一种费托合成废铁系催化剂回收系统的制作方法

本实用新型属于化工设备技术领域，具体涉及一种费托合成废铁系催化剂回收系统。

背景技术：

费托合成是以煤气化主要产物co和h2为原料在铁系催化剂和一定条件下高效合成轻烃、重质油、重质蜡及其他产品的过程。由于反应所使用的铁系催化剂容易失活和流失，生产过程中会产生较多催化剂废料，其中主要包括铁系催化剂、重质油和蜡等重烃(主要包裹在催化剂上)、助滤剂等。此外，在实际生产中，经过费托合成装置过滤的蜡渣中仍含有大量催化剂和高品质重烃，百万吨级煤制油工厂每年产生万吨以上含催化剂蜡渣，目前对此类废料的处理仅是作为一般固体废物进行焚烧后填埋，造成了极大的重烃浪费和对环境的污染。为此设计工业上可行的费托合成废铁系催化剂回收系统具有重要意义。

中国发明cn200410012202.4公开了一种浆态床费托合成废铁基催化剂与重质烃的分离回收方法，利用初馏点为210℃的轻质液体石蜡对废铁基催化剂与重质烃的混合物在加热和搅拌下抽提分离三到四次达到催化剂与重质烃分离，抽提分离出的废铁基催化剂做卫生填埋处理。该发明未对废铁基催化剂进行回收。

中国发明cn201811313971.6公开了一种含蜡催化剂中催化剂及蜡的回收方法，该发明先对含石蜡催化剂进行过滤，再用洗涤溶剂洗涤含蜡催化剂滤饼，通过输送泵循环，将含蜡催化剂滤饼中的蜡洗涤下来，得到洗涤液，最后用精馏塔分离洗涤溶剂和蜡，回收的催化剂纯度高，经过再生工艺处理后可以重复使用。但该发明未提及具体的催化剂再生工艺处理方法。

中国实用新型cn201521128507.1公开了一种基于费托合成废钴基催化剂的钴回收系统，该系统包括自上而下依次布置的焙烧设备、还原设备、第一反应过滤设备、第二反应过滤设备和浓缩设备；所述焙烧物料出口与还原设备顶部的还原物料进口相连，所述还原物料出口与第一滤料进口相连；所述第一滤料出口与第二滤料进口相连；第二滤料出口与浓缩设备顶部的浓缩物料进口相连。但该基于费托合成废钴基催化剂的钴回收系统不适用于废铁基催化剂的回收。

技术实现要素：

为了解决费托合成生产中废铁系催化剂的环保回收利用问题，针对现有技术的不足,本实用新型提供了一种费托合成废铁系催化剂回收系统，所述回收系统包括自上而下依次布置的重烃提取设备、加热干燥设备、备浆设备和磁选设备；所述重烃提取设备包括提取罐及其内部的搅拌桨，提取罐的顶部和底部分别设置固体物料进料口和固体物料出料口；所述固体物料出料口与所述加热干燥设备顶部的加热进口相连，所述加热干燥设备设有倾斜的料筒，所述料筒的内壁底部设有螺旋形导流槽；所述加热干燥设备底部的加热出口与所述备浆设备顶部的热料进口相连；所述备浆设备底部的浆料出口与所述磁选设备头部的浆料进口相连，所述磁选设备尾部分别设置磁性物料出料口和非磁性物料出料口；所述磁选设备包括滚筒、电磁面板和磁性物料接料槽，所述电磁面板设在滚筒外侧，磁性物料接料槽设在滚筒内部，并与磁性物料出料口连接。

重烃提取设备是分离提取费托合成废催化剂中重质油和重质蜡的主要设备。所述重烃提取设备包括提取罐、加热套、冷凝器、分油器和搅拌装置。所述提取罐包括罐体和罐盖，所述罐体底部分别设置固体物料出料口和出液口，所述罐体上部侧壁开孔，所述罐盖位于所述罐体顶部，采取密封连接，所述罐盖上设有冷凝器连接口、固体物料进料口和搅拌电机；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴和搅拌桨位于所述罐体内；所述冷凝器一端通过管路与所述罐盖上的冷凝器连接口连接，另一端与所述分油器连接，所述分油器侧面中下部开孔通过管路与所述罐体上部侧壁开孔处连接，所述分油器顶部和底部分别设置加液口和由阀控制的出油口。

