一种活性焦的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种活性焦的制备方法及系统，其中活性焦的制备方法包括：将原煤颗粒于含有尿素和缩二脲的第一溶液中浸渍，获得浸渍料；将浸渍料碳化，获得碳化料；将碳化料在水蒸气中进行一次活化，获得一次活化料；将一次活化料在氨气、二氧化碳和水蒸气的混合气体中进行二次活化，获得所述活性焦。本发明专利技术所述的活性焦的制备方法，利用含有尿素和缩脲的第一溶液作为原煤颗粒的浸渍液，结合水蒸气一次活化和氨二次活化，可制备出含氮官能团丰富的脱硫脱硝活性焦。脱硝活性焦。脱硝活性焦。

【技术实现步骤摘要】
一种活性焦的制备方法及系统


[0001]本专利技术属于材料制备
，尤其涉及一种活性焦的制备方法及系统。

技术介绍

[0002]截至2019年底，我国300MW以上燃煤机组90％以上完成超低排放改造，SO2、NOx、粉尘达到35mg/m3、50mg/m3、10mg/m3排放要求，污染物治理达到世界领先水平。另一方面，我国燃煤电厂普遍采用SCR+ESP+WFGD污染物控制工艺路线，SCR脱硝工艺因过高的追求脱硝效率，导致尾部烟道及设备产生腐蚀，现有催化剂一般采用V2O5/WO3‑
TiO2催化剂，寿命到期后产生大量危险废弃物，造成二次污染；湿法脱硫以石灰石
‑
石膏法为主，每年开采优质石灰石1.25亿吨，破坏生态环境，副产劣质石膏2.15亿吨，量大难用，湿法脱硫耗水量大且脱硫废水零排放进一步增加成本。而活性焦烟气净化技术作为唯一可工业化的干法烟气净化技术，活性焦作为吸附剂和催化剂，污染物脱除效率高、能同时脱除多种污染物、无二次污染，并可以实现资源的回收利用，是我国富煤缺水地区最具推广应用前景的污染物控制术。
[0003]目前用于烟气净化的绝大多数活性焦为5～9mm的柱状活性焦，其制备过程需经历粘结、成型、压实等复杂的前处理工艺，然后再经过碳化和水蒸气活化制备而成，得到的活性焦普遍呈现微孔分布，存在内扩散阻力大、内表面利用率低、活性官能团含量低、污染物脱除和再生脱附性能差的问题，碳材料问题是活性焦气体净化技术难以大规模推广应用的关键瓶颈。
[0004]研究表明，氮改性的活性焦表面含氮官能团显著增加，在脱硫过程中含氮官能团具有良好的催化活性，能够显著促进对烟气SO2的吸附、氧化、转化，增加了活性焦的吸附速率及脱硫硫容，在脱硝过程中含氮官能团提高了活性焦对烟气NO的催化氧化活性，加快脱硝反应进行。
[0005]常见的氮改性工艺是采用已有孔隙结构的活性焦浸渍含氮前驱体溶液，然后进行煅烧的负载制备工艺，该工艺存在含氮改性组分无效分解量大、负载不均匀、微孔内含氮官能团含量低、制备工艺复杂、成本高的缺点。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种活性焦的制备方法，利用含有尿素和缩脲的第一溶液作为原煤颗粒的浸渍液，结合水蒸气一次活化和氨二次活化，可制备出含氮官能团丰富的脱硫脱硝活性焦。
[0007]本专利技术的又一个目的在于，提供一种活性焦的制备系统。
[0008]为此，本专利技术的第一方面实施例提出一种活性焦的制备方法，包括
[0009]将原煤颗粒于含有尿素和缩二脲的第一溶液中浸渍，获得浸渍料；
[0010]将所述浸渍料碳化，获得碳化料；
[0011]将所述碳化料在水蒸气中进行一次活化，获得一次活化料；
[0012]将所述一次活化料在氨气、二氧化碳和水蒸气的混合气体中进行二次活化，获得
所述活性焦。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述原煤颗粒的灰分不超过6wt％，硫分不超过3wt％；所述原煤颗粒的粒径在2
‑
15mm之间。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述原煤颗粒与第一溶液的体积比为1：1
‑
10；所述浸渍在超声条件下进行，所述浸渍时间为0.5
‑
5h。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述第一溶液中尿素的含量为25
‑
35wt％，缩二脲的含量为3
‑
8wt％。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述第一溶液为电厂尿素水解制氨的废水；所述混合气体为电厂尿素水解器出口的热解气。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述碳化温度为400
‑
500℃，所述碳化时间为2
‑
4h。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述一次活化温度为500
