專利名稱：利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以生物質(zhì)材料生產(chǎn)催化劑載體(活性炭)的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢棄棉花桿為原料生產(chǎn)適合用于煙氣脫硫催化劑載體的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上產(chǎn)棉大國(guó)，棉花種植面積達(dá)53. 33萬(wàn)公頃。每公頃棉田產(chǎn)棉桿 3.375 3. 750噸，我國(guó)的棉桿年產(chǎn)量達(dá)1530萬(wàn)噸。廢棄棉桿作為一種可利用生物質(zhì)資源，只有利用先進(jìn)的技術(shù)與方法才可將這寶貴的資源轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮蟮奈镔|(zhì)財(cái)富。目前，由于無(wú)正確的處理和利用棉桿的方法，或燃燒或掩埋，在造成資源極大浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境還造成了較大污染。作為吸附劑、催化劑和催化劑載體的活性炭以其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)與性能，在煙氣脫硫中的用量越來(lái)越大，而且由于煙氣脫硫技術(shù)涉及電力、化工、鋼鐵、冶金、建材等諸多行業(yè)和領(lǐng)域，不同行業(yè)使用的燃料不同，如煤、油與氣，其燃燒尾氣的組成與濃度等條件差異太大，另一方面隨工業(yè)技術(shù)水平的提高，煙氣排放的規(guī)模與日俱增，現(xiàn)有通用的脫硫劑、吸附劑不僅在性能和數(shù)量上已無(wú)法滿足脫硫技術(shù)的需求，還由于其所用原料主要是一次性不可再生的煤和生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)的木材，加之這些天然原料的質(zhì)量、組成如碳含量、灰分、揮發(fā)分等變化還會(huì)對(duì)脫硫劑的加工與脫硫劑性能造成很大的影響，因此尋求一種來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)與性能更為優(yōu)異的原材料來(lái)制備活性炭就成為該領(lǐng)域科技人員的研究課題。以廢棄棉桿為原料生產(chǎn)吸附劑、催化劑用活性炭，催化劑載體材料的原料，其不僅來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，棉桿質(zhì)量、組成也相對(duì)穩(wěn)定，可以替代目前普遍使用的煤、木材等原料，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品還具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、性能和價(jià)格低廉的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)活性炭產(chǎn)品的需要?，F(xiàn)有報(bào)道的棉桿活性炭生產(chǎn)技術(shù)多以ZnCl2和HPO3為活化劑的化學(xué)法活化技術(shù)(見(jiàn)安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010，38 (25)，20339-20340 ;林產(chǎn)化工，2004. 31 (4)，35-37 ;林業(yè)科學(xué).2005，41 (5)，115-117 ;林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2008，28 (6)，44-48)。使用化學(xué)法生產(chǎn)活性炭雖有產(chǎn)率大的優(yōu)點(diǎn)，但生產(chǎn)過(guò)程中藥品消耗大，藥品與原料的投料比達(dá)到了 4-5:1，故該方法的實(shí)質(zhì)是以藥品換產(chǎn)量。藥品消耗量大，不僅要增加生產(chǎn)成本，還要涉及藥品回收，對(duì)環(huán)境的污染治理等的付出，后續(xù)成本也高。另外，為保證產(chǎn)品質(zhì)量需耗用大量的水來(lái)進(jìn)行水洗，水洗I噸化學(xué)法活性炭平均耗水是30-80噸，且化學(xué)法生產(chǎn)的活性炭產(chǎn)品其物理形態(tài)為粉末，故還要增加工序制成顆粒才能用于脫硫，工藝復(fù)雜。