CN109908757A - 一种炭基催化剂再生装置及再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炭基催化剂再生装置及再生方法，该再生装置包括依次相连的入料口、脱附段、恢复段、出料口；脱附段上设有与塔体内部相连通的高温水蒸汽出口和高温水蒸汽入口；高温水蒸汽入口与火电厂汽轮机初步做功后引出的高温水蒸气气源相连；恢复段上设有与塔体内部相连通的冷却气入口和冷却气出口。本发明利用火电厂汽轮机初步做功后的高温水蒸气引出作为热源对炭基催化剂进行加热再生，避免了额外利用电加热的能耗，并且高温水蒸气具有活化作用，可改善炭基催化剂的孔隙结构，进一步改进了炭基催化剂的吸附能力。

Description

一种炭基催化剂再生装置及再生方法

技术领域

本发明属于工业尾气净化技术领域，具体涉及一种炭基催化剂再生装置及工艺。

背景技术

以炭基催化剂为吸附剂及催化剂的工业尾气一体化污染物控制技术，可以同时脱除其中的二氧化硫、氮氧化物、氟化物、烟尘、汞等重金属。该技术耗水少，脱硫副产品可资源化利用，炭基催化剂再生后可循环使用，属于工业尾气深度净化技术，在电力、钢铁、冶炼、食品等多个行业具有很大的应用前景。

目前工业常用的炭基催化剂再生方法为加热再生。通过加热炭基催化剂至350℃以上，发生如下化学反应，释放出SO₂。

H₂SO₄*+1/2C=SO₂+1/2CO₂+H₂O

NH₄HSO₄*= SO₂+1/3N₂+1/3NH₃+2H₂O

(NH₄)2SO₄*=2 NH₃+ SO₃+ H₂O

SO₃+C= SO₂+C…O

C…O+ NH₃→C…R

其中*表示吸附态，C…表示炭基催化剂表面的化合物。

加热再生法不消耗水资源，也不会造成二次污染，得到的副产物可资源化利用。目前的加热再生工艺的热源在钢铁行业中利用燃烧生产工艺中产生的煤气获得, 而在火力发电中采用电加热获得，额外造成了较高的能耗，并且再生过程中需要引入惰性气体作为保护气，还造成炭基催化剂的化学消耗和物理损耗。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种节能环保、且能提高催化剂吸附性能的再生装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种炭基催化剂再生装置，该再生装置采用塔体结构，包括依次相连的入料口、脱附段、恢复段、出料口；脱附段上设有与塔体内部相连通的高温水蒸汽出口和高温水蒸汽入口；高温水蒸汽入口与火电厂汽轮机初步做功后引出的高温水蒸气气源相连；恢复段上设有与塔体内部相连通的冷却气入口和冷却气出口。

进一步的，塔体内、脱附段位置处平行均布若干沿高度方向设置的波纹折流板，将脱附段的塔体内部分隔形成若干下料通道，各下料通道的上端、下端间隔连通，整体形成一个蛇形路径；高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口分别位于脱附段下端两侧，与通过波纹折流板形成的蛇形路径相连通。

进一步的，组成波纹折流板的各支板与水平面的夹角度均大于待再生的炭基催化剂安息角；各波纹折流板的对应折弯点位于同一水平线上，且相邻波纹折弯板的对应折弯点之间的距离小于同一波纹折流板上下相邻折弯点之间的水平距离。

进一步的，高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口处分别设有高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板；高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板均包括导流板、孔板和支撑架；导流板和支撑板分别设于孔板上下两端，高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板通过对应的导流板和支撑架固定设于塔体内壁、高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口对应位置处；导流板倾斜向下设置，且上倾斜面朝向塔体内部；支撑架为多个角形支架，各角形支架之间设有间隙。

进一步的，塔体内的入料口位置处设有若干与波纹折流板一一对应的入口隔板和过渡段隔板，各对应的入口隔板和过渡段隔板相连；塔体内部的恢复段的上端位置处设有进料孔板；脱附段内设置的波纹折流板与上方过渡段隔板、下方进料孔板间隔相连，并与过渡段隔板和进料孔隔板之间间隔形成间隙，从而使得各下料通道的下端、上端间隔连通。

