ICS 73.040 CCS D 23 13 河 北 省 地 方 标 准 DB 13/T 5511—2022 煤催化气化催化剂回收工艺技术规程 Technical code for catalyst recovery process of coal catalytic gasification 2022 - 02 - 28 发布 2022 - 03 - 31 实施 河北省市场监督管理局 发 布 DB 13/T 5511—2022 前 言 本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 本文件由廊坊市市场监督管理局提出。 本文件起草单位：新奥科技发展有限公司、新奥集团股份有限公司。 本文件主要起草人：李克忠、刘雷、芦涛、毛燕东、李鹏、王会芳、武恒、李庆堂、吴松怡、 张娅玲、赵彦乔。 I DB 13/T 5511—2022 煤催化气化催化剂回收工艺技术规程 1 范围 本文件规定了煤催化气化催化剂回收工艺的工艺流程、工艺要求以及回收后催化剂技术要求及 质量检验方法。 本文件适用于煤催化气化催化剂回收工艺。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用 文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文件。 GB/T 4472 化工产品密度、相对密度的测定 GB/T 14642 工业循环冷却水及锅炉水中氟、氯、磷酸根、亚硝酸根、硝酸根和硫酸根的测定 离子色谱法 GB/T 34709 硅胶通用试验方法 DZ/T 0064.49 地下水质检验方法 滴定法测定碳酸根、重碳酸根和氢氧根 HG/T 4120 工业氢氧化钙 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4 工艺流程及工艺要求 工艺流程 催化剂回收工艺包括水洗回收、消解回收、催化剂溶液净化、催化剂溶液浓缩四个单元，工艺 流程见图1。 消解回收液 气化灰渣 旋风飞灰 水洗回收单元 水洗渣浆 水 洗 回 收 液 催化剂溶液净化单元 消解回收单元 废灰渣 蒸 汽 凝 液 净化脱硅液 催化剂溶液浓缩单元 催化剂回 收成品液 图1 催化剂回收工艺流程示意图 物料要求 4.2.1 气化灰渣：负载催化剂的煤在 700 ℃～800 ℃条件下与气化剂（水蒸气、氢气、一氧化碳） 在气化炉内发生反应后排出的灰渣，主要成分为固定碳、催化剂、灰分，碳转化率不小于 80%。 4.2.2 旋风飞灰：经气体带出，旋风分离器拦截下来的细颗粒煤灰（平均粒径：30 μm～50 μm）， 主要成分为固定碳、催化剂、灰分，碳转化率不小于 80%。 1 DB 13/T 5511—2022 4.2.3 催化剂：按比例添加到煤上，催化煤气化、一氧化碳变换和合成气甲烷化反应的物质，常用 的催化剂为 K 盐和 Na 盐。 4.2.4 消解剂：在温度 160 ℃～200 ℃和压力 0.8 MPa～1.0 MPa 下，能够把气化灰渣和旋风飞灰中 非水溶性催化剂转变成水溶性催化剂的物质，如 CaO、Ca(OH)2，应符合 HG/T 4120 的要求。 4.2.5 二氧化碳：压力为 0.2 MPa～0.4 MPa。 4.2.6 自来水：压力为 0.4 MPa～0.6 MPa，温度为常温。 4.2.7 循环水：进口压力≥0.4 MPa，进口温度≤32 ℃；出口压力≥0.2 MPa，出口温度≤40 ℃。 4.2.8 中压蒸汽：压力 1.5 MPa～2.5 MPa，饱和蒸汽。 4.2.9 低压蒸汽：压力 0.2 MPa～0.5 MPa，饱和蒸汽。 4.2.10 高压氮气：压力 2.0 MPa～3.0 MPa，温度≤40 ℃。 4.2.11 低压氮气：压力 0.3 MPa～0.5 MPa，温度≤40 ℃。 主要设备及工艺参数要求 催化剂回收主要设备及工艺参数要求如表1所示。 