[發(fā)明專利]石油焦基柱狀活性炭的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710538010.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107128914B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春玲;蔣忠濤;裴健;董文生;趙博文;李芝靈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/33
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/33;C01B32/336
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種石油焦基柱狀活性炭的制備方法，該方法采用瀝青為基質(zhì)，在與酚醛進(jìn)一步縮合下，形成軟化點(diǎn)為290～350℃、殘?zhí)?2％～82％的碳質(zhì)結(jié)合劑，并與輔助粘結(jié)劑共同作用，與石油焦粉經(jīng)混捏、成型、炭化和活化，制備成強(qiáng)度達(dá)86％～95％、碘吸附值690～1000mg/g、灰分0.2％～0.35％的優(yōu)質(zhì)石油焦基柱狀活性炭。本發(fā)明避免了采用化學(xué)活化法制備活性炭所造成的對(duì)設(shè)備和環(huán)境的污染，也避免了成型活性炭制備中綜合性能差等問(wèn)題，可用于制備優(yōu)質(zhì)石油焦基柱狀活性炭。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于活性炭的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石油焦基柱狀活性炭的制備方法。

背景技術(shù)

石油焦是煉油廠煉油過(guò)程中的一種副產(chǎn)品，其產(chǎn)量約為原料油的25％～30％，碳含量和熱值很高，灰分和揮發(fā)分很低。隨著石油需求的不斷增加和原油深加工的發(fā)展以及世界原油的重質(zhì)化，石油焦的產(chǎn)量不斷增加。因此，石油焦的合理有效利用成為日益關(guān)注的課題。目前，硫含量較低且質(zhì)量較好的石油焦主要應(yīng)用于水泥和冶金等幾大行業(yè)，但隨著我國(guó)進(jìn)口原油的大量增加，煉油廠石油焦硫含量大大增加，難以制成石墨電極、陽(yáng)極糊等優(yōu)質(zhì)炭素制品，大都作為低價(jià)值的燃料，用其生產(chǎn)活性炭具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

世界各國(guó)對(duì)于以石油焦為原料生產(chǎn)活性炭的研究大都集中在化學(xué)法，該工藝雖能制得高比表面積活性炭，但存在工藝路線長(zhǎng)、成本高、對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)。對(duì)于水蒸氣活化法制備石油焦基柱狀活性炭，由于石油焦結(jié)構(gòu)緊密，結(jié)晶度高。采用一般的煤基活性炭用粘結(jié)劑，如煤瀝青、煤焦油或一些輔助成分等，活性炭強(qiáng)度低，比表面積小。以石油焦粉為原料制作活性炭的傳統(tǒng)方法是其加入輔助粘結(jié)劑(如羧甲基纖維素、藻朊酸鈉、骨膠、聚乙烯醇等)，通過(guò)混捏后擠出成型，經(jīng)過(guò)炭化活化后最大強(qiáng)度為62％，碘吸附值320～400mg/g，灰分0.2％～0.4％。也有采用摻雜耐高溫結(jié)合劑的報(bào)道，雖然強(qiáng)度和比表面有所提高，但引入了大量灰分和雜質(zhì)，影響制品最終性能和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述石油焦基柱狀活性炭制備過(guò)程中存在的問(wèn)題，提供一種利用高軟化點(diǎn)高殘?zhí)康奶假|(zhì)結(jié)合劑制備強(qiáng)度高、比表面積大、灰分含量低的石油焦基柱狀活性炭的方法。

解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是由下述步驟組成：

1、加壓反應(yīng)

將瀝青與酚類(lèi)化合物、醛類(lèi)化合物、酸按質(zhì)量比為1:(0.01～0.2):(0.1～0.3):(0.01～0.09)加入反應(yīng)釜中，在攪拌狀態(tài)下加熱至50～90℃，恒溫反應(yīng)1～7小時(shí)，壓力恒定在0.1～5Mpa。

上述的瀝青為石油渣油、脫油瀝青、煤焦油、低溫煤焦油、中溫煤焦油、高溫煤焦油中的任意一種或兩種以上的混合物，酚類(lèi)化合物為苯酚、對(duì)苯二酚、間苯二酚中的任意一種，醛類(lèi)化合物為甲醛或聚合度為8～100的多聚甲醛，酸為草酸、醋酸、檸檬酸、馬來(lái)酸、乙二酸中的任意一種。

2、減壓縮聚反應(yīng)

將步驟1加壓反應(yīng)后的產(chǎn)物在反應(yīng)釜中繼續(xù)升溫至350～450℃，在0～-0.096MPa下恒溫反應(yīng)10～60分鐘，制備成碳質(zhì)結(jié)合劑。

3、成型

將石油焦和步驟2所得碳質(zhì)結(jié)合劑分別粉碎磨細(xì)至200目以下，按照石油焦粉、碳質(zhì)結(jié)合劑、輔助粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比為100:(10～80):(5～30):(5～30)混捏均勻，采用擠條成型法擠出成型，晾干。

上述的輔助粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、藻朊酸鈉、骨膠、聚乙烯醇中的任意一種。

4、制備石油焦基柱狀活性炭

將步驟3所得柱型碳置于管式爐中，在N₂保護(hù)下，以1～5℃/分鐘的升溫速率升溫至700～900℃，并按0.2～0.6mL/min的流速通入水蒸氣，活化反應(yīng)60～150分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫后取出，即得石油焦基柱狀活性炭。