專利名稱：一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新能源材料的生產(chǎn)加工技術(shù)，特別是一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著新能源、新材料、新工藝的高速發(fā)展，超級電容的產(chǎn)生和應(yīng)用，正推動著一個新產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。超級電容介于電池與普通電容之間，具有電容的大電流快速充放電特性， 同時也有電池的儲能特性，并且重復(fù)使用壽命長，放電時利用移動導(dǎo)體間的電子(而不依靠化學(xué)反應(yīng))釋放電流，從而為設(shè)備提供電源。
超級電容專用活性炭具有高比表面積和發(fā)達(dá)的中孔，孔隙結(jié)構(gòu)分布合理，表觀密度適中，是別類活性炭無可代替的.超級電容活性炭是一種新型高吸附活性炭，主要用于超級電容器，具有超大的比表面積，電化學(xué)性能好，容量高等特點。
現(xiàn)階段超級電容活性炭生產(chǎn)存在以下問題生產(chǎn)工藝復(fù)雜、投資大；產(chǎn)品質(zhì)量控制不穩(wěn)定，品質(zhì)一致性差；生產(chǎn)總成本高，產(chǎn)品性價比低；生產(chǎn)存在一定污染；不能連續(xù)化、 規(guī)?；a(chǎn)，機(jī)械化程度低；產(chǎn)品綜合指標(biāo)還有待提高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種生產(chǎn)工藝合理、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、環(huán)保、安全性更好的工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法，其特點是一、原材料選配選用優(yōu)質(zhì)石油焦，粉碎至180目，過篩率> 90% ；改性材料選用優(yōu)質(zhì)明膠炭化料和/或優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料，粉碎至180目，過篩率> 90% ；活化劑采用高純度氫氧化鉀粉末，質(zhì)量百分比含量> 90% ；三種原材料之間的質(zhì)量配比為優(yōu)質(zhì)石油焦改性材料活化劑=1 0. 05^1. 6 0. 8^3. 9，二、生產(chǎn)方法①將原料按工藝配方，精確稱重加入到活化反應(yīng)器中，進(jìn)行混料攪拌，時間控制在5 30 分鐘，同時做好詳細(xì)記錄和反應(yīng)器編號；②點爐升溫速度按3 6°C/分鐘進(jìn)行，直到溫度達(dá)到22(T350°C范圍，用廣3. 5小時完成炭化預(yù)處理過程；③活化反應(yīng)器設(shè)有密封蓋，活化反應(yīng)器的本體與密封蓋之間設(shè)有迷宮式密封機(jī)構(gòu)， 在迷宮式密封機(jī)構(gòu)的密封槽內(nèi)裝上密封填料，密封填料為粒徑f 20mm的炭顆粒，經(jīng)壓強(qiáng) ^ 0. 2MPa的壓實處理，然后蓋上密封蓋，將活化反應(yīng)器移到活化爐室中，升溫速率控制在 5^100C /分鐘，直到溫度達(dá)到65(T880°C范圍，并將溫度維持在1. 2^4. 6小時范圍內(nèi)后出爐；④進(jìn)行活化劑回收，活化劑回收采用多級萃取工藝，設(shè)計5、級濃度，每級采用真空吸濾進(jìn)行炭液分離，真空度控制在0. 09、. 0995MPa ；⑤然后加入鹽酸，鹽酸加入量為炭質(zhì)量的3、％，加溫至8(T10(TC，蒸煮廣3.5小時后用工藝水反復(fù)洗滌，直到PH值在6 7. 5時出料；⑥烘干采用旋轉(zhuǎn)式微波烘干，產(chǎn)品料溫控制在15(T180°C范圍，含水量控制在6、％， 嚴(yán)禁局部過熱，防止著火；⑦磨粉采用不銹鋼超細(xì)磨，粒度范圍控制在80(Γ1000目，通過>90%，結(jié)合電化學(xué)實測指標(biāo)來調(diào)整配方和粒度分布；⑧按批號采用多維高精度混料機(jī)加工，控制混料時間在6(Γ180分鐘，分兩點取平行樣化驗，最后進(jìn)行計量稱重，真空包裝并掛牌登記入庫。