表1 主要设备及工艺参数要求 序号 1 2 3 4 5 6 7 单元名称 水洗回收 消解回收 催化剂溶液净化 催化剂溶液浓缩 设备名称 工艺要求 水洗反应器 压力：常压；温度：70 ℃～90 ℃。 水洗板框压滤机 压滤后灰渣水分：≤30%。 消解反应器 压力0.8 MPa～1.0 MPa；温度：160 ℃～200 ℃。 消解板框压滤机 压滤后灰渣水分：≤30%。 净化脱硅塔 压力：0.18 MPa～0.22 MPa；温度：29 ℃～54 ℃。 硅渣过滤器 进口压力：0.60 MPa，出口压力0.45 MPa。 多效蒸发器 压力：-0.02 MPa～-0.07 MPa；温度：65 ℃～108 ℃。 催化剂回收操作技术要求 4.4.1 水洗回收单元 水洗回收单元工艺流程见图2。 4.4.1.1 气化灰渣和旋风飞灰与消解回收液在水洗反应器内进行水溶性催化剂回收，水洗反应器的 操作条件为：水固比（4～6）:1；温度 70 ℃～90 ℃；停留时间：20 min～30 min；搅拌转速 100 r/min～ 200 r/min。 4.4.1.2 水洗回收完成之后，水洗渣浆进入水洗板框压滤机内进行固液分离，渣中水含量不大于 30 %，并用消解回收液对水洗残渣进行冲洗，排出水洗残渣中残余的水溶性催化剂。 4.4.1.3 固液分离完成之后，水洗残渣进入消解回收单元进行非水溶性催化剂回收，水洗回收液进 入催化剂溶液净化单元进行杂质离子脱除。 + + 4.4.1.4 水洗回收单元对水溶性 Na /K 催化剂的回收率应达到 98 %以上。 2 DB 13/T 5511—2022 图2 水洗回收单元工艺流程示意图 4.4.2 消解回收单元 消解回收单元工艺流程见图3。 + + 2+ 消解反应器的操作条件为：水固比为（4～6）:1；温度160 ℃～200 ℃；非水溶性K /Na 与Ca 摩尔比为1:（2～2.5）；停留时间：90 min～150 min；搅拌转速100 r/min～200 r/min。消解回收 完成之后，降温至80 ℃左右，然后消解渣浆进入消解板框压滤机内进行固液分离，渣中水含量不大 于30 %，并用自来水对消解残渣进行冲洗，排出消解残渣中残余的水溶性催化剂。消解回收单元对非 + 2+ 水溶性Na /K 催化剂的回收率应达到95 %以上。 消解液 自来水 水洗回收单元 水洗回收单元 水洗残渣 催化剂溶液浓缩单元 消解反应器 消解渣浆 消解板框压滤机 消解剂 蒸汽凝液 废灰渣 图3 消解回收单元工艺流程示意图 4.4.3 催化剂溶液净化单元 催化剂溶液净化单元工艺流程见图4。 23+ 2+ 2+ 二氧化碳与溶液中的SiO3 、Al 、Ca 、Mg 反应生成沉淀，并与催化剂溶液一起由塔底排出。从 净化脱硅塔底部排出的净化溶液经泵输送至硅渣过滤器内，滤液进入催化剂溶液浓缩单元进行浓缩， 滤渣外排。催化剂溶液净化单元硅渣脱除率应达到95 %以上。 水洗回收单元 水 洗 回 收 液 二氧化碳 净化脱硅塔 硅渣过滤器 净化脱硅液 催化剂溶液浓缩单元 硅渣 图4 催化剂溶液净化单元工艺流程示意图 4.4.4 催化剂溶液浓缩单元 催化剂溶液浓缩单元工艺流程见图5。 经催化剂溶液净化单元净化后的催化剂溶液经多效蒸发器进行浓缩至浓度为25 %～50 %，多效蒸 发器蒸出的蒸汽凝液加热后送入消解回收单元。 3 DB 13/T 5511—2022 图5 催化剂溶液浓缩单元工艺流程示意图 5 回收后催化剂技术要求及质量检验方法 回收后催化剂技术要求及质量检验方法如表2所示。 表2 回收后催化剂技术要求及质量检验方法 序号 1 2 3 4 a 项目 要求 外观 3 密度（g/cm ） 2- 3 a CO3 、HCO 总浓度 （g/L） - 2- 5 SO4 （mg/L） 6 总硅（mg/L） 23 - 清澈透明、无分层 目测 1.20～1.40 GB/T 4472 270～310 DZ/T 0064.49 <250 Cl （mg/L） <800 <50 23 3 分别测出CO 、HCO3 浓度值，两者之和为CO 、HCO 总浓度。 4 检验方法 GB/T 14642 GB/T 34709