用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的領(lǐng)域，具體的說(shuō)涉及用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧丙烷，又名氧化丙烯、甲基環(huán)氧乙烷，是非常重要的有機(jī)化合物原料，是僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯類(lèi)衍生物。截止2010年底國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)能達(dá)到155萬(wàn)噸，十年間國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)能年均增長(zhǎng)率為12.4%。據(jù)預(yù)測(cè)到2015年我國(guó)環(huán)氧丙烷的潛在市場(chǎng)需求量約為230萬(wàn)噸。以環(huán)氧丙烷為原料的下游產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%，未轉(zhuǎn)化的環(huán)氧丙烷排到大氣環(huán)境中，成為污染源之一。
[0003]國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷吸附回收，多采用冷凝回收的方式，其中在環(huán)氧丙烷固定二氧化碳生成可降解塑料工藝中采用較多，但回收效率不高。采用吸附脫附加冷凝回收的方式可實(shí)現(xiàn)環(huán)氧丙烷完全回用，但需要合適的吸附劑。自上世紀(jì)90年代起，中科院廣州化學(xué)所、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)、中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所，中山大學(xué)等相繼開(kāi)展了的研究，并取得可喜進(jìn)展，內(nèi)蒙古蒙西高新集團(tuán)公司、中海石油化學(xué)股份公司、河南南陽(yáng)天冠集團(tuán)公司和江蘇玉華金龍科技集團(tuán)金龍綠色化學(xué)有限公司利用科研成果建成了和正在擴(kuò)建不同規(guī)模的可降解塑料生產(chǎn)線(xiàn)及環(huán)氧丙烷回收配套裝置。取得了一定環(huán)保和社會(huì)效益。
[0004]常用的吸脫附劑有分子篩、活性炭和硅膠等，但用于環(huán)氧丙烷的吸附回收，存在易造成環(huán)氧丙烷的開(kāi)環(huán)聚合和循環(huán)使用次數(shù)少等問(wèn)題，因此難以在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用?？紫督Y(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附回收，但環(huán)氧丙烷的沸點(diǎn)較低，吸附放熱大，在水或金屬氧化物存在的情況下容易聚合，針對(duì)這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)導(dǎo)熱性高、孔隙結(jié)構(gòu)表面不含金屬氧化物的孔隙發(fā)達(dá)的專(zhuān)用環(huán)氧丙烷吸脫附劑具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。
[0005]針對(duì)吸脫附揮發(fā)性有機(jī)化合物的活性炭吸附劑含有金屬氧化物和導(dǎo)熱性不高，業(yè)界一直努力開(kāi)發(fā)新型活性炭吸附劑并用于環(huán)氧丙烷的吸附回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的提供一種用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑及其制備方法，該吸附劑制備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有較高的吸附性、導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明的制備方法是:將煤粉和煤焦油按重量比9?5: I在40?80°C混捏后，在15?22MPa壓力下擠壓成2?5mm直徑的圓柱形狀的成型料,成型料在自然通風(fēng)條件下晾曬干后，放入內(nèi)熱式旋轉(zhuǎn)爐中在300?450°C下停留I?20h炭化成炭化料，炭化料用
5?10%的鹽酸、硫酸或硝酸浸泡I?7d,并不斷攪拌除去原料中帶來(lái)的金屬氧化物雜質(zhì)、用70?100°C水洗至pH為7，經(jīng)130°C干燥后進(jìn)入386型斯列普活化爐在800?1000°C和水蒸氣氛條件下活化造孔，活化6?40h，得到比表面積為800?I10m2 / g，強(qiáng)度大于97%的環(huán)氧丙烷吸附劑，吸附劑真空包裝存儲(chǔ)。
[0008]本發(fā)明的煤粉選取無(wú)煙煤，通過(guò)礦物浮選法進(jìn)行精洗，除去低含碳量煤和矸石，用破碎機(jī)破碎成過(guò)200?300目篩的煤粉。
[0009]本發(fā)明的圓柱形狀的成型料是用四柱式液壓機(jī)壓制而成，壓?？讖綖??5mm。
[0010]本發(fā)明酸洗用的5?10%酸是用自來(lái)水與鹽酸、硫酸或硝酸中的一種以上混合而成，浸泡是在帶有攪拌裝置的內(nèi)襯搪瓷的反應(yīng)釜中不斷攪拌完成。
[0011]本發(fā)明水洗是用過(guò)量的水反復(fù)洗滌完成，或用尿素或氨水中和后反復(fù)洗滌，直到顆粒酸堿度為中性。