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實現(xiàn)，在生產(chǎn)方法的步驟5中，其中工藝水采用高純水，電導(dǎo)率< 5μ s/cm，水溫控制在8(Tl00°C范圍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，為了實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的合理性，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，產(chǎn)品在市場的適用性，以及生產(chǎn)成本下降，環(huán)保及安全性更好。本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)階段超級電容活性炭生產(chǎn)存在的問題，在進(jìn)行大量試驗、比較、分析和改進(jìn)后，形成的一條工藝合理、配方科學(xué)和設(shè)備高效、節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)工藝流程?；罨磻?yīng)器采用填料式迷宮密封設(shè)計，利用密封填料的自燃來控制和消耗通過迷宮的少量空氣，氧被有效地隔絕，使反應(yīng)得到保護(hù)。本發(fā)明解決了超級電容活性炭在現(xiàn)階段生產(chǎn)過程中存在的問題，實現(xiàn)了 生產(chǎn)工藝簡短實用；質(zhì)量控制穩(wěn)定可靠；生產(chǎn)成本低且無污染；產(chǎn)品的定向改性；連續(xù)機(jī)械化規(guī)模生產(chǎn)。
具體實施方式
一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法， 一、原材料選配選用優(yōu)質(zhì)石油焦，粉碎至180目，過篩率> 90% ；改性材料選用優(yōu)質(zhì)明膠炭化料和/或優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料，粉碎至180目，過篩率> 90% ；活化劑采用高純度氫氧化鉀粉末，質(zhì)量百分比含量> 90% ；三種原材料之間的質(zhì)量配比為優(yōu)質(zhì)石油焦改性材料活化劑=1 0. 05^1. 6 0. 8^3. 9， 對明膠進(jìn)行炭化預(yù)處理后得到優(yōu)質(zhì)明膠炭化料；生物質(zhì)炭化料優(yōu)選植物果殼等原料經(jīng)炭化預(yù)處理后得優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料。
改性材料選用優(yōu)質(zhì)明膠炭化料和優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料混合料時，可以選用任意配比進(jìn)行混合。
二、生產(chǎn)方法①將原料按工藝配方，精確稱重加入到活化反應(yīng)器中，進(jìn)行混料攪拌，時間控制在5 30 分鐘，同時做好詳細(xì)記錄和反應(yīng)器編號；②點爐升溫速度按3 6°C/分鐘進(jìn)行，直到溫度達(dá)到22(T350°C范圍，用廣3. 5小時完成炭化預(yù)處理過程；③活化反應(yīng)器設(shè)有密封蓋，活化反應(yīng)器的本體與密封蓋之間設(shè)有迷宮式密封機(jī)構(gòu)， 在迷宮式密封機(jī)構(gòu)的密封槽內(nèi)裝上密封填料，密封填料為粒徑f 20mm的炭顆粒，經(jīng)壓強(qiáng) ^ 0. 2MPa的壓實處理，然后蓋上密封蓋，將活化反應(yīng)器移到活化爐室中，升溫速率控制在5^100C /分鐘，直到溫度達(dá)到65(T880°C范圍，并將溫度維持在1. 2^4. 6小時范圍內(nèi)后出爐；④密封蓋在自重力的作用下，實現(xiàn)“呼吸”功能，即確保反應(yīng)器在正負(fù)壓狀態(tài)下(升溫或降溫)，密封蓋能上下浮動，自動調(diào)節(jié)，都能控制無氧條件下工作；利用自燃來控制和消耗通過迷宮的少量空氣，而氧被有效地隔絕，使反應(yīng)得到保護(hù)；進(jìn)行活化劑回收，活化劑回收采用多級萃取工藝，設(shè)計5、級濃度，每級采用真空吸濾進(jìn)行炭液分離，真空度控制在0. 09、. 0995MPa ；⑤然后加入鹽酸，鹽酸加入量為炭質(zhì)量的3、％，加溫至8(T10(TC，蒸煮廣3.5小時后用工藝水反復(fù)洗滌，直到PH值在6 7. 