一種煤炭燃燒催化劑微囊及其生產方法
2023-11-09 23:56:47 1
專利名稱：一種煤炭燃燒催化劑微囊及其生產方法
技術領域：
本發明涉及煤炭能源技術領域，尤其涉及一種煤炭燃燒催化劑微囊及其生產方法。
背景技術：
催化劑對特定的物質具有專一性和最佳用量，現今採用的將液^^煤炭催化劑直 接噴灑到煤炭表面的方法，由於煤顆粒大小、噴灑方式等問題催化劑無法均勻與煤 炭反應，因此，將催化劑製備成具有一定強度的微囊，然後與糹飄粒混合均勻後過 磨機即可製備出與催化劑均勻反應的煤粉。目前微囊的製備方法主要有乳液核殼聚合(公開號CN1695788)、聚合物溶 液沉澱聚合(公開號CN1695789)、原位膠囊化(公開號CN1908257)等，這些方 法在製備微囊過程中存在對微囊粒徑大小可控程度小，製備過程工藝和反應條件復 雜，生產連續化趕度低等問題，從而限制了微囊化相變儲能材料的應用。目前，用作相變儲能微囊壁材的材料有多種，如公開號為CN1161364的專利採 用密胺樹脂作為微囊壁材，公開號為CN1715359的專利採用動物蛋白縮醛作為微囊 壁材，公開號為CN1695787的專利採用乙烯基及雙乙烯基類自由基單體為外殼聚 合物來源等等，採用此類材料作為壁材，均需要嚴格控制反應條件，誘導聚合物單 體聚合包囊，因此操作工藝過程複雜，不宜於大規模生產。 發明內容本發明的目的在於針對現有技術存在的不足，提供一種單核、化學穩定性好、 熱穩定性好、機械強度高、且應用範圍寬的煤炭燃燒催化劑微囊。本發明的另一個目的是提供一種上述煤炭燃燒催化劑微囊的生產方法，採用連 續式流動相環噴法包封煤炭燃燒催化劑。本發明的上述目的是通過以下技術方案解決的一種煤炭燃燒催化劑微囊，由囊壁和其包封的煤炭燃燒催化劑構成。 上述囊壁為葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物和鹼金屬鹽反應生成的聚合物，佔 催化劑微囊總重量的5 10%;上述煤炭燃燒催化劑佔微囊總質量的95 90%; 上述葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物優選海藻酸鈉； 上述鹼金屬鹽優選氯化鎂；上述煤炭燃燒催化劑為液體劑型， 本實驗室開發的節能環保的煤炭燃燒催 化劑，該催化劑是由如下質量份數的原料溶於水中混勻即得硫酸廠廢渣提取物20 30、電鍍廠廢液20 35、電解銅廠廢液提取物25 30、合成稀土化合物5 10、 陰離子表面活性劑3 5和可溶性鈣鹽2 5，水100。本發明的煤炭燃燒催化劑微囊的生產方法，採用連續式流動相環噴法包封煤 炭燃燒催化劑，具體步驟如下(1) 將葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物溶液和煤炭燃燒催化劑經高壓氮氣加 壓後，通入鹼金屬鹽溶液中，反應生成表面光滑的微囊；(2) 將上述微囊從鹽溶液中過濾出來後，置於上述鹼金屬鹽溶液中繼續固化， 待全部凝聚後經水洗過濾，低溫烘乾，即得煤炭燃燒催化劑微囊。上述步驟(1)中，所述儲料罐的溫度為4(TC;所述鹼金屬鹽溶液濃度為 0.25mol'L-1。上述步驟(2)中，所述鹼金屬鹽溶液濃度為0.25moh1/1，溫度為1(TC。 當上述鹼金屬鹽溶液中鹼金屬鹽濃度低於O.lmol丄"時，加入鹼金屬鹽固體調 節濃度。本發明的煤炭燃燒催化劑微囊的生產方法可以通過幾個簡單的部件構成一個 裝置，從而使整個生產方法更加流暢快捷。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果l.本發明的煤炭燃燒催化劑微囊 的生產方法選用可再生的廉價高分子材料葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物作為壁材高分子材料前體，利用葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物與鹼金屬離子在一定條件 下作用，從而形成交聯網狀結構包封相變材料，該生產方法，其微囊大小可控、反 應條件簡單、易於控制、對微囊化煤炭燃燒催化齊tl具有積極意義。2.本發明的煤 炭燃燒催化劑微囊具有單核、化學穩定性好、熱穩定性好、機械強度高、且應用範 圍寬等優點。
圖1為本發明方法採用的連續式流動相環噴法包封煤炭燃燒催化齊嘰置圖； 其中，1為N2罐；2和3為儲料罐；4為鹼金屬溶液槽；5為循環泵；6為恆溫水浴；7為抽吸泵'；8為水力漩流器。圖2煤炭燃燒催化劑微囊的顯微光學圖。
具體實施方式
