多功能燃煤催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了多功能燃煤催化剂及其制备方法，该多功能燃煤催化剂，以摩尔份数计，该燃煤催化剂由如下组分组成：氧化物１～２５份；卤化物２～１０份；氢氧化合物１～２５份；有机金属化合物１～１０份；碱金属的盐１～２５份；本发明专利技术制备成本低，节能，降尘，除硝，脱硫和减少焦垢的生成于一体化；本发明专利技术应用于燃煤，不需要对现锅炉进行改造、仅通过添加本发明专利技术的催化剂即能达到节能，降尘，除硝和脱硫，并能有效减少焦垢的生成，燃煤节能减排效果。本发明专利技术可提高燃煤率１０－２５％，节电１５－２０％，脱硫６５－８０％，减排氮氧化物６５－７０％、烟灰去除达６０－７０％，节能增效、减污降耗效果显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃煤的节能减排和环境保护领域，具体涉及新能燃材料，并涉及燃煤催化剂的制备与应用。
技术介绍
原煤燃烧是我国煤炭的主要利用方式，其中70％以上为工业燃料，民用燃料约占28％。每年耗原煤约6亿吨，平均热效率仅为55％，民用燃煤近2亿吨。大气污染主要来源于工业和民用燃煤，燃烧过程中产生(1)烟尘约占大气污染物总量的70％；(2)大量煤在燃烧过程中释放出SO2、NOX等污染物而带来严重的酸雨和其他环境污染问题。世界各国从上世纪70年代开始就进行酸雨的控制研究工作，但工程应用进展缓慢，到上世纪末开始加快了酸雨的控制，重点放在了SO2的治理上，有力促进了SO2的治理工作，有效控制了酸雨区的扩散。与SO2相比，NOX不但对酸雨的形成影响很大，而且还是光化学烟雾形成的催化剂，其对大气的污染要远大于SO2形成的污染，因此，研究燃煤除硝催化剂引起关注。日本专利JP 57027135A，中国专利技术专利CN 1475305 ACN 1785522 A都公开了脱硫脱硝燃煤催化剂，但是该燃煤催化剂并不能实现节能和降尘的目标。实际上，烟尘对环境污染也是不可小视的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种节能，降尘，除硝，脱硫和有效减少焦垢的生成于一体的燃煤催化剂。本专利技术的另一目的在于提供上述燃煤催化剂的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：多功能燃煤催化剂，以摩尔份数计，该燃煤催化剂由如下组分组成：氧化物1～25份；卤化物2～10份；氢氧化合物1～25份；有机金属化合物1～10份；碱金属的盐1～25份；所述氧化物为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中的一种或者多种；所述卤化物为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物中的一种或者多种；所述氢氧化合物为碱金属氢氧化合物、碱土金属氢氧化合物、过渡金属氢氧化合物中的一种或者多种；所述有机金属化合物为过渡金属有机化合物；所述的碱金属的盐为KMnO4、Na2CO3或K2CO3。-->所述的碱金属氧化物为Na2O、K2O或Cs2O；所述的碱土金属氧化物为CaO、MgO或BaO；所述的过渡金属氧化物为FeO、MnO、NiO、CuO、CoO、SbO、HgO、VO、WO、MoO或TiO2。所述的碱金属卤化物为NaX、KX或CsX；所述的碱土金属卤化物为CaX2、MgX2或BaX2；所述的过渡金属卤化物为FeX2、MnX2、CuX2或HgX；其中X为氟、氯、溴或者碘。所述的碱金属氢氧化合物为NaOH、KOH或CsOH；所述的碱土金属氢氧化合物为Ca(OH)2、Mg(OH)2或Ba(OH)2；所述的过渡金属氢氧化合物为Fe(OH)2或Al(OH)3。所述的过渡金属有机化合物为醋酸锌、醋酸铜、醋酸铁或醋酸镍。该催化剂在温度为1000℃时，失重30～50％。多功能燃煤催化剂的制备方法：以摩尔份数计，将氧化物1～25份、卤化物2～10份、氢氧化合物1～25份、有机金属化合物1～10份和碱金属的盐1～25份混合，过筛，得燃煤催化剂；所述氧化物为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中的一种或者多种；所述卤化物为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物中的一种或者多种；所述氢氧化合物为碱金属氢氧化合物、碱土金属氢氧化合物、过渡金属氢氧化合物中的一种或者多种；所述有机金属化合物为过渡金属有机化合物；所述的碱金属的盐为KMnO4、Na2CO3或K2CO3。所述的过筛是将反应完毕的混合后过100目筛。燃煤催化剂作用机理：燃煤催化剂在煤炭燃烧中能有效地降低煤炭着火温度(见图1)，同时起到促进燃烧和减少污染排放的作用。在116℃-273℃催化剂为放热阶段，同时释放活性小分子，与原料煤在燃烧过程产生的NOx进行高温化学反应，消耗掉原料煤在燃烧过程中产生的NOx，生成N2和H2O；达到了除硝的目的。在273℃-751℃温度区段，催化剂也是放热阶段，为原料煤在燃烧中提供氧和热能，提高了煤炭颗粒的燃烧速度，即使煤质不好，通过加入催化剂，也可以保证锅炉的燃烧情况和出力负荷，充分利用了煤炭资源，从而达到了烟尘的排放。燃煤催化剂中大量的活性成分，如钙、铁、镁等离子，最大限度的和SOx进行反应，并最终使其以硫酸盐的形式固定在煤灰中，达到脱除SOx的作用(见图2)。