进一步的，过渡段隔板与水平面的夹角大于待再生的炭基催化剂的安息角。

进一步的，塔体内的恢复段位置处由上至下依次设有折流孔板、输料管、出料孔板；折流孔板为两个，分别沿水平方向位于塔体内部两侧不同高度处，下方的折流孔板位于近冷却气入口一侧上方，上方的折流孔板位于冷却器出口一侧下方；进料孔板、出料孔板、折流孔板上设置的通孔相对应，且与输料管相适配；输料管为多个，数量与进料孔板上通孔数量一致；输料管一端固定设于进料孔板对应的通孔处，另一端穿过对应的折流孔板固定设于出料孔板的对应通孔处。

进一步的，塔体内、出料口位置处设有若干溜板；各溜板与水平面的夹角大于待再生的炭基催化剂的安息角。

本发明还提供了采用上述再生装置进行炭基催化剂再生的方法，该再生方法通过将火电厂汽轮机初步做功后引出的高温水蒸气输入脱附段，通过高温水蒸气对炭基催化剂进行脱附，脱附后的炭基催化剂进入冷却段，通过冷却气体进行冷却降温实现再生。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明利用火电厂汽轮机初步做功后的高温水蒸气引出作为热源对炭基催化剂进行加热再生，避免了额外利用电加热的能耗，并且高温水蒸气具有活化作用，可改善炭基催化剂的孔隙结构，进一步改进了炭基催化剂的吸附能力。

2. 本发明再生过程中炭基催化剂和水蒸气直接接触，不需要其他的保护气来防止着火。水蒸气可部分吸收炭基催化剂吸附的硫酸，更有利于再生的同时也减小了再生过程中炭基催化剂的化学消耗。

3. 本发明再生装置在入料口、出料口和脱附段分别增加分隔板、溜板和波纹折流板，对炭基催化剂起到了均流和缓冲作用，改善了炭基催化剂在塔内的流动情况，减轻了炭基催化剂跌落破碎物理损耗。

4. 波纹折流板还增加了炭基催化剂和水蒸气在脱附段内的行程，改善了二者的换热情况，有利于炭基催化剂脱附的同时也减小了再生装置的脱附段尺寸。

附图说明

图1是本发明再生装置的结构示意图；

图2是图1中再生装置的内部结构图；

图3是图1中入料口和脱附段的结构示意图；

图4是图1中恢复段和出料口的结构示意图；

图5是图4中进料孔板、出料孔板、折流孔板的位置示意图；

图6是图3中入料口处分隔板和脱附段内波纹折流板的连接示意图；

图7是图3中高温水蒸气入口孔板、出口孔板的结构示意图；

图8是图6中波纹折流板的局部尺寸示意图。

图中，1-入料口，2-脱附段，3-高温水蒸气出口，4-冷却气出口，5-恢复段，6-出料口，7-高温水蒸气入口，8-冷却气入口，9-波纹折流板，10-高温水蒸气出气孔板，11-高温水蒸气进气孔板，12-进料孔板，13-折流孔板，14-输料管，15-出料孔板，16-溜板，17-入口隔板，18-过渡段隔板，20-导流板，21-孔板，22-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明炭基催化剂再生装置包括入料口1、脱附段2、高温水蒸气出口3、冷却气出口4、恢复段5、出料口6、高温水蒸气入口7、冷却气入口8。如图2、3所示，脱附段3包含波纹折流板9、高温水蒸气进气孔板11和高温水蒸气出气孔板10。如图4、5所示，恢复段5包括进料孔板12、折流孔板13、输料管14、出料孔板15。出料口6包括溜板16，溜板16的底部与其相对的出料口6过渡段的斜壁之间有一定间隙，用于炭基催化剂卸料。如图6所示，入料口1包含入口隔板17和过渡段隔板18。如图7所示，高温水蒸气进气孔板11和出气孔板10由导流板20、孔板21和支撑架22组成。如图8所示，为了避免炭基催化剂进入波纹折流板9时不走波纹路线而走垂直向下的直线路径，造成局部炭基催化剂流动不畅及跌落破碎的物理损耗，应使尺寸b>尺寸a，并且角度α和角度β（即组成波纹折流板的各支板与水平面的夹角）大于炭基催化剂的安息角。另外，应使入料口1的过渡段隔板18和出料口6的溜板16与水平面的夹角也大于炭基催化剂的安息角，使炭基催化剂顺畅流动。