[0012]本發(fā)明的有益效果:吸附劑具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙表面不含金屬氧化物組分，灰分含量低于3%，不含水，制備簡(jiǎn)單易行，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸脫附領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)例I
[0014]將80% (ff / W)的過(guò)220目篩的煤粉和20% (ff / W)的煤焦油在50°C下捏和均勻，在四柱式液壓機(jī)中保持15MPa壓力下擠壓成2mm直徑的圓柱形狀的成型料，成型料自然晾曬干后，放入內(nèi)熱式旋轉(zhuǎn)爐中于450 V下停留2h炭化成炭化料，炭化料用10 %鹽酸浸泡3天，用90°C的水洗至pH為7，經(jīng)130°C干燥后進(jìn)入斯列普活化爐在950°C下活化造孔，活化時(shí)間15h，得到比表面積為1050m2 / g，強(qiáng)度97%的環(huán)氧丙烷吸附劑。
[0015]實(shí)例2
[0016]將80% (ff / W)的過(guò)200目篩的煤粉和20% (ff / W)的煤焦油在60°C下捏和均勻，在四柱式液壓機(jī)中保持15MPa壓力下擠壓成4mm直徑的圓柱形狀的成型料，成型料自然晾曬干后，放入內(nèi)熱式旋轉(zhuǎn)爐中于450°C下停留2h炭化成炭化料，炭化料用10%硫酸浸泡5天，用自來(lái)水水洗一次后，用尿素調(diào)整PH呈中性，再用70°C的水洗五次，經(jīng)130°C干燥后進(jìn)入斯列普活化爐在950°C下活化造孔，活化時(shí)間15h，得到比表面積為100m2 / g，強(qiáng)度95%的環(huán)氧丙烷吸附劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑及其制備方法，其特征是該吸附劑的制備方法如下: 將煤粉和煤焦油按重量比9?5: I在40?80°C混捏后，在15?22MPa壓力下擠壓成2?5_直徑的圓柱形狀的成型料，成型料在自然通風(fēng)條件下晾曬干后，放入內(nèi)熱式旋轉(zhuǎn)爐中在300?450°C下停留I?20h炭化成炭化料,炭化料用5?10%的鹽酸、硫酸或硝酸浸泡I?7d，并不斷攪拌除去原料中帶來(lái)的金屬氧化物雜質(zhì)、用70?100°C水洗至pH為7，經(jīng)130°C干燥后進(jìn)入386型斯列普活化爐在800?1000°C和水蒸氣氛條件下活化造孔，活化6?40h，得到比表面積為800?IlOOm2 / g，強(qiáng)度大于97 %的環(huán)氧丙烷吸附劑，吸附劑真空包裝存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑的制備方法，其特征是煤粉選取無(wú)煙煤，通過(guò)礦物浮選法進(jìn)行精洗，除去低含碳量煤和矸石，用破碎機(jī)破碎成過(guò)200?300目篩的煤粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑的制備方法，其特征是圓柱形狀的成型料是用四柱式液壓機(jī)壓制而成，壓?？讖綖??5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑的制備方法，其特征是酸洗用的5?10%酸是用自來(lái)水與鹽酸、硫酸或硝酸中的一種以上混合而成,浸泡是在帶有攪拌裝置的內(nèi)襯搪瓷的反應(yīng)釜中不斷攪拌完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑的制備方法，其特征是水洗是用過(guò)量的水反復(fù)洗滌完成，或用尿素或氨水中和后反復(fù)洗滌，直到顆粒酸堿度為中性。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于吸附環(huán)氧丙烷的活性炭吸附劑及其制備方法，所采用的技術(shù)方案是：將煤粉和煤焦油按9～5∶1(W／W)的比例混捏后，在15～22MPa壓力下擠壓成2～5mm直徑的圓柱形狀的成型料，成型料晾曬干后在300～450℃下炭化成炭化料，炭化料用酸浸泡除去原料中帶來(lái)的金屬氧化物雜質(zhì)、水洗至中性，經(jīng)130℃干燥后進(jìn)入斯列普活化爐在800～1000℃下活化造孔，活化6～40h，得到比表面積為800～1100m2／g，強(qiáng)度大于97％的環(huán)氧丙烷吸附劑。將其應(yīng)用于環(huán)氧丙烷的吸脫附回收裝置，不會(huì)造成環(huán)氧丙烷在吸脫附過(guò)程中發(fā)生聚合反應(yīng)，可多次重復(fù)使用。
【IPC分類(lèi)】C07D301-32, B01J20-28, C07D303-04, B01J20-20, B01J20-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104801269
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410038507
【發(fā)明人】楊德瑞, 尹維東, 韓國(guó)林, 吳瓊, 唐三水, 梁國(guó)杰, 李和國(guó), 王立瑩, 李雷, 張學(xué)智, 劉進(jìn), 林秋菊, 皇甫喜樂(lè), 王泠沄, 王廣昌
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍63971部隊(duì)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2014年1月27日