一种燃烧催化剂制造技术

一种炭基燃料燃烧催化剂，采用主体原料与辅助原料配伍成基质，由基质溶于溶剂制备而成。主体原料包括烷基醇醚、烷基酯、烯烃和芳香族化合物；辅助原料包括磷酸酯、氯代烃、烷基醇酰胺、金属化合物和少量含氮、含硅、含氧的有机化合物。本发明专利技术炭基燃料燃烧催化剂是通过喷雾或搅拌的方式与粉状、小块状或胶状炭基燃料充分混合后直接使用。本发明专利技术炭基燃料燃烧催化剂主要是通过增加体系游离基的方式促进燃烧，使燃烧强度和效率大为提高，从而达到节能，增效，降污等目的。本发明专利技术炭基燃料燃烧催化剂具有混配和运输方便、成本低、添加量少、助燃节能效果明显、几乎没有残渣、减少污染物排放、清洁设备等优点，对于节约能源，提高效率，降低污染，保证安全生产都有很好的实际意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炭基燃料的催化燃烧

技术介绍
能源是经济发展和社会生活不可缺少的物质基础。我国的一次能源以炭基燃料(包括煤，焦炭，木炭，生物质，沥青，渣油，重油等)为主，据预测，2000～2010年我国仅煤炭在一次能源需求中的比重就为70％左右，2050年可降至50％以下，但煤炭消费的绝对量还是大大增加了。据统计在我国消耗的炭基燃料总量中，直接用于火力发电、工业锅炉、工业窑炉和家庭炉灶等直接燃烧的炭基燃料高达85％以上。炭基燃料的大量直接燃烧，加上炭基燃料大多质量较差以及燃烧效率低下，对我国的环境造成了严重破坏，也直接导致了我国严重的燃烧型大气污染。据统计，2000年燃烧炭基燃料排放的SO2和烟尘分别占全国总排放量的90％和70％左右，CO2和NOx排放量也分别占到全国总排放量的80％和65％左右。目前，我国炭基燃料燃烧方面的主要问题有五个，即高效燃烧、低负荷稳燃、减轻环境污染、防止结渣与高温腐蚀。实际上，这些问题的解决方法往往是互相矛盾的。提高燃烧效率和燃烧稳定性的重要措施之一是提高燃烧区域温度，但这又容易引起结渣和高温腐蚀，影响锅炉运行的可靠性和经济性，且使NOx排放量增加。为降低NOx排放量，一个有效的措施是提高燃烧器区域的燃料浓度，推迟混合，但这又不利于防止结渣和高温腐蚀，而且可能影响燃烧效率，因此，在解决某一问题时，必然会导致另一问题的恶化，研究对高效燃烧、低负荷稳燃、低污染、防止结渣与高温腐蚀这五个方面问题都有益的燃烧技术具有十分重要的意义。我们常用的能源主要分为固体燃料(如煤、焦炭、生物质等)、液体燃料(如汽油、煤油、柴油、植物油、醇类合成燃料等)、气体燃料(如天然气、水煤气、合成气等)，其中液体燃料的燃烧催化助剂(如洁净技术、催化助燃剂、清净剂等)应用已日趋成熟，并取得了显著成效；固体燃料除火箭固体燃料助燃剂应用已相当成功外，固体燃料，主要是炭基燃料，此前或许因为价格低，相关的助剂的应用虽经历了近30年的探索过程，但尚不够成熟。从国内外专利检索与文献检索及实际应用情况来看，现有的炭基燃料，主要是煤，用催-->化助燃剂(如调解剂、节煤粉、消烟剂、固硫剂等)从公布的原理及配方来看大致可分为四大类：第一类以烟花、火药原料强氧化剂(如硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐)为主，或辅以工业盐、MnO2，Fe2O3、糖、脲素、磷及硫化锑等，或辅以一些含CaO、MgO、Na2O的固硫剂。如专利CN1227256A其组成为助燃剂KNO3、NaNO320～40％，增氧剂KMnO410～15％、消烟剂吐温-60、氧化铁10～25％、脱硫剂MnCO3、CaO～20％、活化剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠10～20％、膨松剂MgO、NaCl、电石灰0～10％；第二类以各种金属氧化物及尾矿为主。