而用一般物理法炭化活化生產(chǎn)活性炭，其產(chǎn)品雖無(wú)化學(xué)品污染，也無(wú)需藥品水洗等消耗，但在活性炭材料成型時(shí)，普遍采用壓力機(jī)，該壓力機(jī)的生產(chǎn)為間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種新的利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體(即活性炭)的方法。本發(fā)明提供的利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體的方法，其特征在于該方法的工藝步驟和條件如下I)將去土、去雜的廢棄棉花桿先干燥至含濕率< 10%，然后切斷、破碎成2 10mm的長(zhǎng)度，再在溫度30(T50(TC下炭化I. 5 3h，炭化料研磨成粒徑為200 300目的炭粉，備用；2)將浙青含量為5(T70wt%的焦油升溫至6(T80°C，然后添加0. 5 2%的有機(jī)助流劑混合均勻即得成形粘合劑；3)將棉桿炭粉60 70%，成形粘合劑25 35%和水3 5%，在溫度6(T80°C混煉均勻即制得棉桿成炭膠料； 4)將所制成的棉桿成炭膠料，放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力8. (TlO. OMPa，壓縮比1:5"!: 6下擠出成型得顆粒成炭膠粒；5)將顆粒成炭膠粒放入炭化爐中，在30(T500°C進(jìn)行二次炭化，時(shí)間I. 5 2h ；6)將二次炭化顆粒料用水蒸汽在85(Tl000°C進(jìn)行活化，時(shí)間2 3h ；7)將所得活化顆粒料放入濃度為2 5mol/L的硝酸溶液，在浴比1:40_50，溫度7(T80°C下氧化處理3飛h，取出，水洗至中性，干燥至含濕率< 10%即得脫硫用催化劑載體。以上方法中物料量的百分比均為重量百分比。以上方法中所用的有機(jī)助流劑為改性淀粉或改性聚乙烯醇。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、由于本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法為物理炭化活化法，因而所獲產(chǎn)品既無(wú)化學(xué)品污染，也無(wú)需對(duì)藥品進(jìn)行水洗等消耗問(wèn)題，工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可控，成本也可降低。2、由于本發(fā)明摒棄了一般物理法在活性炭材料成型時(shí)，普遍采用高壓壓力機(jī)的做法，而代之以螺桿擠出機(jī)擠出成型，因而將間歇式成型生產(chǎn)改為了連續(xù)式成型生產(chǎn)，不僅可提高生產(chǎn)效率,還可增加產(chǎn)量。3、由于本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法不僅在成形粘合劑中添加有有機(jī)助流劑，還匹配有適宜的擠出壓力(8. (TlO. OMPa)和壓縮比(1: 5 1:6)，因而不僅可改善材料流動(dòng)性，有利于材料在螺桿擠出機(jī)中擠出成型，還可在保證產(chǎn)品外觀和基本強(qiáng)度的前提下，根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)品的強(qiáng)度(緊實(shí)些，強(qiáng)度就好些，反之則差些)與吸附性(緊實(shí)些，吸附性就差些，反之則好些)。
具體實(shí)施例方式下面給出實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明，有必要指出的是以下實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。值得說(shuō)明的是，以下實(shí)施例反應(yīng)物料量的百分比均為重量百分比。實(shí)施例I將去土、去雜的廢棄棉花桿先干燥至含濕率< 10%，然后切斷、破碎成2mm的長(zhǎng)度，再在溫度400°C下炭化2h，炭化料研磨成粒徑為200目的炭粉，備用；將浙青含量為50wt%的焦油(99%)升溫至60°C，然后添加1%的改性淀粉混合均勻即得成形粘合劑；將棉桿炭粉65%，成形粘合劑25%和水3%，在溫度80°C混煉均勻制得棉桿成炭膠料；將所制成的棉桿成炭膠料，放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力8. OMPa，壓縮比1:6下擠出成型得直徑為4mm的顆粒成炭膠粒；將顆粒成炭膠粒放入炭化爐中，在300°C進(jìn)行二次炭化,時(shí)間2h ;將二次炭化顆粒料用水蒸汽在1000°C活化2h ;將所得活化顆粒料放入濃度為2mol/L的硝酸溶液，在浴比I: 50，溫度70°C下氧化處理6h，取出，水洗至中性，干燥至含濕率< 10%即得脫硫用催化劑載體。實(shí)施例2.