【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤气化渣资源再利用及工业烟气脱硫脱硝，具体涉及一种炭基催化剂原料组合物以及炭基催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、煤气化技术作为一种洁净煤化工技术，主要应用于煤基化学品合成（甲醇、烯烃等）、液体燃料合成（二甲醚、汽油等）等工业。煤气化渣是煤气化过程中排放的固体废弃物，目前的主要处理方式是填埋和堆存。填埋处理，煤气化渣中的重金属离子渗透进土壤和水体，造成地下环境污染；而堆存处理，造成土地资源浪费以及扬尘问题。随着煤气化技术的大规模推广，全国年产煤气化渣已超过3300万吨，煤气化渣的无害化处理问题也迫在眉睫。
2、活性焦烟气脱硫脱硝工艺，最早由德国berbau forschung公司提出，后将该技术转让给日本三井矿山株式会社，在日本，经过中试试验和工业化试验的成功后，进行了大规模工业化推广。该方法针对工业烟气的净化，可同时脱除二氧化硫、氮氧化物、粉尘、二噁英和重金属等污染物，同时可实现二氧化硫的资源化利用，不存在废水和废渣的二次污染问题。基于上述优点，目前该工艺已在我国得到全面推广，广泛应用于钢铁、焦化、有色冶金、发电等行业。活性焦作为该工艺脱硫脱硝的核心成分，其制备过程需要使用大量的焦煤、兰炭、无烟煤等煤资源。根据《gb29994-2013煤基活性炭单位产品能源消耗限额》中的规定，即使是活性焦生产中能耗的先进值，制备1t活性焦产品，所需要的综合能耗也达到2t标准煤。如何降低活性焦生产过程中能耗，一直是该行业关心的热点问题。另外，作为一种催化剂，如何提高其性能，也是该行业一直关注的方向。
4、cn109987605a公开一种使用水介质分离煤气化渣中的富碳组分，然后制备脱硫脱硝活性焦的方法。将分离出的富碳部分，配以黏结性煤及长焰煤，经过粉碎、过筛、捏合、成型、干燥、炭化、活化的工艺环节后，制备成为烟气脱硫脱硝活性焦。但是根据太原理工大学（任振玚等. 气化渣水介重选及其分离炭制备脱硫脱硝活性焦试验研究[j]煤炭学报，2021，46（04））等人分析统计，该方法分离煤气化渣，富碳部分的产率仅为8.37%，其余组分均无法继续使用，并未解决煤气化渣的固废处理问题。
5、cn112044400a公开了一种将褐煤混合少量钢渣，制备烟气脱硫脱硝活性焦的方法。将煤粉和钢渣粉以质量比6:1～9:1充分混合，添加质量比2.1～2.4:1:1.2～1.4的煤焦油、甘油和水进行搅拌捏合，再经炭化与活化后，制成柱状活性焦。钢渣中的氧化铁含量较高，一般为22.4~33.1%，实际生产过程中，一般先经过磁选获得氧化铁，将其回炉继续使用，剩余部分可以作为商品进行销售，总体已实现了无害化利用，并具有良好的经济价值，若用于制备活性焦，已不具有实用性。
6、cn105032389、cn109589965a分别公开了通过浸渍锰铈双金属溶液、混合含钒络合液，将锰铈双金属、钒活性金属成分负载到活性焦上的方法，以提高活性焦脱硫脱硝效率。但是此类添加外源金属的方法，制备过程较复杂，而且会产生含重金属离子的废液，对环境造成污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的煤气化渣利用率低以及活性焦在制备催化剂过程中容易释放污染性气体等问题，提供一种炭基催化剂原料组合物以及炭基催化剂及其制备方法与应用。本专利技术以煤气化渣的全组分、焦煤作为主要原料制备炭基催化剂，替代煤质活性焦，制备的炭基催化剂的催化性能明显提高，同时实现了煤气化渣全组分的完全资源化利用，变废为宝，具有良好的综合效益。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种炭基催化剂原料组合物，所述炭基催化剂原料组合物含有煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂，所述煤气化渣含有30~50重量%的sio2、5~15重量%的al2o3、1~12重量%的fe2o3、0.1~2重量%的tio2和10~40重量%的无定形碳。
3、优选地，以煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂的总重量为基准，煤气化渣的含量为65~75重量%，焦煤的含量为20~30重量%，煤沥青的含量为1~3重量%，粘合剂的含量为0.5~2重量%，表面活性剂的含量为0.1~0.5重量%。
4、优选地，所述粘合剂选自糊化淀粉、羧甲基淀粉和羧甲基纤维素中的一种或两种以上。
5、优选地，所述表面活性剂选自烷基苯磺酸钠和/或全氟烷基磺酸钾。
6、本专利技术第二方方面提供了一种制备炭基催化剂的方法，所述炭基催化剂采用前文所述的炭基催化剂原料组合物制备而成，该方法包括以下步骤：将煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂水溶液进行捏合、造粒成型、炭化和活化。
7、优选地，所述方法包括以下步骤：
8、（1）将煤气化渣、焦煤和煤沥青制成混合粉体，然后与粘合剂粉体混合，得到原料粉体；
9、（2）将所述原料粉体与所述表面活性剂水溶液进行捏合、造粒成型、干燥，得到干燥产物；
10、（3）将所述干燥产物在贫氧条件下进行炭化，得到炭化产物；
11、（4）将所述炭化产物在贫氧条件和过热蒸汽存在下进行活化。
12、优选地，在步骤（1）中，所述混合粉体通过250目筛网的比例＞90%。
13、优选地，所述表面活性剂水溶液的浓度为0.5~1.5重量%。
14、优选地，在步骤（2）中，所述表面活性剂水溶液的加入量为所述原料粉体的用量的15~25重量%。
15、优选地，所述干燥方式为：采用冷风干燥。
16、优选地，所述干燥的条件包括：温度为30~50℃，时间为10~15min。
17、优选地，步骤（3）的炭化条件包括：炭化装置的进料端的温度为380~420℃，出料端的温度750~850℃，干燥产物在炭化装置的出料端的停留时间为1~2h。
