一、一种用于吸附燃煤烟气中单质汞的载银褐煤半焦及其制备方法

汞是一种严重危害环境和人类健康的重金属，目前全球每年人为向大气中排放汞的总量为4000吨左右，而燃煤烟气中气态汞的排放量可占到总排放量的33%。燃煤烟气中汞的浓度一般为1~20μg/m3,主要以三种形态存在，分别为元素态Hg°、氧化态Hg2(主要为HgC12)以及颗粒态汞Hg。氧化态Hg2可溶于水，大部分可以在烟气湿法脱硫或脱硝过程中被去除，颗粒态汞Hg。则可以在电除尘或布袋除尘装置中随飞灰一起被去除，元素态 Hg°在燃煤烟气中的含量为20%~50%，其以气相形式存在，热力学性质稳定，在低温时不易被氧化，且不溶于水，利用普通的物理化学方法难以脱除。目前，固体吸附材料吸附法是有效控制燃煤烟气中汞污染物尤其是元素态Hg°污染物的主要方法。

褐煤半焦是褐煤在低温下(600~700℃)的热解产物，是一种廉价的吸附材料。其具有丰富的孔隙结构和独特的表面性质，易于进行表面改性；具有较强的负载能力，可以负载各种金属及金属氧化物；具有较强的机械强度，作为吸附剂可以反复再生利用。目前，半焦的活化方法主要有高温活化、酸碱活化、高压活化、金属氧化物活化等，活化后的半焦被广泛应用于水处理、烟气脱硫脱硝、油品脱硫等领域。然而目前尚未有利用负载银微粒的褐煤半焦作为燃煤烟气中汞污染物吸附剂的报道。

本发明提供一种用于吸附燃煤烟气中单质汞的载银褐煤半焦。

专利优势：

本发明采用廉价的褐煤为原料，经H₂O₂、AgNO₃,溶液处理后再经热解、水蒸气活化步骤制得载银褐煤半焦，通过控制各种反应条件，如褐煤加入量与H₂O₂用量的配比、浸泡时间、后续与AgNO₃溶液的反应时间、热解温度以及活化步骤中水蒸气的通入量等，实现制得的载银褐煤半焦具有丰富的表面官能团，发达的孔隙结构，比表面积可达到280m³/g以上，银以纳米级微粒负载在褐煤半焦的表面及孔道中。

本发明同时通过控制反应过程中H₂O₂处理后的褐煤加入量与AgNO₃溶液用量的配比，实现制得的载银褐煤半焦中银微粒的含量即载银量为0.01%~0.3%，以重量份计，进而实现载银褐煤半焦对燃煤烟气中单质汞的高效吸收；其中，适宜吸附温度为110℃ ~280℃，尤其优选温度为110℃~160℃时，载银褐煤半焦对燃煤烟气中单质汞的饱和吸附量可达到800~1200μg/g吸附剂。

当燃煤烟气中存在SOx、Ox、HCl等杂质气体时，本发明制得的载银褐煤半焦对燃煤烟气中单质汞的吸附能力不受影响。

本发明制得的载银褐煤半焦对单质汞进行吸附后，可在400℃~500℃加热后再生，经测试表明，再生后的载银褐煤半焦对单质汞的吸附能力可达到原载银褐煤半焦的 90%以上，而且再生后半焦的比表面积无明显变化。

二、一种煤焦化复合瘦化剂及其制备方法

焦炭用于高炉炼铁时，硫分是一个重要指标，硫分高会使所产的生铁含硫高而质量差，或者因需增加炉渣碱度而使高炉操作指标下降。通常焦炭硫分每增加0.1%，焦炭消耗量增加1.2%~2.0%，生铁产量降低2%以上。焦炭中的硫源于炼焦用煤，煤中的硫主要有两种赋存形式，一是无机硫，存在于含硫矿物中，主要的含硫矿物有硫铁矿(FS2)和硫酸盐（如FeS0、CaS0),通过物理法选煤（如重选、浮选）可除去煤中的大部分含硫矿物，但细分散状的含硫矿物难以除去；二是有机硫，以煤大分子结构中有机化合物的形式存在，用现有的选煤方法不能脱除。煤中的硫转入焦炭的途径可归纳为四条：一是煤中的含硫矿物转化成无机硫化物进入焦炭，如FeS、CaS、Fe与S形成的固溶物Fe_nS_m；二是煤中的硫酸盐残留在焦炭中，以及熄焦时焦炭中少量无机硫化物氧化生成的硫酸盐残留在焦炭中，如FSO₄、 CaSO₄；三是煤大分子中结合能大、高温下也难以析出的有机硫残留在焦炭中：四是炼焦过程中生成的H₂S与高温焦炭反应，硫从气相转入焦炭。目前降低焦炭硫分的措施，除了选用低硫分的煤以外，主要是用选煤技术减少煤中含硫矿物，而对于如何减少煤气中H₂S与高温焦炭的反应，在工业生产中没有采取措施。

