[发明专利]一种环保活性炭催化剂及其制备方法与其在烟气脱汞中的应用

说明书

技术领域

本发明属于活性炭技术领域，涉及一种环保活性炭催化剂及其制备方法与其在烟气脱汞中的应用。

背景技术

截止2010年底，我国的火电装机容量约占发电总装机容量的73.5％，为710GW，其中燃煤机组的装机容量为657GW。煤燃烧除了产生大量的气体污染物如SO₂、NO_x和CO₂，还产生各种形态的汞。汞是联合国规划署列为的全球性污染物，是最大的人为污染源，我国煤炭中汞的质量分数平均值为0.22mg/kg，2005年从燃煤中逸出的汞总量占全球的42.85％。2011年出台的《火电厂烟气排放标准》(GB13223-2011)中明确规定汞及其化合物浓度限值为0.03mg/m³(2015年1月1日起实施)，这必将给我国火电厂污染治理带来严峻的考验，技术、经济及环境可行的脱汞技术必将成为发展的需要。

烟气脱汞方法可根据燃煤的不同阶段大致分为三种：燃烧前燃料脱汞、燃烧中控制脱汞和燃烧后烟气脱汞。燃烧前燃料脱汞主要是洗选煤技术，燃烧中控制主要是通过改变或控制燃烧方式进行脱汞。燃烧后脱汞是燃煤烟气汞污染控制的主要措施，近年研究较多的有固体吸附剂脱汞技术与氯化除汞技术，工业脱汞产品为粉末活性炭，通过喷射进入烟气除汞，随着脱汞的效率提高，成本迅速增大，比如要达到脱汞率为90％，脱除0.45kg汞成本为2.7～7.0×10⁴美元，一般燃煤电厂很难承受。

中国专利CN101497029公开了一种用于烟气脱汞的吸附剂及其制备方法，包括活性炭和均匀分布在活性炭表面的硫，所述活性炭的粒度为20～40目，所述硫的质量百分含量为1～17％，采用成本低廉的硫磺作为活性炭的添加剂，通过热沉淀方法获得吸附剂，可装入固定吸附床或流化吸附床，用于处理含汞烟气及其他气体的脱汞，效果明显，使用时间长。但仍存在吸附剂制备成本过高、脱汞效率不足和床层压价大的缺陷。

美国专利US2008207443A1公布了一种活性炭吸附剂的制备方法及其在烟气脱汞方面的应用，包括在活性炭、硫、金属活性剂以及无机粘结剂。所述的活性炭吸附剂为高比表面积多通道蜂窝状整体式活性炭，其制备方法包括将活性炭前驱物、硫化物和无机粘结剂混合挤条成蜂窝状整体陶瓷，然后进行炭化制成活性炭，最后再将金属活性剂负载到蜂窝状整体陶瓷上制得蜂窝状整体式活性炭吸附剂，所得吸附剂用于烟气脱汞具有脱汞效率好和压降小的优点。但活性炭的制备成本并未降低。

所以如何获得一种脱汞效率高、成本便宜、易操作和易于再生的脱汞技术，成为烟气脱汞有待解决的问题，对于当前的燃煤电厂具有非常现实的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汞效率高、成本便宜的环保活性炭催化剂，以解决燃煤电厂烟气中汞的排放控制问题。

本发明还要解决的技术问题是提供上述活性炭催化剂的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述活性炭催化剂在烟气脱汞中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种环保活性炭催化剂的制备方法，它包括如下步骤：

(1)将活性炭前驱体、和含至少一种选自第VIA族元素的单质或化合物、和无机粘结剂，进行混合，混捏后挤压成型，干燥后，制得成型材料；

(2)配制选自第IA族元素、第IIA族元素、第IB族元素、第IIB族元素、第VIIB族元素、第VIII族元素和La系元素中至少一种元素的化合物的浸渍液，浸渍步骤(1)得到的成型材料，干燥；

(3)将步骤(2)处理后的成型材料在CO₂或H₂O气氛下活化，制得环保活性炭催化剂。

步骤(1)中，所述的活性炭前驱体为生物质废弃物。优选至少一种选自农作物秸秆和竹木类碎屑；其中，所述的农作物秸秆为玉米秆、小米杆、棉花秆、稻谷杆和甘蔗渣中的任意一种或几种的组合。

步骤(1)中，活性炭前驱体使用前经过预处理，所述的预处理为依次经过粉碎、热处理、冷却、碾磨、筛分处理最终得到颗粒粒径小于60目的活性炭前驱体；其中，所述的热处理是在N₂气氛下，温度500～800℃中进行快速热解5分钟～2小时，优选10分钟～1小时。