如专利CN1172151A，其助燃组份为硼泥25～40％、电石灰6～20％、石灰石4～12％、铁选尾矿渣10～20％、MnO23～10％、生产重铬酸钾的废渣3～8％、生产重铬酸钠的废渣1～8％、铝矾土4～6％、NaCl1～2％、Na2CO32～3％、NaOH1～3％、植物碎屑4～20％；第三类以低分子醇类为主，如专利CN1266089A，其组成为甲醇10～20％、乙醇1～8％、吐温(20～80)2～4％、司班(80)2～4％、蒸馏水50～70％；第四类以金属羧酸盐类为主，包括醋酸盐、草酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐17类有机酸盐。如专利CN1718699A，其组成主体原料为羧酸盐10～100％、其辅助原料包括高热剂、表面涂覆剂、溶剂、辅助剂、乳化分散剂、固硫剂及填料等0～90％。现有的各类助燃剂或促进剂对促进炭基燃料的燃烧确有一定帮助，对环保减污也能有一定效果，但由于使用的安全性、稳定性、经济性及生产可操作性等方面也确实存在不少问题，导致推广应用中消极因素较大而难以推广：第一类以烟花、火药类速燃性强氧化剂为主原料的助燃剂，虽对降低燃料的燃点，促进燃烧有一定效果，但加入燃料中的这种速燃性氧化剂不稳定，受热后快速分解、对燃烧体系作用时间短，实际功效有限，又加工、运输、储存及使用过程中安全性成大问题，虽说加水10～20倍溶解后使用，但在运输及粉磨使用中同样大大增加爆炸危险。因为粉状炭基燃料属爆炸物，其粉磨及储存必须控制氧含量，而氧化剂尤其是氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐这类强氧化剂与有机物接触即有自燃爆炸性，硝酸盐选用不当或用量偏高也会引起自燃爆炸。另一方面，现有助燃剂专利技术及文献中强调的形成硫酸固硫原理是有偏差的、因为无论从化学反应动力学原理还是试验都说明在高温燃烧状态下都不能有效固硫。事实上，在炉内燃料燃烧的高温状态下，大部分硫酸盐开始分解。现有专利固硫剂之所以仍有一定效果，得益于燃料中灰份合量较高，加入的CaO与灰份中Al2O3及石膏结合生成了硫铝酸钙(稳定温度不低于1450℃)。第二类煤用助燃剂实质上侧重于金属离子的催化助燃作用，其掺量大，由于选用的为一-->定粒度的固体矿物颗粒，须经干燥、分解、扩散过程才能发挥作用。由于燃烧是个快速反应，而金属离子期望起的催化裂解反应是个慢速反应，必须经过吸附、络合、裂解、解析等过程，其作用不及时。加之金属功能元素的选用偏差，导致催化助燃效率低下，废渣和飞灰量大，在生产效率、锅炉结渣和和环境方面不能满足要求；第三类煤用助燃剂实质上仅相当于增加燃料的易燃挥发份，对燃料本身的燃烧促进作用不大。另外，考虑到助燃剂添加量大，对锅炉结焦和低负荷稳燃、减轻环境污染方面基本不起作用，因而限制了其使用用途；第四类以金属羧酸盐类为主，由于金属羧酸盐的不稳定性，低的有机溶解度，在燃烧过程中容易成盐或氧化物失活。其催化机理与第二类煤用助燃剂相似，效果也不是太理想。对于持续稳定高效燃烧、防止结渣与高温腐蚀的要求也比较难达到。如前所述，研究对高效燃烧、低负荷稳燃、低污染、防止结渣与高温腐蚀这五个方面问题都有益的燃烧方式具有十分重要的意义。因此在如何提高资源利用效率、减轻环境污染，除尽力改造燃烧装置及工艺参数外，还急需更有效的燃烧催化剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：解决现在炭基燃料燃烧不够充分、热效率低、燃烧炉内容易结焦导致燃烧炉工况低、大气污染物排放多、环境污染大的问题；根据炭基燃料这类以碳氢元素为主的链状及多环状结构化合物的特性、结合工业炉层状燃烧、粉煤燃烧、旋风燃烧、沸腾燃烧技术应用中煤的氧化燃烧过程伴随的各种复杂化学反应，如热裂解、热合成、缩合、环化、脱氢、氧化、催化等特点，提高炭基燃料的燃烧热效率，减轻污染排放，减少燃烧炉结焦，改善燃烧炉工矿，降低运营成本和维护成本，提供一种具有良好安全性、稳定性、经济性及催化助燃效率高的炭基燃料燃烧催化剂。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的炭基燃料用催化助燃剂，采用主体原料加辅助原料配伍成基质，然后将基质用溶剂溶解而成。