焦炭的机械强度可通过选用强结焦性煤、捣固炼焦、干燥煤炼焦、预热煤炼焦、配型煤炼焦、添加人造粘结剂和改质煤炼焦、添加瘦化剂炼焦等方法进行改善。对于粘结性强、膨胀性大、收缩性大的炼焦煤，需添加瘦化剂，否则会导致所产焦炭的机械强度低，并因炭化过程中煤料收缩幅度大，使焦炉炭化室顶部空间过度增大（特别是宽炭化室焦炉），炉顶温度过高，煤气中烃类高温裂解析碳，会导致焦炉上升管内积碳、焦油产率降低等。可用的瘦化剂有高炉灰、铸造厂铁屑、石灰石、焦粉、半焦粉或无烟煤等。以往的试验中，瘦化剂的粉体粒度大（粒度为0.15~1mm),对焦炭机械强度的改善效果不佳。

本发明一是提供一种煤焦化复合瘦化剂，该复合瘦化剂能降低焦炭硫分、提高焦炭机械强度及增加煤气中CO和CO₂含量。

专利优势

该专利提供的复合瘦化剂用于煤焦化，可降低焦炭硫分、提高焦炭机械强度、增加煤气中CO和CO₂含量。同时，上述复合瘦化剂的原料成本低，制备方法简单易行。

三、一种气态烃制乙炔的工艺和设备

天然气、煤层气、炼厂干气、油田伴生气等富含甲烷的气态烃氧化热解制取乙炔是目前除电石法外的主要乙炔生产工艺，就是预热到600-650℃的原料天然气和氧进入多管式烧嘴板乙炔炉，在1500℃下，甲烷裂解制得8%左右的稀乙炔，再用N-甲基吡咯烷酮提浓制得99%的乙炔成品。其反应器为径向下喷式的单管或多管式烧嘴板乙炔炉。这种反应器得甲烷热解反应主要是在燃烧火焰中进行，由于火焰炬的温度场为高梯度温度场，同时存在着反应不足和反应过分的情况，生成气中既有大量未反应的甲烷、又有大量过反应生成的炭黑。另外这种反应器处理量大型化困难、调节幅度小、能量利用率低，气体压降大，存在较大的爆炸危险，操作难度大、要求高。

本发明提供一种气态烃制乙炔工艺和设备。该工艺采用Y型热解炉，能够形成较为均一的反应温度场，以保证反应平稳进行，大幅度的提高装置的处理能力和调节能力，降低能耗和操作难度，易于大规模工业化生产。

专利优势

具有稳定均匀的温度场，反应生成乙炔的选择性和甲烷转化率高；易于大型化、操作弹性大、能量利用率高、气体压降小、操作要求低；设备简单、投资低。

四、孔内带有晶须或棒晶的多孔材料及其制备方法

当今，减少汽车尾气排放保护环境是全球范围内关注的焦点。目前，对汽车尾气净化用的催化剂载体材料主要有陶瓷和金属两类。为了固定催化剂，通常在载体表面均匀地涂覆一层高比表面积的Ɣ-Al₂O₃,涂层，然后再把贵金属活性催化剂成分附载在其表面上。对于金属载体，因为Ɣ-Al₂O₃涂层与金属基体的热膨胀系数有较大的差异，易使涂层和催化剂从载体上脱落，从而失去催化净化效果。而对于陶瓷载体，得到广泛应用的是堇青石和碳化硅陶瓷载体材料，其结构是蜂窝状，称为蜂窝陶瓷载体。因为堇青石载体材料的热导率低、强度不足，导致汽车冷启动时催化剂起燃慢，且汽车行驶颠簸时容易破碎。碳化硅载体材料尽管热导率高，强度高，耐高温性好，但线涨系数大，耐热冲击性差。加之目前催化剂载体的制备工艺，使得催化剂载体的壁面均为光滑平直的，不利于催化剂的负载。因此，耳前在用的催化剂载体从材料自身的性能到载体的制备工艺，都难以满足日益严苛的汽车尾气排放技术要求，开发性能优异的载体材料及孔型理想的制备工艺具有重要意义。

本发明提供一种孔内带有纳米级晶须或棒晶的 Al₂TiO₅基多孔复合材料以及具有这种孔结构的复合材料的制备方法。

专利优势

本发明的有益效果为：①以TiO₂和Al₂O₃粉末为原料，以尿素为造孔剂，以纯Al锭为热浸镀原料，通过将烧结反应、热浸镀技术相结合，首先获得带有Al涂层的多孔Al₂TiO₅基体复合材料，再经高温氧化成为孔洞壁面带有Al₂O₃和TiAl晶须或者棒晶的多孔材料，成本低廉，工艺简单；②本发明的多孔Al₂TiO₅基体复合材料，孔洞壁面原位生成的AL0和TiAL晶须或者棒晶，径向尺寸为50~100nm,长度为0.2~2.0μm,极大地提高了比表面积，用于催化剂载体时，有利于提高催化剂的分散和催化转化效果；③多孔Al₂TiO₅基体的复合材料由Al₂TiO₅和少量Al₂O₃、TiO₂组成，孔洞为三维连通的开孔结构，孔径2.2~ 3.3mm,并且通过调整造孔剂含量，可获得孔隙率为53.3~75.8%，抗压强度为4.4~ 8.5MPa的多孔材料，性能调节范围大，这种多孔材料可用作催化、环境净化中的载体和过滤体。

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