一種粉末活性焦快速制備的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于活性焦煙氣脫硫領域，特別涉及一種粉末活性焦快速制備的方法。
【背景技術】
[0002] 活性焦干法煙氣脫硫技術脫硫效率高，脫硫過程中不使用水，能夠實現硫資源回 收，并且無廢水、廢渣等二次污染問題。目前，工業應用的活性焦為直徑為5_~9_的成 型柱狀活性焦。傳統活性焦加工工藝主要包括原煤磨粉、造粒、炭化、活化過程，制備過程耗 時長、能耗大，該工藝設備復雜、生產成本高，并且在應用過程中存在嚴重的磨損，嚴重限制 了活性焦脫硫技術在我國的應用。國內對活性焦研宄主要從活性焦原料及造粒技術方面入 手來提高活性焦的吸附性能和機械強度，如申請號為01141393. X和2009100830478的中國 專利申請，這些工藝雖然一定程度上提高了活性焦的吸附性能和機械強度，但同時增加了 生產成本，限制了成型顆粒活性焦脫硫技術在我國的推廣應用。
[0003] 粉末狀活性焦能夠較好的解決活性焦在應用中的磨損問題，并且具有吸附速率 快、吸附容量大的特點。申請人在專利申請號為201010189427. 2的"一種流態化活性炭聯 合脫硫脫硝工藝"中提出了流化床活性炭（焦）脫硫的方法，該方法打破以往對顆粒活性焦 固定床脫硫的局限，為粉末活性焦脫硫應用提供支撐。但是，目前粉末活性焦制備工藝過程 若仍按傳統工藝制備方法進行其成本過高。申請人在專利申請號為201310176387. 1的"一 種利用煤粉快速制備脫硫用粉末狀活性焦的工藝及裝置"中提出了 3-60s粉末活性焦的快 速制備方法，大大降低反應時間，但是該方法制備的粉末活性焦的脫硫性能有待提高。
【發明內容】
[0004] 為解決上述問題，本發明充分利用不同溫度下氧氣和水蒸氣擴散性及與碳的反應 性差異，氧氣反應多停留于顆粒表面，而水蒸氣反應會擴散至孔隙中，反應初期，氧氣在顆 粒表面的反應形成大量的孔，促進揮發分析出。另外揮發分的析出形成的孔道有利于水蒸 汽向孔隙內的擴散。釋放到顆粒外的揮發分與氧氣的反應會提高顆粒溫度，溫度的提升促 進了表面酸性官能團的分解并有一部分轉化為堿性官能團。過量的氧氣會導致顆粒的過燒 失，氧氣量過少無法達到特定的效果。碳與水蒸氣反應為吸熱反應，一定量水蒸氣可以調控 反應溫度，過量水蒸氣將影響反應進程。因此，本發明制備方法嚴格控制了反應爐內氣體的 配比使得目標產品中堿性官能團的數量增加，SO 2K附活性點增加。另外，嚴格控制反應溫 度以及氧氣與水蒸氣配比，可以使反應過程得到有效控制，最終可以實現目標產品的定向 制備，提高目標產品性能。同時，氣體配比的控制可以有效降低氧氣對碳的無規則燒失，降 低生產過程中能耗和炭損耗，降低活性焦的生產成本。
[0005] 本發明采用如下技術方案：
[0006] -種粉末活性焦快速制備的方法，以煤粉為原材料，以氣力輸送方式送入反應爐， 反應爐溫度控制在600~1000°C，反應爐內停留時間5~60s，與反應氣混合快速反應后， 經分離器分離，得到具有脫硫性能的粉末狀活性焦及還原性可燃氣體。
[0007] 優選的是，所述的煤粉為鍋爐燃用的煤粉，煤粉的粒度為20~500 μ m。
[0008] 優選的是，所述反應氣為煙氣、空氣和水蒸氣的混合物，其中，氧氣與水蒸氣的體 積比為2~10:15~52。
[0009] 優選的是，煤粉與給料風的質量比為0. 4-0. 7kg/kg。
[0010] 優選的是，反應氣與給料風的質量比為（2~5) :lkg/kg。
[0011] 優選的是，所述煤粉為褐煤，反應爐溫度控制在600~900°C，氧氣體積濃度為 2-6 %，水蒸氣體積濃度為15 %~30 %。
[0012] 優選的是，所述煤粉為煙煤，反應爐溫度控制在700~950°C，氧氣體積濃度為 2-10%，水蒸氣體積濃度為15 %~52%。
[0013] 優選的是，所述煤粉為無煙煤，反應爐溫度控制在800~1000°C，氧氣體積濃度為 4-10%，水蒸氣體積濃度為15 %~50%。
[0014] 本發明中給料風和反應氣的溫度為常溫，在爐內一步完成氧化反應，無需對煤粉 進行預活化處理。
[0015] 本發明的有益效果：
[0016] 1.采用本發明的粉末活性焦制備方法，燒失率均控制在30%以內，便可以得到硫 容較高的粉末活性焦樣品。
[0017] 2.制備方法簡單、產量高，由于使用的原料為煤粉，能夠實現反應氣體與原材料的 充分接觸，這樣不僅大大縮短了反應時間，而且制備的最終產品粉末狀活性焦性能穩定。
【附圖說明】
[0018] 圖 1
[0019] a)本發明提供以褐煤為原料時爐內溫度與氧氣濃度控制參數
[0020] b)本發明提供的以褐煤為原料時反應爐內氧氣和水蒸氣體積分數配比
[0021] 圖 2
[0022] a)本發明提供以煙煤為原料時爐內溫度與氧氣濃度控制參數
[0023] b)本發明提供的以煙煤為原料時反應爐內氧氣和水蒸氣體積分數配比
[0024] 圖 3
[0025] a)本發明提供以無煙煤為原料時爐內溫度與氧氣濃度控制參數
[0026] b)本發明提供的以無煙煤為原料時反應爐內氧氣和水蒸氣體積分數配比
[0027] 具體的實施方式
[0028] 表1褐煤元素分析和工業分析結果
[0029]
[0030] 表2煙煤元素分析和工業分析結果
[0031]
[0032] 表3無煙煤元素分析和工業分析結果
[0033]
[0034] 活性焦的二氧化硫吸附能力評價方法：
[0035] 對粉末活性焦SO2吸附能力評估采用的2h靜態吸附硫容為評價標準。在恒溫固 定床反應器進行粉末活性焦吸附煙氣中SO 2測試，吸附溫度為65°C，模擬煙氣組成包括6 % 02、8% H20、1500ppmS02&及氮氣，以2h吸附量為評估標準。
[0036] 實施實例1
[0037] 采用表1所示的無煙煤為原料，原煤的平均粒徑為75 μπι，給料風采用氮氣以及 6%氧氣，給料風與原煤質量比為0. 5kg/kg,反應氣與給料風的質量比為3:1，反應爐溫度 控制在600°C，氧氣濃度為5%，水蒸氣濃度為20%。粉末活性焦制備爐采用氣流床反應爐， 原煤在爐內停留5s后完成粉末活性半焦的制備。
[0038]