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点或效果：(1)本专利技术制备成本低，节能，降尘，除硝，脱硫和减少焦垢的生成于一体化；(2)本专利技术制备工艺简单，只需简单的混合装置，常压下便可以进行；对于实验设备要求低，只需要普通混合装置，便于大批量生产；(3)本专利技术应用于燃煤，不需要对现锅炉进行改造、仅通过添加本专利技术的催化剂即能达到节能，降尘，除硝和脱硫，并能有效减少焦垢的生成，燃煤节能减排效果，可提高燃-->煤率10-25％，节电15-20％，脱硫65-80％，减排氮氧化物65-70％、烟灰去除达60-70％，节能增效、减污降耗效果显著。附图说明图1为燃煤燃烧失重图；燃煤的燃点440.72℃。图2为燃煤中加入0.2％的催化剂失重图。燃煤中加入0.2％催化剂，其燃点为429.57℃；图3为催化剂失重图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。实施例1以摩尔份数计，将Cs2O 1份，Na2CO3 15份，KMnO4 15份，NiO 20份，Al(OH)3 15份，醋酸锌10份混合成粉，过100目筛，制得多功能燃煤催化剂。实施例2以摩尔份数计，将Na2O 10份，CaCO35份，KMnO4 25份，FeO 5份，Al(OH)3 10份，醋酸锌1份混合成粉，过100目筛，制得多功能燃煤催化剂。实施例3以摩尔份数计，将Cs2O 5份，K2CO3 10份，KMnO4 5份，CuO 30份，Al(OH)31份，醋酸锌1份混合成粉，过100目筛，制得多功能燃煤催化剂。效果如下：先将大同煤自然风干，再经棒磨机、粉碎机、研钵等逐级破碎，全部过200目筛，然后采用堆锥四分法缩分即得本研究所需煤样，称取大同煤10g，加入上述实施例2制备的催化剂。催化剂按照煤质量的0.1％放入到混合器中与煤混合，做热重分析，从30℃-1000℃缓慢升温，加入催化剂的大同煤的燃点下降15℃。发热量增加约12％，烟气中的二氧化硫含量约为3.4g/m3，加入催化剂后，烟气中二氧化硫浓度为1.7g/m3，脱硫率48％。烟尘浓度降低36.8％，烟尘排放量降低31.1％。降低NOX排放值的40％。图1是燃煤燃烧失重图，图中反应煤的燃点为440.72℃.图2是实施例2中燃煤中加入0.2％催化剂的燃点为429.57℃，比不加入催化剂的煤燃点降低了11℃，说明了达到节能效果。图3是催化剂的热重分析，很明显，催化剂随着温度的增加，在116.10℃开始释放热能助燃和活性分子捕捉在煤炭燃烧中产生的NOX，达到节能除硝；随着温度的升高，继续释放-->热能助燃和活性分子，达到节能除尘和脱硫作用；催化剂在节能，除硝，降尘和脱硫为一体的功能是目前还没有的。加入实施例2或者3的催化剂效果相同。实施例4以摩尔份数计，将Na2O 1份，K2CO3 5份，KMnO4 5份，FeO 5份，Al(OH)31份，醋酸镁1份混合成粉，过100目本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能燃煤催化剂，特征在于，以摩尔份数计，该燃煤催化剂由如下组分组成：　　　　氧化物１～２５份；　　　　卤化物２～１０份；　　　　氢氧化合物１～２５份；　　　　有机金属化合物１～１０份；　　　　碱金属的盐１～２５份；　　　　所述氧化物为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中的一种或者多种；所述卤化物为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物中的一种或者多种；所述氢氧化合物为碱金属氢氧化合物、碱土金属氢氧化合物、过渡金属氢氧化合物中的一种或者多种；所述有机金属化合物为过渡金属有机化合物；所述的碱金属的盐为ＫＭｎＯ４、Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］或Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］。

【技术特征摘要】
1.多功能燃煤催化剂，特征在于，以摩尔份数计，该燃煤催化剂由如下组分组成：氧化物1～25份；卤化物2～10份；氢氧化合物1～25份；有机金属化合物1～10份；碱金属的盐1～25份；所述氧化物为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中的一种或者多种；所述卤化物为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过渡金属卤化物中的一种或者多种；所述氢氧化合物为碱金属氢氧化合物、碱土金属氢氧化合物、过渡金属氢氧化合物中的一种或者多种；所述有机金属化合物为过渡金属有机化合物；所述的碱金属的盐为KMnO4、Na2CO3或K2CO3。2.根据权利要求1所述的多功能燃煤催化剂，特征在于，所述的碱金属氧化物为Na2O、K2O或Cs2O；所述的碱土金属氧化物为CaO、MgO或BaO；所述的过渡金属氧化物为FeO、MnO、NiO、CuO、CoO、SbO、HgO、VO、WO、MoO或TiO2。3.根据权利要求1所述的多功能燃煤催化剂，特征在于，所述的碱金属卤化物为NaX、KX或CsX；所述的碱土金属卤化物为CaX2、MgX2或BaX2；所述的过渡金属卤化物为FeX2、MnX2、CuX2或HgX；其中X为氟、氯、溴或者碘。4.根据权利要求1所述的多功能燃煤催化剂，特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]