本實施例製備煤炭催化劑微囊主要分為以下步驟首先選擇海藻酸鈉這種葡萄糖苷鍵糖醛酸鈉鹽聚合物作為壁材，酉彌一定濃度的海藻酸鈉溶液，然後將海藻酸 鈉溶液和本實驗室開發的煤炭燃燒催化劑裝入到如圖1所示裝置的儲料罐中，最後 開啟裝置包封、固化得到煤炭燃燒催化劑微囊。圖i所示的裝置包括N2罐、儲料罐、鹼金屬溶液槽、循環泵、恆溫水浴抽吸泵和水力漩流器幾個部件，其中影響連續式流動相環噴法包封煤炭燃燒催化劑過程的參數主要包括環間隙、芯材出口 L徑、芯材和壁材操作壓力、流動相速度等.圖l所示的裝置中，環間隙和導出孔大小可根據實際要求更換，且水力漩流器 頂部的溢出液，可通過導管回流到鹼金屬鹽溶液槽中繼續參與固化反應，從而實現 過程的連續運行。本實施例的具體步驟如下 (1)海藻酸鈉溶液的製備按質量份數，將4份海藻酸鈉，96份水在溫度45X:水浴中加熱溶解，並用磁 力攪拌器攪拌，待溶解完全並且溶液具有一定黏度後，停止攪拌待用。(2) 煤炭燃燒催化劑的製備 煤炭燃燒催化劑由下述質量份數的原料溶於水中混勻即得硫酸廠廢渣提取物30、電鍍廠廢液28、電解銅廠廢液提取物27、合成稀土化合物7、陰離子表面活性 劑十二烷基硫酸銨4和可溶性鈣鹽如硝酸躬4，水100。(3) 包封和固化將步驟(2)的煤炭燃燒催化劑和步驟(1)中得到的海藻酸鈉溶液裝入如圖1 所示裝置的儲料罐2和儲料罐3中，打開1 N2罐，使得2、3儲料罐中壓力為1.2atm， 打開5循環泵、7抽吸泵後，開啟迴路上的閥門，芯材(催化劑溶液)和壁材(海 藻酸鈉溶液)經過導出孔和孔隙後進入0.25mol，L"的氯化鎂7jC溶液中，其表面立刻 形成凝膠，生成表面光滑的微囊，通過8水力漩流器分離出來的微囊置於溫度為1(TC 左右的0.25mol'L—1的氯化鎂水溶液中繼續固化lh，待全部凝聚後經水洗、過濾、低 溫烘乾，得到機械強度高和穩定性好的煤炭燃燒催化劑微囊。製備得到的煤炭燃燒 催化劑微囊顯微圖像如圖2所示，呈單核。
權利要求
1、一種煤炭燃燒催化劑微囊，由囊壁和其包覆的煤炭燃燒催化劑構成，其特徵在於囊壁為葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物和鹼金屬鹽反應生成的聚合物，佔催化劑微囊總重量的5～10％；煤炭燃燒催化劑由如下質量份數的原料溶於水中混勻即得硫酸廠廢渣提取物20～30、電鍍廠廢液20～35、電解銅廠廢液提取物25～30、合成稀土化合物5～10、陰離子表面活性劑3～5和可溶性鈣鹽2～5，水100，佔微囊總質量的95～90％，所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸銨，可溶性鈣鹽為硝酸鈣。
2、 根據權禾腰求l所述的煤炭燃燒催化齊微囊，其特徵在於所述的葡萄糖苷鍵 糖醛酸無機鹽聚合物為海藻酸鈉。
3、 根據權利要求l所述的煤炭燃燒催化劑微囊，其f寺徵在於所述的鹼金屬鹽為 氯化鎂。
4、 權利要求l所述煤炭燃燒催化劑微囊的生產方法，其特徵在於採用連續式流 動相環噴法包封煤炭燃燒催化劑，具體步驟如下(1) 將葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物溶液和煤炭燃燒催化劑經高壓氮氣加 壓後，通入鹼金屬鹽溶液中，反應生成表面光滑的微囊；(2) 將上述微囊從鹽溶液中過濾出來後，再置於上述鹼金屬鹽溶液中繼續固 化，待全部凝聚後經水洗過濾，低溫烘乾，即得煤炭燃燒催化劑微囊。
5、 根據權利要求4所述的生產方法，其特徵在於步驟(1)中，所述儲料罐的 溫度為4(TC;所述鹼金屬鹽溶液濃度為0.25mol，i;1。
6、 根據權利要求4所述的生產方法，其特徵在於步驟(2)中，所述鹼金屬鹽 溶液濃度為0.25moR;1，溫度為1(TC。
7、根據權利要求4所述的生產方法，其特徵在於所述鹼金屬鹽溶液中鹼金屬鹽 濃度低於0.1mo11—1時，加入鹼金屬鹽固體調節濃度。
全文摘要
本發明公開一種煤炭燃燒催化劑微囊及其生產方法，該微囊由囊壁和其包覆的煤炭燃燒催化劑構成囊壁為葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物和鹼金屬鹽反應生成的聚合物，佔微囊總重量的5～10％；煤炭燃燒催化劑佔微囊總質量的95～90％。本發明的生產方法採用連續式流動相環噴法包封煤炭燃燒催化劑，即將葡萄糖苷鍵糖醛酸無機鹽聚合物溶液和煤炭燃燒催化劑經高壓氮氣加壓後，通入鹼金屬鹽溶液連續相中反應成囊，經分離、固化、水洗、過濾、低溫烘乾後，得到具有化學穩定性和熱穩定性好，機械強度高，應用範圍寬等特點的煤炭燃燒催化劑微囊。本發明的生產方法操作簡單，易於控制，適宜於大規模生產。
文檔編號B01J13/02GK101270312SQ200810025849
公開日2008年9月24日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者胡大為, 胡小芳 申請人:華南理工大學