[發(fā)明專利]一種制備瀝青基氧化球的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910835359.3
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN110540854B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李開喜;張果麗;管濤濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C10C3/04
• 分類號(hào): C10C3/04;C10C3/10
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開了一種成球及氧化不融化同步進(jìn)行制備瀝青基氧化球的方法，屬于活性炭的制備領(lǐng)域。本發(fā)明提供的制備瀝青基氧化球的具體過程為：將中低溫瀝青、導(dǎo)熱劑和含C、H、O、N的改性劑置于高壓反應(yīng)釜中加熱混合均勻，得到改性瀝青，經(jīng)破碎篩分后，在含不同氧濃度的空氣中吹掃，加熱氧化；瀝青顆粒在氧化過程中，依靠自身表面張力，收縮成球的同時(shí)分子氧化交聯(lián)固化，維持住球形形貌。本發(fā)明直接以中低溫瀝青為原料，首次實(shí)現(xiàn)了干法成球與氧化不融化過程的同步完成，制備過程簡單，耗時(shí)短，成本低；解決了原料成本高，成球與氧化不融化分階段進(jìn)行，以及加萘?除萘過程冗雜等的問題；所得產(chǎn)品球形度好，可進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備瀝青基氧化球的方法，具體地說是一種成球及氧化不融化同步進(jìn)行制備瀝青基氧化球的方法，屬于活性炭的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與商業(yè)粉狀、粒狀、柱狀活性炭相比，瀝青基球狀活性炭因其特有的球形形貌而展現(xiàn)出流動(dòng)性好、機(jī)械強(qiáng)度高、裝填密度高、電導(dǎo)率高和生理相容性好等優(yōu)勢，使得它們在血液凈化、空氣凈化、軍用防護(hù)、航空航天、國防軍事、電子、環(huán)保等高尖端領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用潛力。通常，瀝青基球狀活性炭的制備過程包括：瀝青調(diào)制-成球-萃取分離-氧化不融化-炭活化。其中，成球和氧化不融化過程是決定瀝青球形貌的關(guān)鍵步驟，也是目前制備活性炭所必須經(jīng)歷的步驟。

目前，傳統(tǒng)的瀝青球的成球方法是懸浮法，即利用瀝青分子的熱塑性在表面張力作用下成球，所用的原材料是特高軟化點(diǎn)瀝青，其軟化點(diǎn)一般高達(dá)250℃以上，而如此之高軟化點(diǎn)的瀝青是通過將中低溫瀝青預(yù)先熱縮聚后獲得的，熱縮聚過程收率低于40%，且空氣污染嚴(yán)重。而特高軟化點(diǎn)瀝青成球時(shí)，還需加入減粘劑（一般使用萘），以保證瀝青成球所需的塑性，因此在進(jìn)行氧化不融化之前必須將減粘劑予以脫除，之后才能進(jìn)行氧化不融化。也即從瀝青到獲得氧化不融化后的小球至少需要成球、除萘、以及氧化不融化才能得到瀝青氧化球，如中國專利CN 109052397 A將軟化點(diǎn)為240-280℃的高溫煤瀝青與10-35%精萘混合均勻改性，得到低軟化點(diǎn)的調(diào)制瀝青，破碎篩分，通過懸浮法成球，再用有機(jī)溶劑石油醚、甲苯等有機(jī)溶劑萃取10-20 h，然后通過空氣擴(kuò)散，進(jìn)行后期氧化穩(wěn)定化。中國專利CN106348290 A將高軟化點(diǎn)瀝青與20-50%萘混合均勻改性，通過懸浮法成球，隨后再經(jīng)含SO₂的空氣進(jìn)行氧化穩(wěn)定化。

除此之外，瀝青球的制備方法還有乳化法、熔體造粒法和噴霧造粒法等。例如，中國專利CN 109399632 A將中低溫瀝青與改性劑混勻后加入反應(yīng)釜中加熱改性0.5-4 h，得到的改性瀝青顆粒通過乳化法成球，再經(jīng)氧化不融化處理。中國專利CN 108395899 A通過熔體造粒法制備瀝青基球形活性炭，將熔體瀝青以液滴形式噴入水冷容器中，瀝青液滴在水中依靠自身張力收縮冷卻成球，再進(jìn)行后續(xù)的氧化不融化。中國專利CN 109368639 A以軟化點(diǎn)為160-260℃的煤瀝青為原料，與改性劑混勻后，加入到噴霧造粒機(jī)中，進(jìn)行噴霧造粒，得到瀝青球，再經(jīng)氧化不融化處理。由此可見，以上瀝青氧化球的制備工藝都是將成球過程和氧化不融化過程分階段進(jìn)行的。其中，熔體造粒法會(huì)因相互碰撞發(fā)生黏連，使得球形不規(guī)則，表面粗糙，球徑偏大且難以控制；而噴霧造粒法對液滴大小、氣相介質(zhì)或液體要求很嚴(yán)格，所得球球徑很小，難以達(dá)到毫米級(jí)；乳化法和懸浮法可通過調(diào)控原料顆粒大小來控制球徑，但比較而言，乳化法得到的球徑分布范圍較寬。

綜上所述，瀝青基氧化球的制備通常選用特高溫瀝青為原料，而市場上特高軟化點(diǎn)瀝青數(shù)量極少，需要專門預(yù)定，且其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中低溫瀝青；在高軟化點(diǎn)瀝青進(jìn)行成球之前，必須預(yù)先將萘熔融到其中，所得改性瀝青在成球之后還需要再用溶劑將萘萃取脫除，也即必須經(jīng)歷加萘-除萘過程，由此造成處理過程中萘的揮發(fā)逸出而產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也將對產(chǎn)品的穩(wěn)定性造成極大影響；現(xiàn)有技術(shù)中成球和氧化不融化必須單獨(dú)進(jìn)行，且氧化不融化過程緩慢，使得制備成本高昂，周期長，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容