‑
800℃，所述一次活化时间为2
‑
4h。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述二次活化温度为800
‑
900℃，所述二次活化时间为1
‑
2h。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述混合气体中，氨气、二氧化碳和水蒸气三者的体积比为(6
‑
9)：(6
‑
9)：(8
‑
12)。
[0021]本专利技术实施例的活性焦的制备方法的有益效果为：
[0022](1)含氮官能团分布均匀，微孔内也富含含氮官能团。
[0023]传统的制备工艺是活性焦孔隙结构吸附氮改性前驱体溶液，再煅烧，但是活性焦的大多数微孔不容易浸渍改性溶液，所以煅烧过程中无法实现微孔内生成含氮官能团，而脱硫脱硝过程中的催化活性中心主要在微孔表面。
[0024]本专利技术实施例的活性焦制备方法，其技术思路是先针对原煤颗粒进行含有尿素和缩二脲的第一溶液浸渍，然后再进行碳化、水蒸气一次活化，最后再进行含氮混合气体二次活化制备，通过碳化活化前进行原煤颗粒浸渍处理，有利于含氮组分尿素和缩二脲渗透入碳材料骨架中，最后在成孔之后含氮混合气体二次活化是为了让氨气侵入到活性焦的中大孔及微孔内部，二次活化混合气体刻蚀造孔的同时实现含氮官能团的形成，含氮官能团在孔隙内部分布更加均匀。
[0025](2)含氮活化组分混合气体利用率高，活性焦含氮官能团负载量大。
[0026]本专利技术实施例的活性焦制备方法，采用初步浸渍+一次活化造孔+二次活化氮活化的制备工艺，使得尿素和缩脲组分与活性焦制备过程深度结合，活性组分尿素和缩脲热分解过程与活性焦孔隙结构形成过程相互促进，同时含氮活化组分混合气体更易侵入到活性焦的内部刻蚀反应，含氮活化组分混合气体利用率高，活性焦含氮官能团负载量大。
[0027](3)活性焦分级孔分布，吸附性能好，脱硫脱硝效率高。
[0028]本专利技术实施例的活性焦制备方法，直接采用原煤颗粒制备活性焦，制备过程由于不经历黏结、捏合、挤压等复杂过程，避免成型过程中孔隙坍塌和堵塞，经过碳化和活化后形成分级孔结构，吸附性能好，脱硫脱硝效率高。
[0029](4)制备工艺简单，成本低。
[0030]本专利技术实施例的活性焦制备方法，采用的含氮前驱体溶液第一溶液可以是电厂尿素水解制氨的废水，其中尿素和缩二脲均是较好的含氮前驱体溶液，含氮活化气体也可以
是电厂尿素水解器的产气组分，产气成本低，制备过程与尿素水解系统耦合，制备工艺简单成本低。
[0031]为达到上述目的，本专利技术的第二方面实施例提出了一种活性焦的制备系统，包括依次连通的浸渍池、碳化炉、一次活化炉和二次活化炉；
[0032]所述浸渍池上安装有超声波换能器；所述浸渍池连通原煤颗粒储存仓和尿素水解废水管线；
[0033]所述一次活化炉连通水蒸气管线；
[0034]所述二次活化炉连通尿素水解气体管线和活性焦收集罐。
[0035]本专利技术实施例的活性焦的制备系统的有益效果与本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性焦的制备方法，其特征在于，包括将原煤颗粒于含有尿素和缩二脲的第一溶液中浸渍，获得浸渍料；将所述浸渍料碳化，获得碳化料；将所述碳化料在水蒸气中进行一次活化，获得一次活化料；将所述一次活化料在氨气、二氧化碳和水蒸气的混合气体中进行二次活化，获得所述活性焦。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原煤颗粒的灰分不超过6wt％，硫分不超过3wt％；所述原煤颗粒的粒径在2
‑
15mm之间。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原煤颗粒与第一溶液的体积比为1：1
‑
10；所述浸渍在超声条件下进行，所述浸渍时间为0.5
‑
5h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中尿素的含量为25
‑
35wt％，缩二脲的含量为3
‑
8wt％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液为电厂尿素水解制氨的废水；所述混合气体为电厂尿素水解器出口的热解气。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成龙，李阳，赵瀚辰，蔡铭，贾晨光，姚明宇，井庆贺，李德军，孙元帅，张计节，张宝华，朱鹏，
申请(专利权)人：华能嘉祥发电有限公司扎赉诺尔煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：