[发明专利]一种粉末活性焦快速制备的方法

说明书

技术领域

本发明属于活性焦烟气脱硫领域，特别涉及一种粉末活性焦快速制备的方法。

背景技术

活性焦干法烟气脱硫技术脱硫效率高，脱硫过程中不使用水，能够实现硫资源回收，并且无废水、废渣等二次污染问题。目前，工业应用的活性焦为直径为5mm～9mm的成型柱状活性焦。传统活性焦加工工艺主要包括原煤磨粉、造粒、炭化、活化过程，制备过程耗时长、能耗大，该工艺设备复杂、生产成本高，并且在应用过程中存在严重的磨损，严重限制了活性焦脱硫技术在我国的应用。国内对活性焦研究主要从活性焦原料及造粒技术方面入手来提高活性焦的吸附性能和机械强度，如申请号为01141393.X和2009100830478的中国专利申请，这些工艺虽然一定程度上提高了活性焦的吸附性能和机械强度，但同时增加了生产成本，限制了成型颗粒活性焦脱硫技术在我国的推广应用。

粉末状活性焦能够较好的解决活性焦在应用中的磨损问题，并且具有吸附速率快、吸附容量大的特点。申请人在专利申请号为201010189427.2的“一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺”中提出了流化床活性炭(焦)脱硫的方法，该方法打破以往对颗粒活性焦固定床脱硫的局限，为粉末活性焦脱硫应用提供支撑。但是，目前粉末活性焦制备工艺过程若仍按传统工艺制备方法进行其成本过高。申请人在专利申请号为201310176387.1的“一种利用煤粉快速制备脱硫用粉末状活性焦的工艺及装置”中提出了3-60s粉末活性焦的快速制备方法，大大降低反应时间，但是该方法制备的粉末活性焦的脱硫性能有待提高。

发明内容

为解决上述问题，本发明充分利用不同温度下氧气和水蒸气扩散性及与碳的反应性差异，氧气反应多停留于颗粒表面，而水蒸气反应会扩散至孔隙中，反应初期，氧气在颗粒表面的反应形成大量的孔，促进挥发分析出。另外挥发分的析出形成的孔道有利于水蒸汽向孔隙内的扩散。释放到颗粒外的挥发分与氧气的反应会提高颗粒温度，温度的提升促进了表面酸性官能团的分解并有一部分转化为碱性官能团。过量的氧气会导致颗粒的过烧失，氧气量过少无法达到特定的效果。碳与水蒸气反应为吸热反应，一定量水蒸气可以调控反应温度，过量水蒸气将影响反应进程。因此，本发明制备方法严格控制了反应炉内气体的配比使得目标产品中碱性官能团的数量增加，SO₂吸附活性点增加。另外，严格控制反应温度以及氧气与水蒸气配比，可以使反应过程得到有效控制，最终可以实现目标产品的定向制备，提高目标产品性能。同时，气体配比的控制可以有效降低氧气对碳的无规则烧失，降低生产过程中能耗和炭损耗，降低活性焦的生产成本。

本发明采用如下技术方案：

一种粉末活性焦快速制备的方法，以煤粉为原材料，以气力输送方式送入反应炉，反应炉温度控制在600～1000℃，反应炉内停留时间5～60s，与反应气混合快速反应后，经分离器分离，得到具有脱硫性能的粉末状活性焦及还原性可燃气体。

优选的是，所述的煤粉为锅炉燃用的煤粉，煤粉的粒度为20～500μm。

优选的是，所述反应气为烟气、空气和水蒸气的混合物，其中，氧气与水蒸气的体积比为2～10:15～52。

优选的是，煤粉与给料风的质量比为0.4-0.7kg/kg。

优选的是，反应气与给料风的质量比为(2～5)：1kg/kg。

优选的是，所述煤粉为褐煤，反应炉温度控制在600～900℃，氧气体积浓度为2-6％，水蒸气体积浓度为15％～30％。

优选的是，所述煤粉为烟煤，反应炉温度控制在700～950℃，氧气体积浓度为2-10％，水蒸气体积浓度为15％～52％。

优选的是，所述煤粉为无烟煤，反应炉温度控制在800～1000℃，氧气体积浓度为4-10％，水蒸气体积浓度为15％～50％。

本发明中给料风和反应气的温度为常温，在炉内一步完成氧化反应，无需对煤粉进行预活化处理。

本发明的有益效果：

1.采用本发明的粉末活性焦制备方法，烧失率均控制在30％以内，便可以得到硫容较高的粉末活性焦样品。

2.制备方法简单、产量高，由于使用的原料为煤粉，能够实现反应气体与原材料的充分接触，这样不仅大大缩短了反应时间，而且制备的最终产品粉末状活性焦性能稳定。

附图说明

图1

a)本发明提供以褐煤为原料时炉内温度与氧气浓度控制参数

b)本发明提供的以褐煤为原料时反应炉内氧气和水蒸气体积分数配比

图2