[发明专利]一种腐植酸络合铜基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于煤化工催化剂技术领域，公开了一种腐植酸络合铜基催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下制备步骤：(1)将风化煤溶于水中充分搅拌分散，再加入一定量的氢氧化钠，搅拌混合反应，得到溶液A；(2)将氢氧化钠与氢氧化铜溶于水中，充分混合均匀得到溶液B；(3)将溶液A与溶液B混合，得到混合液，将混合液搅拌反应后喷雾干燥，得到所述腐植酸络合铜基催化剂。本发明方法通过风化煤与铜离子的简单络合可快速大规模制备获得颗粒大小均匀且高度分散的CuO与腐植酸络合的煤催化材料，制备过程简单、耗能低，且原料来源广泛。实现了煤燃烧催化剂的高度分散和大规模制备。

技术领域

本发明属于煤化工催化剂技术领域，具体涉及一种腐植酸络合铜基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

一次能源煤炭，占我国能源消耗的70％左右，每年约有占煤炭总产量80％的煤用于直接燃烧，少量通过热解、气化和液化等过程生产高附加值产品。煤炭资源由于热容大、不易着火和传热，是其在燃烧过程中热值利用低的主要原因。在另一方面，火焰燃烧为煤炭的传统燃烧方式，其产生的热量得不到充分利用，且不充分燃烧，造成能源浪费。因此，使煤充分燃烧，提高燃烧热效率，是热能工作者需要攻克的难题。

在煤中加入催化剂，使其高效燃烧，是提高煤燃烧热效率的有效措施。催化燃烧技术可以使煤的起燃温度降低，燃烧过程更加温和，燃烧中的氧浓度适应范围更大，是目前国内外回收利用能源最有效的方法之一。

专利CN 104327905 A公开了一种煤燃烧催化剂制备方法，具体方法为将三异丙醇胺、叔丁醇、丙二醇和异丁醇加入反应釜中搅拌，再加入碱厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入硝酸镧、司盘-20、吐温-20、NaCl和FeCl₃，边继续搅拌边给反应釜加热，反应一段时间即可制得所需煤燃烧催化剂。该方法既可以降低煤的着火点，提高燃烧速度，从而提高煤燃烧效率，同时可降低有害物质的排放量。但是该方法需要使用大型水热反应与附带的搅拌混合装置，虽然可有效的使反应物质之间充分接触，促进催化剂的生长结晶并高效制备煤催化剂材料，但其反应过程中催化剂晶体在高温的反应釜中团聚严重，分散性差。催化剂内部没完全参与反应的中间产物被聚集在催化剂内部，将其提纯与分离难度较高，中间产物含量高，导致材料的纯度低，将严重影响煤催化剂的品质，而且额外附加了催化剂的处理成本。

专利CN 104371791 A公开了一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：二乙醇单异醇胺13～22％，三乙醇胺25～35％，非离子表面活性剂10～15％，造纸黑液13～20％，糖厂废液15～20％，碱金属盐1～6％，稀土元素的化合物0.2～0.8％。通过二乙醇单异醇胺、三乙醇胺缩短着火时间，起到助燃作用；造纸黑液中含有大量K₂CO₃、Na₂CO₃、KOH、NaOH和Ca(OH)₂等，是效果较好的燃煤催化剂，可使煤的着火温度降低，使煤完全燃尽，另外还有脱硫作用；糖厂废液具有较强极性，能够降低燃烧活化能，使煤燃烧变得容易进行；碱金属盐能够改变低着火温度，使燃尽温度提前，还能增加燃烧放热量；稀土元素的化合物能够促进氧离子在整个催化剂与煤粒之间的传递，能够显著加快煤燃烧速率，降低燃烧反应活化能，从而产生助燃效果。该专利同样存在分散性差，中间产物含量高，材料的纯度低等问题，且使用价格较高的稀土元素，原料成本较高。

专利CN 101497839 A公开了一种制备复合型催化剂燃煤，对上一份专利催化剂存在问题有所改进，直接将催化剂原材料与煤块混合研磨，得到催化剂混合的煤粉。使得原材料无需水热反应工艺过程，但是该方法需要用到破碎、研磨和筛选工艺过程，过程繁琐，且制备出的复合催化剂燃煤上的催化剂颗粒大小不可控制，在众多需求高品质煤催化剂市场应用面窄。因此，开发一种应用于催化燃烧技术的优良催化剂变得尤为重要。