專利名稱：一種脫硫脫硝脫汞活性焦及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性焦及其制備方法，尤其涉及一種脫硫脫硝脫汞活性焦及其制 備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一，火電站和燃煤工業(yè)鍋爐消 耗了 60%以上的燃煤。據(jù)統(tǒng)計，我國二氧化硫的90%、氮氧化物的67%、汞的40%，煙塵排 放量的70%均來自于煤炭燃燒。燃煤煙氣中的SO2和NOx所引起的酸雨和光化學(xué)煙霧等環(huán) 境污染已成為影響人類生存環(huán)境的嚴(yán)重問題，隨著近年來環(huán)保要求的提高，同時控制S02、 NOx和汞排放的要求更加緊迫。相對于單獨(dú)應(yīng)用脫硫、脫硝和脫汞技術(shù)，聯(lián)合脫硫脫硝脫汞 技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性、資源利用效率方面具有優(yōu)勢，我國燃煤污染日趨嚴(yán)重，大力發(fā)展低費(fèi)用、高 效率的燃煤污染防治技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急，因此具有費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)的聯(lián)合脫硫脫硝 脫汞技術(shù)受到越來越多的重視。聯(lián)合脫硫脫硝脫汞技術(shù)的核心為煤基吸附劑，即活性焦。開 發(fā)高性能的脫硫脫硝脫汞活性焦用于煙氣凈化領(lǐng)域已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聯(lián)合脫硫脫硝脫汞活性焦及其制備方法。本發(fā)明提供的一種脫硫脫硝脫汞活性焦的制備方法，包括如下步驟1)將煤粉進(jìn)行捏合并擠壓成型為顆粒；2)將所述顆粒進(jìn)行炭化得到炭化產(chǎn)物；3)用水蒸汽和氨氣對所述炭化產(chǎn)物進(jìn)行活化即得所述脫硫脫硝脫汞活性焦。上述制備方法還包括將原煤進(jìn)行破碎得到煤塊，然后將所述煤塊進(jìn)行研磨得到所 述煤粉的步驟。所述原煤為褐煤、煙煤或無煙煤中至少一種；所述煤塊的粒徑小于50mm;所 述煤粉中質(zhì)量百分含量80%以上的煤粉的粒度小于150目。上述制備方法中，步驟1)所述擠壓的壓力為10MPa-50Mpa，具體可為lOMpa、 25Mpa、30Mpa或50Mpa ；所述顆粒的形狀為Φ5-Φ IOmm圓柱形，如Φ5mm, Φ6mm, Φ9ι πι或 OlOmm圓柱形。上述制備方法中，步驟2)所述炭化的溫度為550°C -700°C，如550°C、600°C、650°C 或700°C ；所述炭化的時間為0. 5小時-4小時，如0. 5小時、1小時、1. 5小時或2小時。上述制備方法中，步驟3)所述活化的溫度為700°C -950°C，如700°C、800°C、850°C 或 950°C。上述制備方法中，步驟3)所述水蒸汽和氨氣是氨水溶液通過加熱產(chǎn)生的混合 氣體，所述加熱的溫度為300-500°C，如300°C、400°C或500°C ；所述氨水溶液的濃度為 0% -25%，但不為 0%，如 10%或 25%。上述制備方法中，步驟3)所述水蒸汽和氨氣是蒸餾水通過加熱產(chǎn)生的水蒸汽與 氨氣混合得到的混合氣體，所述加熱的溫度為300-500°C，如300°C、400°C或500°C ；所述混合氣體中氨氣的體積百分含量為0 % -10 %，但不為0 %，如2 %或10 %。上述制備方法中，步驟3)中活化每噸所述炭化產(chǎn)物需要控制所述水蒸汽和氨氣 的流速為 5000m7h-50000m7h，如 5000m7h、20000m7h、30000m7h 或 50000m3/h ；所述活化 時間為0. 1小時-4小時，如0. 1小時、1小時、1.5小時或4小時。上述制備方法中，步驟3)所述水蒸汽和氨氣依次對所述炭化產(chǎn)物進(jìn)行活化；活化 每噸所述炭化產(chǎn)物需要控制所述水蒸汽和氨氣的流速分別為5000m7h-50000m7h和Im3/ h-500m3/h,如20000m7h和200m7h ；所述水蒸汽活化炭化產(chǎn)物的活化時間為0. 1小時-4小 時，如1. 0小時；所述水蒸汽對所述炭化產(chǎn)物的活化時間與所述氨氣對所述炭化產(chǎn)物的活 化時間的比為1 (1-5)，如1 2。本發(fā)明制備的脫硫脫硝脫汞活性焦性能優(yōu)良，特別是改進(jìn)了活性焦的脫硝性能， 為聯(lián)合脫硫脫硝脫汞技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了前提，為活性焦系列產(chǎn)品添加了新的產(chǎn)品。 本發(fā)明內(nèi)容工藝簡單，采用原煤為原料，通過成型、炭化，在活化的過程中加入特殊活化 劑_氨氣，工業(yè)上具有可操作性，且特殊活化劑來源廣泛，價格低廉，屬于低成本，高性能產(chǎn) 品，具有較大的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。