提取罐采用索氏抽提原理，通过加入提取剂，对费托合成废铁系催化剂物料中的重烃进行抽提，在加热搅拌的条件下，将溶剂提取液不断蒸发、冷凝、分离，使提取剂回流入提取罐中循环提取，抽提的重烃为优质重质油和重质蜡，可回收利用。

进一步的，所述罐体中上部为圆柱形、底部为截头圆锥形，所述固体物料出料口设置在所述截头圆锥形底部处，所述固体物料出料口设有气缸式放料门，用于排放抽提后的含铁系催化剂的固体物料；所述罐体底部出液口位于所述提取罐内侧的一端安装滤网，用于排出所述提取罐中剩余抽提液的同时防止固体物料随着排出。

再进一步的，所述气缸式放料门可通过电路与plc控制器连接，实现自动控制。

进一步的，所述搅拌桨选自锚式搅拌桨、推进式搅拌桨或折叶式搅拌桨，优选的，所述锚式搅拌桨设置于所述搅拌轴底部，用于防止固体物料堆积在底部不易排出。

所述加热干燥设备上部设有排气口，内部具有倾斜布置的料筒，所述料筒的内壁的底部设有螺旋形导流槽，用于引导固体物料排出加热干燥设备。所述加热干燥设备用于使抽提后的废铁系催化剂固体通过所述加热干燥设备过程中被加热干燥，并除去少量残留的提取液等含碳物质。

所述备浆设备的顶部设有磁选介质进液口，内部设有搅拌装置，用于除液干燥后的废铁系催化剂固体物料与磁选介质混合制浆。

所述磁选设备的滚筒头部为截头圆锥形，所述浆料进口设置在所述滚筒的头部，所述滚筒尾部开口，分别设置所述磁性物料出料口和非磁性物料出料口，所述非磁性物料出料口设置在所述滚筒尾部的底部处，磁性物料出料口设在非磁性物料出料口上方；所述磁选设备的电磁面板设置在所述滚筒外部的支撑部件上，电磁面板的磁场强度不同，优选地，位于所述滚筒尾部区域的电磁面板磁场强度最大；所述滚筒顶部最高位置区域不设置电磁面板；所述滚筒内的下部设置倾斜布置的磁性物料接料槽，并与所述磁性物料出料口连接，所述倾斜角度为20-40度。所述非磁性物料出料口处设置阀门，该阀门通过电路与plc控制器连接。

本实用新型的一种费托合成废铁系催化剂回收系统工作原理为：

所述重烃提取装置用于对费托合成废铁系催化剂物料进行溶剂抽提，除去废体系催化剂上附着的重烃同时回收高品质重质油和重质蜡；抽提后的催化剂固体物料还残留少量提取液，进入加热干燥设备进行加热，在100～250℃下除去其中残留的提取液和其他含碳物质；干燥的物料中包括具有磁性的铁系催化剂和非磁性的助滤剂等物质，可通过磁选设备进行分离，在进入到磁选设备前，先进入备浆设备，使废铁系催化剂物料与磁选介质混合成浆，以便更好地分离磁性物质和非磁性物质；废铁系催化剂浆液进入磁选设备，在电磁面板通电的情况下，在磁力作用下，具有磁性的铁系催化剂附着在滚筒上，随着滚筒到达滚筒最顶部，在没有磁力的作用下，在重力作用下落入磁性物料接料槽中，而没有磁性的助滤剂等物质，在滚筒的滚动下逐渐与铁系催化剂分离，留在滚筒底部，最后随磁选介质通过非磁性物料出料口排出，从而实现了从费托合成废铁系催化剂料中回收铁系催化剂的目的。所回收的铁系催化剂主要是四氧化三铁微粒，经干燥后可直接返回到费托合成工艺中使用。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的回收系统实现了铁系催化剂与重质烃的同时回收，具有更好的经济效应和环保效益。