18、优选地，步骤（4）的活化条件包括：将所述炭化产物在贫氧条件下加热至950~1050℃时，向活化装置中通入750~850℃的过热蒸汽，活化1~2h。
19、优选地，在步骤（3）和步骤（4）中，所述贫氧条件包括：氧气含量为5~10体积%。
20、本专利技术第三方面提供了一种由前文所述的方法制备的炭基催化剂。
21、优选地，所述炭基催化剂的着火点≥440℃，碘吸附值≥500mg/g，比表面积≥400m2/g，耐磨强度≥98%，耐压强度≥40dan，脱硫值≥25mg/g，脱硝率≥40%本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种炭基催化剂原料组合物，其特征在于，该炭基催化剂原料组合物含有煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂，
2.根据权利要求1所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，以煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂的总重量为基准，煤气化渣的含量为65~75重量%，焦煤的含量为20~30重量%，煤沥青的含量为1~3重量%，粘合剂的含量为0.5~2重量%，表面活性剂的含量为0.1~0.5重量%。
3.根据权利要求1或2所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，所述粘合剂选自糊化淀粉、羧甲基淀粉和羧甲基纤维素中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基苯磺酸钠和/或全氟烷基磺酸钾。
5.一种制备炭基催化剂的方法，其特征在于，所述炭基催化剂采用权利要求1-4中任意一项所述的炭基催化剂原料组合物制备而成，该方法包括以下步骤：将煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂水溶液进行捏合、造粒成型、炭化和活化。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合粉体通过250目筛网的比例＞90%。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂水溶液的浓度为0.5~1.5重量%。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述表面活性剂水溶液的加入量为所述原料粉体的用量的15~25重量%。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述干燥方式为：采用冷风干燥；
11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（3）的炭化条件包括：炭化装置的进料端的温度为380~420℃，出料端的温度750~850℃，干燥产物在炭化装置的出料端的停留时间为1~2h。
12.根据权利要求6-11中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（4）的活化条件包括：将所述炭化产物在贫氧条件下加热至950~1050℃时，向活化装置中通入750~850℃的过热蒸汽，活化1~2h。
13.根据权利要求6-12中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（3）和步骤（4）中，所述贫氧条件包括：氧气含量为5~10体积%。
14.由权利要求5-13中任意一项所述的方法制备的炭基催化剂；
15.权利要求14所述的炭基催化剂在作为脱硫脱硝催化剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种炭基催化剂原料组合物，其特征在于，该炭基催化剂原料组合物含有煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂，
2.根据权利要求1所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，以煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂的总重量为基准，煤气化渣的含量为65~75重量%，焦煤的含量为20~30重量%，煤沥青的含量为1~3重量%，粘合剂的含量为0.5~2重量%，表面活性剂的含量为0.1~0.5重量%。
3.根据权利要求1或2所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，所述粘合剂选自糊化淀粉、羧甲基淀粉和羧甲基纤维素中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的炭基催化剂原料组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基苯磺酸钠和/或全氟烷基磺酸钾。
5.一种制备炭基催化剂的方法，其特征在于，所述炭基催化剂采用权利要求1-4中任意一项所述的炭基催化剂原料组合物制备而成，该方法包括以下步骤：将煤气化渣、焦煤、煤沥青、粘合剂和表面活性剂水溶液进行捏合、造粒成型、炭化和活化。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合粉体通过250目筛网的比...
【专利技术属性】
技术研发人员：许芸，刘德时，隋雯雯，庄柯，张乾，徐静馨，周凯，董月红，潘超，孙雪丽，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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