本發(fā)明的下述實施例中所用的破碎機(jī)型號為顎式破碎機(jī)QHPE125X150 ；球磨機(jī)型 號為 QHQM-100。實施例1、脫硫脫硝脫汞活性焦的制備將褐煤用破碎機(jī)破碎成小于30mm的煤塊，然后放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，其中質(zhì) 量百分含量為80%以上的煤粉的粒度小于150目；再將煤粉進(jìn)行捏合并在25Mpa壓力下 進(jìn)行擠壓成型，制成直徑為9mm的圓柱形顆粒；再將球形顆粒放入炭化爐中進(jìn)行炭化得到 炭化產(chǎn)物1噸，其中炭化的溫度為550°C，炭化的時間為2小時；再將炭化后的球形顆粒放 入700°C的活化爐中，然后將濃度為10%的氨水溶液通過水蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽和氨 氣的混合氣體通入活化爐中進(jìn)行活化即得脫硫脫硝脫汞活性焦，水蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度為 3000C ；其中，混合氣體的流速為5000m3/h，活化時間為4h，活化產(chǎn)品得率為85%。實施例2、脫硫脫硝脫汞活性焦的制備將煙煤用破碎機(jī)破碎成小于20mm的煤塊，然后放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，其中質(zhì)量 百分含量為80%以上的煤粉的粒度小于150目；再將煤粉進(jìn)行捏合并在30Mpa壓力下進(jìn)行 擠壓成型，制成直徑為IOmm的圓柱形顆粒；再將圓柱形顆粒放入炭化爐中進(jìn)行炭化得到炭 化產(chǎn)物1噸，其中炭化的溫度為700°C，炭化的時間為0. 5小時；再將炭化后的圓柱形顆粒 放入950°C的活化爐中，然后將濃度為25%的氨水溶液通過水蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽和 氨氣的混合氣體通入活化爐中進(jìn)行活化即得脫硫脫硝脫汞活性焦，水蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度 為400°C ；其中，混合氣體的流速為50000m3/h，活化時間為0. lh，活化產(chǎn)品得率為90%。實施例3、脫硫脫硝脫汞活性焦的制備將無煙煤用破碎機(jī)破碎成小于50mm的煤塊，然后放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，其中質(zhì) 量百分含量為90%以上的煤粉的粒度小于150目；再將煤粉進(jìn)行捏合并在50Mpa壓力下進(jìn)行擠壓成型，制成直徑為5mm的圓柱形顆粒；再將圓柱形顆粒放入炭化爐中進(jìn)行炭化得到 炭化產(chǎn)物1噸，其中炭化的溫度為600°C，炭化的時間為1小時；再將炭化后的圓柱形顆粒 放入800°C的活化爐中，然后將蒸餾水通過水蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽與另一管路通入的 氨氣直接混合得到的水蒸汽與氨氣的混合氣體通入活化爐中進(jìn)行活化即得脫硫脫硝脫汞 活性焦，水蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度為500°C ；其中，該混合氣體中氨氣的體積百分含量為2%，， 混合氣體的流速為30000m3/h，活化時間為lh，活化產(chǎn)品得率為88%。實施例4、脫硫脫硝脫汞活性焦的制備將無煙煤與煙煤按2 1比例配煤，然后用破碎機(jī)破碎成小于30mm的煤塊，然后 放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，其中質(zhì)量百分含量為80%以上的煤粉的粒度小于180目；再將煤 粉進(jìn)行捏合并在IOMpa壓力下進(jìn)行擠壓成型，制成直徑為6mm的圓柱形顆粒；再將圓柱形顆 粒放入炭化爐中進(jìn)行炭化得到炭化產(chǎn)物1噸，其中炭化的溫度為650°C，炭化的時間為1. 5 小時；再將炭化后的圓柱形顆粒放入850°C的活化爐中，然后將蒸餾水通過水蒸汽發(fā)生器 產(chǎn)生的水蒸汽與另一管路通入的氨氣直接混合得到的水蒸汽與氨氣的混合氣體通入活化 爐中進(jìn)行活化即得到脫硫脫硝脫汞活性焦，水蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度為500°C ；其中，該混合 氣體中氨氣的體積百分含量為10%，，混合氣體的流速為20000m3/h，活化時間為1. 5h，活化 產(chǎn)品得率為86%。