(2)本实用新型设备自动化程度较高，操作方便，各环节衔接紧密，节省了大量的人力和时间。

(3)本实用新型设备对铁系催化剂的回收率高，且回收产品可直接应用。

附图说明

图1一种费托合成废铁系催化剂回收系统的结构示意图

图2本实用新型的一种重烃提取设备结构示意图

图3本实用新型的磁性物料接料槽的结构示意图

图4本实用新型的另一种可选的重烃提取设备结构示意图

图中，1-重烃提取设备，1a-固体物料进料口，1b-固体物料出料口，2-加热干燥设备，2a-加热进口，2b-加热出口，2c-排气口，3-备浆设备，3a-热料进口，3b-浆料出口，3c-磁选介质进液口，4-磁选设备，4a-浆料进口，4b-磁性物料出料口，4c-非磁性物料出料口，4d-电磁面板，4e-滚筒，4f-磁性物料接料槽，5-冷凝器，6-分油器，7-加液口，8-出油口，9-出液口，10-搅拌电机，11-推进式搅拌桨，12-锚式搅拌桨，13-搅拌轴，14-加热套，15-提取罐，16-折叶式搅拌桨。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种费托合成废铁系催化剂回收系统，如图1所示，包括自上而下依次布置的重烃提取设备1、加热干燥设备2、备浆设备3和磁选设备4。重烃提取设备1的提取罐15的顶部设置固体物料进料口1a，底部设置固体物料出料口1b；重烃提取设备1的固体物料出料口1b与加热干燥设备2顶部的加热进口2a相连，加热干燥设备2上部设置排气口2c，底部设置加热出口2b；加热干燥设备2的加热出口2b与备浆设备3顶部的热料进口3a相连，备浆设备3顶部还设置磁选介质进液口3c，备浆设备3底部设置浆料出口3b；浆料出口3b与磁选设备4的浆料进口4a相连，浆料进口4a设置在磁选设备4的滚筒4e的头部；滚筒4e内部设有倾斜布置的磁性物料接料槽4f，该接料槽与设置在滚筒4e尾部的磁性物料出料口4b相连，磁选设备4的滚筒4e尾部靠近底部位置设置非磁性物料出料口4c。

其中，如图2所示，重烃提取设备1包括提取罐15、加热套14、冷凝器5、分油器6和搅拌装置。提取罐15包括罐体和罐盖，罐体中上部为圆柱形、底部为截头圆锥形，罐体上部侧壁开孔，并与分油器6连接；固体物料出料口1b设置在截头圆锥形底部处，并设有气缸式放料门，气缸式放料门可通过电路与plc控制器连接；出液口9设置在提取罐15底部，出液口9在罐体内侧的一端安装滤网，防止罐体内部的固体物料从出液口9流出；罐盖位于罐体顶部，二者之间采取密封连接，罐盖上设有冷凝器连接口、固体物料进料口1a和搅拌电机10；提取罐整体采取密封措施。搅拌装置包括搅拌电机10、搅拌轴13和搅拌桨，搅拌轴和搅拌桨位于罐体内，搅拌桨固定于搅拌轴13的中下部，搅拌桨为锚式搅拌桨12和推进式搅拌桨11的组合，锚式搅拌桨12设置于搅拌轴13的底部。冷凝器5一端通过管路与罐盖上的冷凝器连接口连接，另一端与分油器6连接，分油器6侧面中下部开孔并通过管路与罐体上部侧壁开孔处连接，分油器6顶部设有加液口7，底部设置由阀门控制的出油口8。

使用时，提取罐15中的提取剂部分蒸发后，进入冷凝器5，提取剂冷凝后通过分油器6流回提取罐15。另外，向提取罐15中加入提取剂时，从加液口7加入提取剂，经分油器6流入提取罐15中。使用完后，分油器6中多余的提取剂和抽提出来的重烃从出油口8排出。其中，加热干燥设备2具有倾斜布置的料筒，料筒的内壁底部设有螺旋形导流槽，引导物料在加热干燥设备2中沿导流槽向下移动，增加物料在加热干燥设备2中的停留时间，有利于充分加热物料。

