[發明專利]用于捕獲CO2的球狀活性炭的制備方法

有效

• 申請號: 201110329392.2
• 申請日: 2011-10-22
• 公開（公告）號: CN102502624A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 李開喜
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明涉及一種活性炭的制備方法，具體地說涉及一種酚醛樹脂基球狀活性炭的制備方法。

背景技術

雖然有機胺CO₂吸收法是目前比較成熟的CO₂捕獲分離技術并已長期在天然氣及石油工業上應用，但是由于該技術高能耗、高維護成本以及由于使用高腐蝕性胺溶劑帶來的高安全隱憂，給該技術在燃煤電廠的大規模使用增加巨大的經濟運行成本并大幅度增加電廠的占地面積。固體吸附劑CO₂捕獲分離技術被認為是可以替代有機胺吸收法的最有前景的技術。

球狀活性炭由于其外觀為規整的球形，賦予了其較強的抗磨性，以及較高的堆密度和恒定的氣體穿透性，極其適合作為循環流化床中的CO₂捕獲劑使用。

專利98115717.3公開了一種制備球形活性炭的方法，是將線型酚醛樹脂與固化劑混合均勻后，通過減壓脫除溶劑制成塊狀混合物，粉碎后乳化成球。該方法的主要問題是減壓脫除溶劑時容易導致樹脂交聯固化，且經常為海綿狀的微小顆粒，也即重現性較差，且成本高。

專利200410012346.X進一步改進了專利98115717.3的工藝，省去了顯著影響所得樹脂球性能的樹脂與固化劑混合制成塊狀原料的步驟，但是得到的樹脂球較小，不適合作為捕獲CO₂的吸附劑。

專利200810079389.8是對專利200410012346.X的持續改進，采用直接加料的方式，省去了原料溶解和配比分散溶液等多步工藝，雖然具有操作方便、工藝簡單、能耗低、成本低等優點，但由于固化劑的水溶性較好，使得固化劑在分散液中溶解較多，導致最終所得樹脂球中的氮含量偏少。

專利200910200119采用與專利200810079389.8相同的方法，將酚醛樹脂乙醇溶液、固化劑及分散劑一次性置于裝有溶劑的高壓釜中，進行乳化成球，之后對所得樹脂球進行了微波固化，即將得到的酚醛樹脂球置于微波裝置，控制微波功率為40-80W，輻射10-30min，再將微波功率調節至240-400W，輻射10-30min，最后將微波功率調節至640-800W，輻射15-30min，得到固化的酚醛樹脂球；最后將固化的酚醛樹脂球進行高溫活化處理獲得球狀活性炭。可看出該專利采用的微波固化方法步驟繁多，致使工藝路線復雜，成本高。

專利200810035853公開了使用高軟化點瀝青為原料制備含氮球形活性炭的制備方法，通過在瀝青中添加含氮化合物，然后乳化成球、不熔化、炭化和活化處理后制備得到瀝青基球形活性炭。該方法無法避免使用既耗時又耗能的氧化不熔化，且原材料又為價格高昂的高軟化點瀝青，致使其成本很高。

發明目的

本發明的目的是提供一種低成本、高含氮的用于捕獲CO₂的球狀活性炭的制備方法。

發明內容

本發明的制備方法包括如下步驟：

1成球漿狀物配制：線型酚醛樹脂、含氮化合物和工業酒精以重量比為1∶(0.01-0.3)∶(0.3-0.9)混合均勻，配成漿狀物后，直接加到含有表面活性劑和水的反應釜中，其中線型酚醛樹脂與表面活性劑和水的重量比為1∶(0.02-0.5)∶(10-800)；

2乳化成球：反應釜密閉后，開啟攪拌，轉速為200-1000轉/分，以1-10℃/分的升溫速率升到100-170℃，之后恒溫0.5-3h，自然降溫后，得到樹脂球；3炭化活化：將樹脂球放于炭化活化爐內，通入惰性氣體，氣體流速與樹脂球的重量比為：300-1000L/min∶1kg，之后以0.1-4℃/min的升溫速率升溫至700-1000℃，切換為活化氣體，活化氣體與樹脂球的比例為：100-300L/min∶1kg，活化0.5-2h后切換為惰性氣體，并降溫至50℃以下，得最終產品。

如上所述的線型酚醛樹脂是軟化點在70-120℃之間的線型熱塑性酚醛樹脂。

如上所述的含氮化合物為聚甲醛、三聚氰胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、尿素、碳酸氫銨或聚醚酰亞胺中的一種或兩種混合物。

如上所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙烯醇、聚四氟乙烯中的一種或兩種混合物。

如上所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。

如上所述的活化氣體為水蒸汽、CO₂、NH₃中的一種或兩種混合物。

本發明具有如下優點：

1不用采用固化劑進行固化，含氮化合物既充當固化劑又可作為提高最終產品中氮含量的添加劑。