[發明專利]一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法

無效

• 申請號: 201210078267.3
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102602928A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 周安寧;趙偉;楊志遠;李晶;楊曉霞;劉鵬
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10;C01B3/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于煤多聯產技術領域，具體涉及一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法。

背景技術

氫是一種理想的清潔能源，具有能量高、本身無毒、燃燒性能好、點燃快等特點。作為一種能量載體可滿足發電、交通運輸、居民與商業住宅以及工廠等的能源需求，具有廣泛的應用前景，被公認為是解決環境污染問題的清潔燃料。

活性炭是一種孔隙結構發達、比表面積高、吸附能力強的以含碳物質為前軀體的吸附材料，廣泛應用于氣體和液體的分離精制、污水凈化、空氣凈化以及資源回收等方面。

煤中含有碳、氫、氧等不同元素，其中碳元素可以作為碳材料活性炭的來源，從而減少了煤作為能源利用時二氧化碳的排放量；氫元素可以用來制取清潔能源氫氣，從這個角度可以實現能源——環境——材料一體化，解決國際社會目前最關注的能源、環境等問題。因此，開發煤炭制炭材料聯產制備氫氣技術是必要且可行的。然而，目前所用的活化工藝下，活化處理過程中氣體產物中氫氣、甲烷等可燃組分的含量普遍較低。為提高煤活化過程中氫氣、甲烷等可燃組分含量，添加合適的催化劑以控制活化過程中的反應方向，同時提高反應速率是一種有效的方法，然而，關于此類研究報道較少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法。該方法采用金屬氧化物為催化劑，通過機械研磨法與原料混合，采用水蒸汽活化法制備活性炭并聯產氫氣，催化劑成本低，工藝簡單。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將金屬氧化物干燥后與粒度為80目～120目的煤粉按1∶10～50的質量比混合后置于球磨機中進行球磨混合，得到混合物；所述金屬氧化物為氧化鐵、氧化鎳、氧化鈣和氧化錳中的一種或幾種；

步驟二、將步驟一中所述混合物置于炭化爐內，在氮氣保護下以5℃/min～15℃/min的升溫速率將爐溫升至750℃～950℃，然后關閉氮氣，同時向爐內通入水蒸汽，在溫度為750℃～950℃的條件下進行活化，得到活化氣體和固體物質；

步驟三、將步驟二中所述活化氣體經常規除塵和干燥，得到富氫氣體；

步驟四、將步驟二中所述固體物質自然冷卻至室溫，然后用鹽酸酸洗，最后將經鹽酸酸洗后的固體物質用蒸餾水洗滌至中性，干燥后得到活性炭。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟一中所述球磨機的轉速為100rpm～400rpm。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟一中所述球磨的時間為10min～60min。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟二中所述氮氣的通氣速率為5mL/min～25mL/min。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟二中所述水蒸汽的流量為1mL/min～4mL/min。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟二中所述活化的時間為0.5h～2h。

上述的一種煤催化活化制備活性炭并聯產氫氣的方法，步驟四中所述鹽酸的濃度為5mol/L。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、本發明采用金屬氧化物為催化劑，通過機械研磨法與原料混合，采用水蒸汽活化法制備活性炭并聯產氫氣，催化劑成本低，工藝簡單。

2、本發明所得氫氣產量比不加催化劑提高了約4～9倍，二氧化碳產量為不加催化劑的1/10～1/5，活性炭的碘吸附量提高了114mg/g～497mg/g，亞甲基藍吸附量提高了20mg/g～98mg/g。

下面通過實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。

具體實施方式

實施例1

步驟一、將金屬氧化物在溫度為110℃的條件下干燥2h，將1g干燥后的金屬氧化物與10g粒度為80目～120目的煤粉混合后置于球磨機中，在轉速為100rpm的條件下球磨混合30min，得到混合物；所述金屬氧化物為氧化鐵；

步驟二、將步驟一中所述混合物置于炭化爐內，在氮氣保護下以10℃/min的升溫速率將爐溫升至800℃，然后關閉氮氣，同時向爐內通入水蒸汽，在溫度為800℃的條件下活化1h，得到活化氣體和固體物質；所述氮氣的通氣速率為5mL/min；所述水蒸汽的通入速率為1mL/min；

步驟三、將步驟二中所述活化氣體經常規除塵和干燥，得到富氫氣體；