其中，备浆设备3还设置有搅拌装置。

其中，磁选设备4的电磁面板4d安装在滚筒4e的外部支撑部件上，电磁面板4d的磁场强度不同，位于滚筒4e尾部区域的电磁面板4d的磁场强度最大，滚筒4e顶部最高位置区域不设置电磁面板，便于充分吸附磁性物料。如图3所示，滚筒4e内部的倾斜的磁性物料接料槽4f位于滚筒4e的下方，倾斜角度为30度，顶部通过支架悬挂在滚筒4e内，磁性物料接料槽4f的宽度较宽，用于承接从滚筒4e内壁掉落的磁性物料，磁性物料接料槽4f的底部连接磁性物料出料口4b；非磁性物料出料口4c处设置阀门，该阀门通过电路与plc控制器连接，可控制非磁性物料的排出。使用时，电磁面板4d有外加磁场，磁性物料吸附在滚筒4e内壁，非磁性物料随磁选介质从非磁性物料出料口4c排出；取消磁场后，滚筒4e内壁的磁性物料掉落在磁性物料接料槽4f中，并从磁性物料出料口4b排出；部分滚筒4e底部的磁性物料无法掉入磁性物料接料槽4f中，则继续外加磁场并转动滚筒4e，当底部的磁性物料转动到磁性物料接料槽4f上方时，取消磁场，磁性物料掉落入磁性物料接料槽4f中，如此操作几次，使得滚筒4e内部的磁性物料全部经磁性物料接料槽4f和磁性物料出料口4b排出。

实施时，费托合成废铁系催化剂料通过重烃提取设备1顶部的固体物料进料口1a进入提取罐15中，通过分油器6的加液口7向罐体内加入提取剂，开启加热套14进行加热，开启搅拌电机10，开启冷凝器5，抽提10～20h，抽提过程中，通过分油器6底部的出油口8放出抽提出来的重烃，进行回收。抽提结束后，可通过连接在出液口9处的抽滤装置，将罐体内的提取液抽出，再打开固体物料出料口1b将除去重烃的废铁系催化剂料放出，使其经加热干燥装置2顶部的加热进口2a进入已经开启的加热干燥装置2中，加热干燥装置2的温度设置在280℃左右，废催化剂物料通过加热干燥装置过程被加热，从而排出残留的含碳物质，并从加热干燥装置2底部加热出口2b排出，经备料装置3顶部的热料进口3a进入备浆装置3中，通过顶部的磁选介质进液口3c加入水作为磁选介质，启动搅拌装置，使废催化剂物料与磁选介质混合成浆，废催化剂浆料从备浆装置3底部的浆料出口3b流出，经设置在磁选装置4头部的浆料进口4a进入已开启电磁场的磁选装置4中，在滚筒4e中，废催化剂料浆中的磁性物质附着在滚筒4e上，随着滚筒4e转到顶部最高处，在顶部最高处没有磁场作用而落入磁性物料接料槽4f中，非磁性物质则留在滚筒4e底部。磁性物料通过倾斜布置的接料槽滑落，并从磁性物料出料口4b排出，进行收集；非磁性物料从滚筒4e尾端底部的非磁性物料出料口4c排出，从而实现了费托合成废铁系催化剂的回收利用。当磁性结束后，可从浆料进口4a通入纯水进行冲洗，彻底排出磁选尾料。所回收的铁系催化剂主要是四氧化三铁，回收率高，品质好。

实施例2

本实施例提供的一种费托合成废铁系催化剂回收系统如图4所示，重烃提取设备1的搅拌浆采用折叶式搅拌桨16和锚式搅拌桨12，折叶式搅拌桨16位于提取罐15内的中下部，并包括三级桨叶，实现对催化剂物料和提取剂的充分搅拌接触。本实施例的一种费托合成废铁系催化剂回收系统其他结构与实施例1相同。