實施例5、脫硫脫硝脫汞活性焦的制備將無煙煤與煙煤按2 1比例配煤，然后用破碎機(jī)破碎成小于30mm的煤塊，然后 放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，其中質(zhì)量百分含量為80%以上的煤粉的粒度小于180目；再將煤 粉進(jìn)行捏合并在IOMpa壓力下進(jìn)行擠壓成型，制成直徑為6mm的圓柱形顆粒；再將圓柱形顆 粒放入炭化爐中進(jìn)行炭化得到炭化產(chǎn)物1噸，其中炭化的溫度為650°C，炭化的時間為1. 5 小時；再將炭化后的圓柱形顆粒放入850°C的活化爐中，然后先將水蒸汽通入活化爐中進(jìn) 行活化，其流速為20000m7h，活化時間為1. 0小時；然后停止通入水蒸汽，將氨氣通入活化 爐中進(jìn)行活化，其流速為200m3/h，活化時間為2. 0小時，得到脫硫脫硝脫汞活性焦，活化產(chǎn) 品得率為89%。實施例6、實施例1-5的脫硫脫硝脫汞活性焦與普通脫硫活性焦的性能比較本實施例所用普通活性焦購買于科興炭業(yè)有限責(zé)任公司。本發(fā)明中煙氣中的硫、硝和汞主要指S02、N0以及Hg，SO2與NO采用北京北分麥哈 克分析儀器有限公司生產(chǎn)的SO2與NO紅外線分析儀，型號為QGS-08B ；汞濃度采用連續(xù)在線 汞分析儀進(jìn)行檢測。將脫硫脫硝脫汞之后的煙氣分別引入分析儀器，分析儀器自動測定煙 氣中硫、硝和汞的濃度，然后將濃度信號傳給計算機(jī)將數(shù)據(jù)保存下來。根據(jù)煙氣通入活性焦 之前的濃度與脫硫脫硝脫汞后的濃度，通過計算即可得到脫除效率。實施例1-5的脫硫脫硝脫汞活性焦與普通脫硫活性焦的性能比較結(jié)果如表1所示表1實施例1-5的脫硫脫硝脫汞活性焦與普通脫硫活性焦的性能比較
權(quán)利要求
一種脫硫脫硝脫汞活性焦的制備方法，包括如下步驟1)將煤粉進(jìn)行捏合并擠壓成型為顆粒；2)將所述顆粒進(jìn)行炭化得到炭化產(chǎn)物；3)用水蒸汽和氨氣對所述炭化產(chǎn)物進(jìn)行活化即得所述脫硫脫硝脫汞活性焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法還包括將原煤進(jìn)行破碎得到煤 塊，然后將所述煤塊進(jìn)行研磨得到所述煤粉的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述原煤為褐煤、煙煤或無煙煤中至 少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的制備方法，其特征在于步驟1)所述擠壓的壓力為 10MPa-50Mpa ；步驟2)所述炭化的溫度為550°C -700°C ；步驟2)所述炭化的時間為0. 5小 時-4小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述活化的溫度為 700 V -950 °C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述水蒸汽和氨氣 是氨水溶液通過加熱產(chǎn)生的混合氣體；所述氨水溶液的濃度為0% -25%，但不為0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述水蒸汽和氨氣 是蒸餾水通過加熱產(chǎn)生的水蒸汽與氨氣混合得到的混合氣體；所述混合氣體中氨氣的體積 百分含量為0% -10%，但不為0%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的制備方法，其特征在于活化每噸所述炭化產(chǎn)物需 要控制所述水蒸汽和氨氣的流速為5000m7h-50000m3/h，所述活化時間為0. 1小時-4小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述水蒸汽和氨氣 依次對所述炭化產(chǎn)物進(jìn)行活化；活化每噸所述炭化產(chǎn)物需要控制所述水蒸汽和氨氣的流速 分別為5000m7h-50000m3/h和lm7h-500m3/h，所述水蒸汽活化所述炭化產(chǎn)物的活化時間為 0. 1小時_4小時；所述水蒸汽對所述炭化產(chǎn)物的活化時間與所述氨氣對所述炭化產(chǎn)物的活 化時間的比為1 (1-5)。
10.權(quán)利要求1-9中任一所述方法制備的活性焦。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種脫硫脫硝脫汞活性焦及其制備方法。該脫硫脫硝脫汞活性焦的制備方法包括如下步驟1)將煤粉進(jìn)行捏合并擠壓成型為顆粒；2)將所述顆粒進(jìn)行炭化得到炭化產(chǎn)物；3)用水蒸汽和氨氣的混合氣體對所述炭化產(chǎn)物進(jìn)行活化即得所述脫硫脫硝脫汞活性焦。本發(fā)明制備的活性焦不僅能用于單獨(dú)脫硫、脫硝、脫汞，也可用于聯(lián)合脫硫脫硝脫汞。
文檔編號C01B31/08GK101993067SQ20101051984
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者傅翔, 吳濤, 孫仲超, 張科達(dá), 李蘭廷, 李艷芳, 李雪飛, 梁大明, 熊銀伍, 董衛(wèi)國 申請人:煤炭科學(xué)研究總院