5時出料；其中工藝水采用高純水，電導(dǎo)率彡5μ s/cm， 水溫控制在8(T10(TC范圍；一般市售純濃鹽酸，氯化氫含量一般是總質(zhì)量的37%，也就是說市售鹽酸的質(zhì)量百分比濃度是37% ；⑥烘干采用旋轉(zhuǎn)式微波烘干，產(chǎn)品料溫控制在15(T180°C范圍，含水量控制在6、％， 嚴(yán)禁局部過熱，防止著火；⑦磨粉采用不銹鋼超細(xì)磨，粒度范圍控制在80(Γ1000目，通過>90%，結(jié)合電化學(xué)實測指標(biāo)來調(diào)整配方和粒度分布；⑧按批號采用多維高精度混料機(jī)加工，控制混料時間在6(Γ180分鐘，分兩點取平行樣化驗，最后進(jìn)行計量稱重，真空包裝并掛牌登記入庫。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法，其特征在于(一)、原材料選配選用優(yōu)質(zhì)石油焦，粉碎至180目，過篩率> 90% ；改性材料選用優(yōu)質(zhì)明膠炭化料和/或優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料，粉碎至180目，過篩率> 90% ；活化劑采用高純度氫氧化鉀粉末，質(zhì)量百分比含量> 90% ；三種原材料之間的質(zhì)量配比為優(yōu)質(zhì)石油焦改性材料活化劑=1 0. 05^1. 6 0. 8^3. 9，(二 )、生產(chǎn)方法①將原料按工藝配方，精確稱重加入到活化反應(yīng)器中，進(jìn)行混料攪拌，時間控制在5 30 分鐘，同時做好詳細(xì)記錄和反應(yīng)器編號；②點爐升溫速度按3 6°C/分鐘進(jìn)行，直到溫度達(dá)到22(T350°C范圍，用廣3. 5小時完成炭化預(yù)處理過程；③活化反應(yīng)器設(shè)有密封蓋，活化反應(yīng)器的本體與密封蓋之間設(shè)有迷宮式密封機(jī)構(gòu)， 在迷宮式密封機(jī)構(gòu)的密封槽內(nèi)裝上密封填料，密封填料為粒徑f 20mm的炭顆粒，經(jīng)壓強(qiáng) ^ 0. 2MPa的壓實處理，然后蓋上密封蓋，將活化反應(yīng)器移到活化爐室中，升溫速率控制在 5^100C /分鐘，直到溫度達(dá)到65(T880°C范圍，并將溫度維持在1. 2^4. 6小時范圍內(nèi)后出爐；④進(jìn)行活化劑回收，活化劑回收采用多級萃取工藝，設(shè)計5、級濃度，每級采用真空吸濾進(jìn)行炭液分離，真空度控制在0. 09、. 0995MPa ；⑤然后加入鹽酸，鹽酸加入量為炭質(zhì)量的3、％，加溫至8(T10(TC，蒸煮廣3.5小時后用工藝水反復(fù)洗滌，直到PH值在6 7. 5時出料；⑥烘干采用旋轉(zhuǎn)式微波烘干，產(chǎn)品料溫控制在15(T180°C范圍，含水量控制在6、％， 嚴(yán)禁局部過熱，防止著火；⑦磨粉采用不銹鋼超細(xì)磨，粒度范圍控制在80(Γ1000目，通過>90%，結(jié)合電化學(xué)實測指標(biāo)來調(diào)整配方和粒度分布；⑧按批號采用多維高精度混料機(jī)加工，控制混料時間在6(Γ180分鐘，分兩點取平行樣化驗，最后進(jìn)行計量稱重，真空包裝并掛牌登記入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法，其特征在于在生產(chǎn)方法的步驟⑤中，其中工藝水采用高純水，電導(dǎo)率< 5μ s/cm，水溫控制在8(Γ100 范圍。
全文摘要
一種工業(yè)化超級電容活性炭的生產(chǎn)方法，選用優(yōu)質(zhì)石油焦，改性材料選用優(yōu)質(zhì)明膠炭化料和/或優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭化料，活化劑采用高純度氫氧化鉀粉末，混料攪拌進(jìn)行炭化預(yù)處理；后在活化爐中完成活化反應(yīng)，活化反應(yīng)器采用填料式迷宮密封設(shè)計，利用密封填料的自燃來控制和消耗通過迷宮的少量空氣，氧被有效地隔絕，使反應(yīng)得到保護(hù)。再經(jīng)進(jìn)行活化劑回收——加酸蒸煮——反復(fù)洗滌后出料；再烘干、磨粉、真空包裝入庫。其生產(chǎn)工藝簡短實用；質(zhì)量控制穩(wěn)定可靠；生產(chǎn)成本低且無污染；實現(xiàn)產(chǎn)品的定向改性以及連續(xù)機(jī)械化規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C01B31/12GK102502627SQ20111030621
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者陶冉, 陶文康 申請人:陶文康