[发明专利]一种煤炭纳米催化媒及其合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭纳米催化媒合成工艺，属粉煤纳米催化媒制备领域。

背景技术

目前国外的煤催化燃烧添加剂领域的技术研究已经趋于成熟，并且已经在水泥、电厂、钢铁和化工工业得到实践应用。我国的煤化研究工作者也于二十世纪的90年代开展了煤的催化燃烧技术研究，并取得了很多可喜的进步。从国内外专利检索、文献检索及实际应用案例的情况来分析，大体上可以分为两类：

第一类以工业盐为主的氧化催化材料，包含MnO₂、Fe₂O₃、MgCO₃、MnCO₃、NaCl(食盐)、MgCl₂、MgO、CaO、CaF₂、FeCl₃、FeCl₂及含有此类材料的工业废渣如转炉烟尘、炉渣、矿渣、浸出渣等。此类催化燃烧剂价格相对低廉，但产品催化效能一般，由于使用量较大因此储输过程存在安全隐患，使用中也难于与煤粉形成微观结构分散，导致催化效果不稳定。

第二类以不同有机材料为核心载体，负载具有不同催化媒效能的金属离子，负载方式主要有两种：一种是有机载体相直接与催化媒金属离子形成有机金属盐，这类物质包含醋酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐类有机酸盐。如中国专利CN1718699A采用主体原料为醋酸盐草酸盐、醋酸盐、草酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、氨基磺酸盐、马来酸盐、富马酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、鞣酸盐、乳酸盐、羟基酸盐、苯甲酸盐、环烷酸盐、异辛酸盐、三甲基乙酰叔酮酯铜、甲基环戊二烯三羧基锰等。这类催化燃烧材料同时具有渗透、活化、氧化性能。第二种有机载体是以渗透剂、活化剂、氧化剂为主体的有机负载相，有机材料分子结构内不含有催化效能的金属离子，这类材料包括聚氧乙烯蓖麻油酸、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、丁基萘磺酸钠、磺化琥珀酸二辛酯钠、蓖麻油、聚乙烯醇、β-甲基丙烯酸、乳酸等，再辅以第一类无机金属催化材料，制备出具有良好渗透、分散能力催化材料。

发明内容

本发明针对催化产品普遍存在的添加方式、产品分散情况不理想，原材料种类繁多复配材料的选择优化，添加量的优化等存在的问题提出一种全新的煤炭纳米催化媒及合成制备工艺，得到一种煤炭纳米催化媒。本发明制备的煤炭纳米催化媒能促进粉煤燃烧减少飞灰、未燃烧碳粒及渣的发生量，降低煤炭使用量。

本发明的内容为煤炭纳米催化媒，其特征在于按质量百分比计，其组成成份：

连续溶剂载体相组分：由渗透单元磺化琥珀酸二辛酯钠和氧化单元蓖麻油酸碱金属取代物组成，占总重量的50％-70％；

连续溶质载体相组分：由分散单元聚氧乙烯蓖麻油酸和氨基醇酸组成，占总重量的5％-10％；

连续溶质载体促进相组分：由乳化单元硬脂酸钠和表面活性单元聚乙烯吡咯烷酮组成，占总重量的20％-30％；

高活性纳米催化媒分散相组分：混晶型纳米TiO₂、纳米Fe₂O₃、纳米CaO共同组成，占总重量的5％-10％。

一种煤炭纳米催化媒合成工艺，其特征为：

将连续溶剂载体相组分在10-40℃室温条件下置于高速剪切搅拌釜中，控制搅拌雷诺数在5000-10000，搅拌10-12分钟；

完成连续溶剂载体相组分搅拌作业后，在15-30分钟内将连续溶质载体相组分均匀加入，完成连续溶质载体相加入后，控制搅拌雷诺数10000-20000继续搅拌处理30-60分钟。

完成连续溶质载体相组分加入作业后，在2-5分钟内将连续溶质载体促进相组分均匀加入，完成连续溶质载体促进相组分加入后，控制搅拌雷诺数40000-80000继续搅拌处理60-90分钟。

完成连续溶质载体促进相组分加入作业后，将高活性纳米催化媒分散相一次性完成投料，控制搅拌雷诺数20000-30000，同时开启超声乳化装置，超声强度1kw/30-50L催化媒，超声乳化反应60-90分钟。

连续溶剂载体相组分由65％-85％渗透单元磺化琥珀酸二辛酯钠与15％-35％氧化单元蓖麻油酸碱金属取代物采用高速剪切搅拌制备，制备过程中保持搅拌雷诺数为50000-80000，处理时间为6-12小时。

连续溶质载体相组分之特征在于分散单元聚氧乙烯蓖麻油酸85％-95％与氨基醇酸5％-15％，合成过程采用高速剪切搅拌制备，保持搅拌雷诺数为40000-60000，处理时间为2-6小时。