將去土、去雜的廢棄棉花桿先干燥至含濕率< 10%，然后切斷、破碎成6mm的長(zhǎng)度，再在溫度300°C下炭化3h，炭化料研磨成粒徑為250目的炭粉，備用；將浙青含量為68wt%的焦油(98%)升溫至70°C，然后添加2%的改性聚乙烯醇混合均勻即得成形粘合劑；將棉桿炭粉60%，成形粘合劑35%和水4%，在溫度60°C混煉均勻制得棉桿成炭膠料；將所制成的棉桿成炭膠料，放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力9. OMPa，壓縮比1:5下擠出成型得直徑為6mm的顆粒成炭膠粒；將顆粒成炭膠粒放入炭化爐中，在450°C進(jìn)行二次炭化,時(shí)間I. 5h ;將二次炭化顆粒料用水蒸汽在950°C活化3h ;將所得活化顆粒料放入濃度為3mol/L的硝酸溶液，在浴比I: 40，溫度75°C下氧化處理4h，取出，水洗至中性，干燥至含濕率< 10%即得脫硫用催化劑載體。·實(shí)施例3.將去土、去雜的廢棄棉花桿先干燥至含濕率< 10%，然后切斷、破碎成IOmm的長(zhǎng)度，再在溫度500°C下炭化I. 5h，炭化料研磨成粒徑為300目的炭粉，備用；將浙青含量為70wt%的焦油(99. 5%)升溫至80°C，然后添加0. 5%的改性聚乙烯醇混合均勻即得成形粘合劑；將棉桿炭粉70%，成形粘合劑30%和水5%，在溫度70°C混煉均勻制得棉桿成炭膠料；將所制成的棉桿成炭膠料，放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力10. OMPa，壓縮比1:5下擠出成型得直徑為5mm的顆粒成炭膠粒；將顆粒成炭膠粒放入炭化爐中，在500°C進(jìn)行二次炭化，時(shí)間I. 5h ;將二次炭化顆粒料用水蒸汽在850°C活化3h ;將所得活化顆粒料放入濃度為5mol/L的硝酸溶液，在浴比1: 45，溫度80°C下氧化處理3h，取出，水洗至中性，干燥至含濕率< 10%即得脫硫用催化劑載體。
權(quán)利要求
1.一種利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體的方法，其特征在于該方法的工藝步驟和條件如下 1)將去土、去雜的廢棄棉花桿先干燥至含濕率<10%，然后切斷、破碎成2 10mm的長(zhǎng)度，再在溫度30(T50(TC下炭化I. 5 3h，炭化料研磨成粒徑為200 300目的炭粉，備用； 2)將浙青含量為5(T70wt%的焦油升溫至6(T80°C，然后添加0.5^2%的有機(jī)助流劑混合均勻即得成形粘合劑； 3)將棉桿炭粉60 70%，成形粘合劑25 35%和水3 5%，在溫度6(T80°C混煉均勻即制得棉桿成炭膠料； 4)將所制成的棉桿成炭膠料，放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力8.(TlO. OMPa，壓縮比1:5"!: 6下擠出成型得顆粒成炭膠粒； 5)將顆粒成炭膠粒放入炭化爐中，在30(T500°C進(jìn)行二次炭化，時(shí)間I.5 2h ； 6)將二次炭化顆粒料用水蒸汽在85(Tl000°C進(jìn)行活化，時(shí)間2 3h； 7)將所得活化顆粒料放入濃度為2飛mol/L的硝酸溶液，在浴比1:40-50，溫度7(T80°C下氧化處理3飛h，取出，水洗至中性，干燥至含濕率< 10%即得脫硫用催化劑載體， 以上物料量的百分比均為重量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體的方法，其特征在于該方法中所用的有機(jī)助流劑為改性淀粉或改性聚乙烯醇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的利用廢棄棉花桿生產(chǎn)脫硫用催化劑載體的方法，是先將廢棄棉花桿經(jīng)干燥、切斷、破碎、炭化后研磨成粒徑為200~300目的炭粉，并將瀝青含量為50~70%的焦油與0.5~2%的有機(jī)助流劑混合均勻制得成形粘合劑；然后將棉桿炭粉60~70%，成形粘合劑25~35%和水3~5%混煉均勻放入螺桿擠出機(jī)中，在擠出壓力8.0~10.0MPa，壓縮比1:5~1:6下擠出成型；再將成型膠粒依次炭化、活化以及氧化后水洗至中性，干燥即可。由于本發(fā)明采用螺桿擠出機(jī)擠出成型不僅將間歇式成型生產(chǎn)變?yōu)榱诉B續(xù)式成型生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，且還可增加產(chǎn)量；其次因添加有有機(jī)助流劑，并匹配有適宜的擠出壓力和壓縮比，還可改善材料流動(dòng)性，有利于擠出成型，獲得強(qiáng)度、吸附性俱佳的催化劑載體。
文檔編號(hào)C01B31/10GK102674345SQ20121016647
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者華堅(jiān), 吳莉麗, 尹華強(qiáng), 王吉德, 王吉梅, 王濤, 田富才, 解海峰 申請(qǐng)人:四川大學(xué)