灰的處理方法的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明實施例提供的一種二旋飛灰的處理方法進行詳細描述。
本發明實施例提供一種二旋飛灰的處理方法，包括：
步驟1)在消解劑和氣化劑的存在下，將所述二旋飛灰作為燃料通過化學鏈燃燒進行處理，同時，所述二旋飛灰攜帶的催化劑與所述消解劑發生離子交換反應，獲得含有可溶性催化劑的灰渣；
步驟2)將所述含有可溶性催化劑的灰渣進行水洗處理，對所述可溶性催化劑進行回收。
化學鏈燃燒的基本原理是將傳統的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒藉助於載氧劑的作用分解為2個氣固反應，燃料與空氣無需接觸，由載氧劑將空氣中的氧傳遞到燃料中。
本發明實施例提供了一種二旋飛灰的處理方法，由於二旋飛灰顆粒較細，含碳量高，通過化學鏈燃燒技術對所述二旋飛灰進行處理，能夠使所述二旋飛灰在化學鏈燃燒反應器中與載氧劑接觸進行反應，所述載氧劑將空氣中的氧傳遞到所述二旋飛灰中，將所述二旋飛灰氧化為二氧化碳，這時，由於消解劑具有固碳和固硫的作用，能夠促使反應向二氧化碳的方向移動，提高碳轉化率，同時，所述二旋飛灰中的催化劑在高溫下能夠與所述消解劑發生離子交換反應，從而能夠將所述二旋飛灰中的不可溶性催化劑轉化為可溶性催化劑，從而能夠通過水洗對催化劑進行回收，減少環境汙染。克服了現有技術中二旋飛灰難以回到所述氣化爐中進行再次燃燒而使得碳轉化率降低以及環境汙染嚴重的缺陷。
其中，對所述消解劑的種類不做限定，只要能夠起到固碳和固硫的作用即可。
優選的，所述消解劑選自氧化鈣、氫氧化鈣、硝酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂和硝酸鎂中的一種或幾種。
本發明的一實施例中，所述在消解劑和氣化劑的存在下，將所述二旋飛灰作為燃料通過化學鏈燃燒進行處理具體包括：
將載氧劑與所述二旋飛灰在通有所述消解劑和所述氣化劑的還原反應器中發生還原反應，並將所述載氧劑通過氧化反應進行再生。
通過在所述還原反應器中通入所述消解劑和所述氣化劑，所述二旋飛灰與所述載氧劑發生還原反應時，由於所述消解劑具有固碳和固硫的作用，能夠促使所述二旋飛灰和所述載氧劑向二氧化碳生成的方向移動，提高碳轉化率，同時，所述氣化劑還能夠與反應生成的二氧化碳發生反應生成甲烷，在反應完成之後，通過將發生還原反應後的載氧劑通過氧化反應進行再生，能夠實現化學鏈燃燒中載氧劑的循環利用。
本發明的一實施例中，所述還原反應的溫度為800-950℃，時間為10-30min。溫度過高或者過低都不利於提高所述二旋飛灰的碳轉化率，所述還原反應的時間長短直接影響所述消解劑與所述二旋飛灰攜帶的催化劑之間的離子交換反應，時間過短離子交換反應進行不充分，時間過長浪費工時。
本發明的又一實施例中，所述載氧劑通過氧化反應進行再生的溫度為850-1000℃。
其中，對所述載氧劑通過氧化反應進行再生所採用的氧化劑不做限定，只要能夠為所述載氧劑提供氧即可。
本發明的又一實施例中，所述載氧劑通過氧化反應進行再生所採用的氧化劑為空氣或者水蒸汽。通過空氣對所述載氧劑進行氧化，所獲得的熱量可以用於獲得過熱蒸汽，所述過熱蒸汽可作為氣化劑通入所述還原反應器中。通過水蒸氣對所述載氧劑進行氧化能夠副產氫氣。
本發明的又一實施例中，所述載氧劑在通過氧化反應進行再生之前還包括：控制所述載氧劑和所述消解劑的粒徑不同，將發生還原反應後的載氧劑與所述含有可溶性催化劑的灰渣分離。
需要說明的是，在所述還原反應器中，所述二旋飛灰與所述載氧劑發生還原反應得到灰渣，所述消解劑與所述二旋飛灰攜帶的催化劑發生離子交換反應，將不可溶性催化劑轉化為可溶性催化劑，由於所述二旋飛灰的粒徑較小，通過控制所述載氧劑和所述消解劑的粒徑不同，例如，使所述消解劑的粒徑與所述二旋飛灰的粒徑相當，使所述載氧劑的粒徑大於所述消解劑的粒徑，能夠在發生還原反應之後通過粒徑不同將所述載氧劑與所述含有可溶性催化劑的灰渣進行分離，實現化學鏈燃燒中載氧劑的再生與循環。
其中，對所述消解劑和所述載氧劑的粒徑均不做限定，只要能夠根據粒徑不同實現分離即可。
本發明的一實施例中，所述消解劑的粒徑小於等於0.2mm，所述載氧劑的粒徑為1-2mm。
由於所述二旋飛灰的粒徑通常小於等於0.2mm，因此，控制所述消解劑的粒徑小於等於0.2mm，所述載氧劑的粒徑為1-2mm，能夠實現所述載氧劑與所述含有可溶性催化劑的灰渣的分離。
其中，對所述載氧劑不做限定，所述載氧劑可以為具有載氧作用的物質，也可以為通過將具有載氧作用的物質負載在載體上形成的。
本發明的一實施例中，所述載氧劑包括載氧化合物和載體。其中，所述載氧化合物為真正載氧的物質，所述載體為所述載氧劑的骨架。
本發明的又一實施例中，所述載氧化合物選自鐵氧化物、鎳氧化物、銅氧化物和硫酸鈣中的一種或者幾種。這幾種載氧化合物為最為常用的載氧化合物，具有優異的性能。
本發明的一實施例中，所述載氧劑還包括分散於所述載氧化合物中的稀土金屬。通過在所述載氧化合物中添加稀土金屬，能夠提高所述載氧劑釋放氧和傳遞氧的能力。
其中，所述稀土金屬優選為鈰、鑭等。鈰、鑭具有良好的氧化還原特性，能夠起到很好的傳遞氧的作用，在還原氣氛中供氧，或在氧化氣氛中耗氧。並且，可以提高催化劑的熱穩定性和機械強度。
其中，對所述載體的種類不做限定，所述載體可以為具有多孔結構的蜂窩形載體，也可以為其他載體。
本發明的一實施例中，所述載體為尖晶石載體。尖晶石是鎂鋁氧化物組成的礦物，是一類礦物的總稱，因為含有鎂、鐵、鋅、錳等元素，它們可分為很多種，如鋁尖晶石、鐵尖晶石、鋅尖晶石、錳尖晶石、鉻尖晶石等。由於尖晶石堅硬，具有較高的熔點以及良好的耐火度，採用尖晶石作為載氧化合物的載體，能夠提高所述載氧劑的機械性能和壽命。
優選的，所述尖晶石載體為含有矽、鋁的複合尖晶石載體。複合尖晶石載體具有較高的晶格破壞溫度，因此耐熱性強，熱穩定性高。此外，複合尖晶石具有良好的抗水合能力，機械強度高，不易粉碎。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。