基质中主体原料的组成及在基质中的相对含量如下：烷基醇醚0.1～30wt％，优选1～20％；烷基酯0.1～20wt％，优选1～15％；烯烃0.1～15wt％，优选1～10％；芳香族化合物0.1～35wt％，优选10～25％。其中主体原料的烷基醇醚选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇的甲醚、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：采用主体原料加辅助原料配伍成基质，然后将基质用溶剂溶解而成，主体原料包括烷基醇醚，烷基酯，烯烃和芳香族化合物等；辅助原料包括：磷酸酯，氯化烃、烷基酰胺、金属化合物，以及少量含氮、含硅或含氧的有机化合物。

【技术特征摘要】
1.一种炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：采用主体原料加辅助原料配伍成基质，然后将基质用溶剂溶解而成，主体原料包括烷基醇醚，烷基酯，烯烃和芳香族化合物等；辅助原料包括：磷酸酯，氯化烃、烷基酰胺、金属化合物，以及少量含氮、含硅或含氧的有机化合物。2.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烷基醇醚选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇的单或多甲醚、乙醚、苯醚和苄醚；优选为丙三醇甲醚和/或苄醚、或四甘醇甲醚和/或苄醚。3.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烷基醇醚在基质中的含量为约0.1～30wt％；优选1～20wt％。4.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烷基酯选自硬脂酸、苯甲酸、肉桂酸、草酸、丙二酸、马来酸、邻苯二甲酸、甘油酸，所述酯为甲酯、乙酯、丙酯、乙二酯、丙三酯、苯酯或苄酯；优选为硬脂酸丙三酯，邻苯二甲酸二苯酯和草酸二苄酯。5.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烷基酯在基质中的含量为约0.1～20wt％；优选1～15wt％。6.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烯烃选自多聚丁二烯，多聚戊二烯，多聚异戊二烯，1，5-环辛二烯，四氢化萘；优选多聚丁二烯。7.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述烯烃在基质中的含量为约0.1～15wt％；优选1～10wt％。8.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述芳香族化合物选自二乙苯，丁苯，戊苯，二戊苯，三戊苯，四戊苯，十二烷基苯，双十二烷基苯，十六烷基苯酚，二硝基苯酚，甲基萘酚，硝基苯甲醚，烷基苯甲醚；优选十六烷基苯酚，硝基苯酚和烷基苯甲醚。9.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述芳香族化合物在基质中的含量为0.1～35wt％；优选10～25wt％。10.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述磷酸酯选自磷酸和亚磷酸三甲酯、三乙酯、三丙酯和三丁酯；优选磷酸三乙酯。11.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述料磷酸酯在基质中的含量为0.1～10wt％；优选1～8wt％。12.根据权利要求1所述的炭基燃料用燃烧催化剂，其特征在于：所述氯代烃选自三甘醇二氯化物，四甘醇二氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张和平，邱明建，陈朝晖，张春山，张炜，张雅丽，
申请(专利权)人：北京金源化学集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]