进行炭基催化剂再生时，炭基催化剂由入料口1经入口隔板17和过渡隔板18分流后，进入脱附段3的波纹折流板9，由火电厂汽轮机初步做功后引出的300℃-500℃的高温水蒸气由高温水蒸气入口7经过进气孔板11输入脱附段3，绕经波纹折流板9，按照蛇形路径通过脱附段3内的炭基催化剂，与再生气体一并经过出气孔板10由高温水蒸气出口10排出。脱附后的炭基催化剂经恢复段5的进料孔板12进入输料管14，冷却气体由冷却气入口8进去恢复段5，绕经折流孔板13，按照蛇形路径与输料管14内的炭基催化剂换热后由冷却气出口4排出，恢复到100℃左右的炭基催化剂由出料孔板15经溜板16由出料口6排出。炭基催化剂在脱附段3内从上向下运动时，进气孔板11和出气孔板10泄露出去的物料，从支撑架22之间的间隙落下，进入恢复段5。

Claims (9)

1.一种炭基催化剂再生装置，其特征在于：所述再生装置采用塔体结构，包括依次相连的入料口、脱附段、恢复段、出料口；所述脱附段上设有与塔体内部相连通的高温水蒸汽出口和高温水蒸汽入口；所述高温水蒸汽入口与火电厂汽轮机初步做功后引出的高温水蒸气气源相连；所述恢复段上设有与塔体内部相连通的冷却气入口和冷却气出口。

2.根据权利要求1所述的再生装置，其特征在于：所述塔体内、脱附段位置处平行均布若干沿高度方向设置的波纹折流板，将脱附段的塔体内部分隔形成若干下料通道，各下料通道的上端、下端间隔连通，整体形成一个蛇形路径；所述高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口分别位于脱附段下端两侧，通过所述波纹折流板形成的蛇形路径相连通。

3.根据权利要求2所述的再生装置，其特征在于：所述波纹折流板组成的各支板与水平面的夹角度均大于待再生的炭基催化剂安息角；各波纹折流板的对应折弯点位于同一水平线上，且相邻波纹折弯板的对应折弯点之间的距离小于同一波纹折流板上下相邻折弯点之间的水平距离。

4.根据权利要求2或3所述的再生装置，其特征在于：所述高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口处分别设有高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板；所述高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板均包括导流板、孔板和支撑架；所述导流板和支撑板分别设于所述孔板一侧的上下两端，所述高温水蒸气进气孔板和高温水蒸气出气孔板通过对应的导流板和支撑架固定设于所述塔体内壁、高温水蒸汽入口和高温水蒸汽出口对应位置处；所述导流板倾斜向下设置，且上倾斜面朝向塔体内部；所述支撑架为多个角形支架，各角形支架之间设有间隙。

5.根据权利要求4所述的再生装置，其特征在于：所述塔体内、入料口位置处设有若干与波纹折流板一一对应入口隔板和过渡段隔板，各对应的入口隔板和过渡段隔板相连；所述塔体内部、恢复段的上端位置处设有进料孔板；所述脱附段设置的波纹折流板与上方过渡段隔板、下方进料孔板间隔相连，并与过渡段隔板和进料孔隔板之间间隔形成间隙，从而使得各下料通道的下端、上端间隔连通。

6.根据权利要求5所述的再生装置，其特征在于：所述过渡段隔板与水平面的夹角大于待再生的炭基催化剂的安息角。

7.根据权利要求5所述的再生装置，其特征在于：所述塔体内、恢复段位置处由上至下依次设有折流孔板、输料管、出料孔板；所述折流孔板为两个，分别沿水平方向位于塔体内部两侧不同高度处，下方的折流孔板位于所述冷却气入口一侧上方，上方的折流孔板位于所述冷却器出口一侧下方；所述进料孔板、出料孔板、折流孔板上设置的通孔相对应，且与所述输料管相适配；所述输料管为多个，数量与进料孔板上通孔数量一致；所述输料管一端固定设于进料孔板对应的通孔处，另一端穿过对应的折流孔板固定设于出料孔板的对应通孔处。

8.根据权利要求6所述的再生装置，其特征在于：所述塔体内、出料口位置处设有若干溜板；各溜板与水平面的夹角大于待再生的炭基催化剂的安息角。

9.一种采用权利要求2或3所述再生装置进行炭基催化剂再生的方法，其特征在于：该再生方法通过将火电厂汽轮机初步做功后引出的高温水蒸气输入脱附段，通过高温水蒸气对炭基催化剂进行脱附，脱附后的炭基催化剂进入冷却段，通过冷却气体进行冷却降温实现再生。