[发明专利]一种烟气脱硫用活性焦及其制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫用活性焦及其制备方法和装置，属于材料制备及煤化工领域。

背景技术

活性焦烟气脱硫是基于多孔碳质的物理和化学吸附的干法烟气净化技术，具有耗水量小、无废水排放、硫资源化回收、多种污染物联合脱除等优点。活性焦烟气脱硫技术对我国干旱地区烟气净化技术选择及缓解我国硫资源严重失衡现状具有重要的现实意义。

烟气脱硫用活性焦通常具有较发达的孔隙结构和一定数量的利于SO₂吸附和转化的表面化学官能团。煤炭是一种储量丰富、价格低廉的富碳原料，已成为活性焦制备的主要原料。通常，高变质程度的煤种如无烟煤和贫煤具有较高的碳含量，但挥发份含量和表面官能团较少，化学活性较差，在活性焦制备过程中，高变质程度煤生产的活性焦收率高、微孔结构发达，但需要制备时间长，且原料价格较高；而低变质程度煤种如褐煤则与之相反，碳含量较低，挥发份高、表面官能团丰富，化学活性较高，在活性焦制备过程中与活化介质反应活性好，制备所需时间较短，且原料价格低廉，但产率偏低且炭化过程中产生大量焦油难处置。

目前烟气脱硫用活性焦的制备所用的原料以烟煤和褐煤为主，如中国专利“一种脱硫活性焦及其制备方法”(CN102745686A)，公开了一种以烟煤为原料制备脱硫活性焦的方法，该方法采用的原料煤为大同烟煤，相比无烟煤，所用原料煤的价格低廉、储量丰富。

中国专利“一种由褐煤制备的烟气脱硫用活性焦及其制备方法”(CN101708840B)，公开一种单独利用褐煤来制备烟气脱硫用活性焦的方法，该方法利用低附加值的褐煤，活性焦的生产成本降低了30-50％。

上述活性焦的制备方法普遍存在的不足有：(1)炭化过程会产生大量的焦油，难以进行处理；(2)活性焦的产率偏低；(3)系统余热没有合理利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种以高变质程度煤和低变质程度煤的混煤为原料制备的烟气脱硫用活性焦及其制备方法和装置，降低了活性焦原料成本，减少了活化反应时间，同时可回收利用焦油和余热。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种烟气脱硫用活性焦，以高变质程度原煤为主要原料，配入低变质程度原煤和煤焦油，经干燥、磨粉、成型、炭化及活化后制成；原料组分及配比为：高变质程度原煤40-70％，低变质程度原煤20-40％，煤焦油10-20％；所述高变质程度原煤中的干燥基挥发份含量为5-15％，灰分含量5-15％，余量为水分和固定碳；所述低变质程度原煤中的干燥基挥发份含量35-45％，灰分含量6-20％，余量为水分和固定碳，以上所述的含量均以质量百分含量计。

所述高变质程度原煤为无烟煤或贫煤，低变质程度原煤为褐煤；

本发明还提供了该活性焦的制备方法，包括以下步骤：

(1)将低变质程度原煤破碎成粒度小于5cm的煤块，干燥至煤块中的含水量为10-15％；

(2)将高变质程度原煤和经步骤(1)处理后的低变质程度原煤研磨成100-300目的煤粉；

(3)按质量百分比取40-70％的高变质程度煤粉和20-40％的低变质程度煤粉，并加入质量百分比为10-20％的粘结剂，混合均匀，在20-80MPa的压力下挤压成圆柱状颗粒，颗粒直径5-10mm，长度为10-50mm；

(4)将成型后的颗粒进行炭化制得炭化料，炭化温度为450-700℃，升温速率5-15℃/min，炭化时间30-180min，炭化氛围为氮气或惰性气体，炭化后烟气经过冷凝后得到粗焦油，粗焦油经脱水后制得煤焦油，作为步骤(3)的粘结剂使用；

(5)向炭化料中通入活化气进行活化，活化温度800-1000℃，活化时间5-120min，即制备成烟气脱硫用活性焦。

步骤(1)中，低变质程度原煤干燥用的热源为步骤(5)活化工艺后的热烟气和微波能；

步骤(1)中，低变质程度原煤首先采用步骤(5)活化工艺后的热烟气作为热源，从室温加热到100℃并保持1-10min；然后采用热烟气和微波联合进行加热。

步骤(5)中，所述活化气为水蒸气与氧气的混合气体，其中氧气体积含量为0-8％；