專利名稱：石油瀝青基活性炭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭及其制備方法，特別是以石油瀝青為原料制備的活性炭及其制備方法。
活性炭在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中及日常生活中廣泛應(yīng)用，制造活性炭原料多種多樣，其中包括煤質(zhì)炭、木質(zhì)炭和石油瀝青質(zhì)炭。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?3120049.0和93120925.0，兩個(gè)專利申請(qǐng)的發(fā)明名稱均為“活性炭制備方法”。申請(qǐng)?zhí)?3120049.0專利申請(qǐng)公開的主要技術(shù)特征是在于將破碎成粉狀的瀝青與助擠劑、粘合劑等混勻成型，經(jīng)抗熔化、碳化和活化處理后，即可得到活性炭產(chǎn)品。申請(qǐng)?zhí)?3120925.0專利申請(qǐng)公開的主要技術(shù)特征在于將破碎成粉狀的瀝青，經(jīng)抗熔化后與助擠劑、粘合劑等混勻成型；然后進(jìn)行炭化和活化處理即可得到活性炭產(chǎn)品。上述兩個(gè)專利申請(qǐng)都先后采用了抗熔化工序，即物料要在氧化性氣氛中逐漸升溫，升溫速度0.1℃-1℃/分鐘。這在工業(yè)生產(chǎn)中很難控制，在工業(yè)化裝置上生產(chǎn)較為困難，另外瀝青在炭化、活化工序時(shí)，在高溫下，排出許多輕質(zhì)烴類及有害物質(zhì)不利于環(huán)保。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，利用煉油廠現(xiàn)有的加工裝置，提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便、污染小、產(chǎn)品性能優(yōu)良的活性炭及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于該活性炭是由石油瀝青制成的石油焦、碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑和粘結(jié)劑組成，各組份的重量％含量如下石油焦30 ％ ～ 80％碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑0％ ～ 30％粘結(jié)劑10％ ～ 35％上面所述的石油焦是由石油瀝青制成，石油瀝青中各組份的重量％含量分別是；飽和烴10％ ～ 70％芳香烴20％ ～ 50％膠質(zhì) 5％ ～ 30％瀝青質(zhì)0.1％～ 2.5％所述的碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑是煤、石墨、淀粉、木炭。
所述的粘結(jié)劑是石油瀝青或煤焦油，其組成為芳烴+膠質(zhì)+瀝青質(zhì)的總含量在45％-70％，水分小于5％。
石油瀝青基活性炭的制備方法依次包括下述步驟A.預(yù)炭化工序，將石油瀝青即工業(yè)上稱之為減壓渣油或乙烯裂解渣油、催化油漿、抽出油等，經(jīng)延遲焦化工藝生成石油焦；B.石油焦磨粉、過篩；C.按配比將石油焦、碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑和粘結(jié)劑混合、攪拌、捏和；D.經(jīng)成型機(jī)成型、晾干；E.在炭化爐中炭化；F.在活化爐中通入活化介質(zhì)活化。
上面所述的延遲焦化工藝，工藝條件為加熱爐出口溫度 490℃ ～ 510℃焦炭塔上部溫度 415℃ ～ 420℃焦炭塔下部溫度 480℃ ～ 490℃焦炭塔壓力 0.2MPa～ 0.25MPa所述的石油焦磨粉、粒度應(yīng)小于100目，最好小于160目。
所述的石油焦與碳質(zhì)孔徑調(diào)變劑以及粘結(jié)劑的混合、攪拌、捏和過程中加入捏和料重量的0％～6％的水。
上面所述的捏和料在成型機(jī)上成型1～5次，成型料晾干10分鐘～40分鐘。
所述的炭化工序，炭化溫度400℃～650℃。
炭化時(shí)間以炭化樣的水容量的20％～45％來控制，最好是25％～35％。
所述的活化工序，活化溫度800℃～1000℃，活化介質(zhì)可以是水蒸汽或二氧化碳?；罨瘯r(shí)間由燒失率確定，一般燒失率控制在60％～70％即可。
采用本發(fā)明的方法制備的活性炭產(chǎn)品，其規(guī)格如下比表面積為500m2/g～1200m2/g，孔容0.45cm3/g～0.gcm3/g，強(qiáng)度為85％～98％，灰分小于5％。
本發(fā)明采用石油瀝青預(yù)炭化工序，即用石油瀝青經(jīng)延遲焦化工藝，制得石油焦，經(jīng)粉碎后與孔徑調(diào)變劑，粘結(jié)劑和水混勻成型，后經(jīng)炭化、活化等步驟而制成活性炭。該工藝直接采用現(xiàn)有的延遲焦化工藝與設(shè)備，充分利用煉油廠的價(jià)廉易得的石油焦，工藝簡(jiǎn)單、污染低、成型方便、易于工業(yè)化生產(chǎn)并避免了瀝青在抗熔化工序和炭化、活化工序中發(fā)生分解反應(yīng)而產(chǎn)生輕質(zhì)石油組份及有害物質(zhì)，造成環(huán)境污染。由于配方中含有孔徑調(diào)變劑，所以該活性炭可以更好地控制孔徑大小，可針對(duì)不同的需求，而生產(chǎn)所需孔徑的活性炭，特別適用于水質(zhì)處理和空氣凈化，如印染污水處理、電鍍廢水處理、石化污水處理、城市污水處理、飲用水凈化。
實(shí)施例1以石油化工混合瀝青為原料，混合瀝青組成是飽和烴44.04％，芳烴25.99％，膠質(zhì)29.03％，瀝青質(zhì)0.74％，密度為0.9547g/cm3，經(jīng)煉油廠延遲焦化工藝加工裝置，混合瀝青經(jīng)熱裂解反應(yīng)和縮合、聚合反應(yīng)，分別產(chǎn)生C1-C4氣體組分以及汽油、柴油、蠟油和石油焦，延遲焦化工藝條件為加熱爐出口溫度500℃，焦炭塔頂部溫度417.5℃，焦炭塔底部溫度486.5℃，焦炭塔底壓力0.30MPa，石油焦性質(zhì)為揮發(fā)份9.2％，灰分0.42％。
將石油焦7Kg破碎過200目篩與煤3Kg，瀝青4Kg，水0.7Kg混合、攪拌、捏和。將捏和料先通過直徑3.0mm的成型機(jī)成型二次，然后再在直徑1.8mm模具上擠壓二次成型，成型后將成型料晾干30分鐘后，進(jìn)行炭化，炭化溫度為500℃，炭化時(shí)間7.5小時(shí)，然后進(jìn)行活化工序，活化溫度920℃，活化介質(zhì)為水蒸汽，活化時(shí)間5小時(shí)。
產(chǎn)品性能表堆積比重 0.404g/cm3灰分 4.14％強(qiáng) 度 87％ 碘值 917.5mg/g亞甲基蘭 165.3mg/gCCL445.3％實(shí)施例2以煉油廠減壓渣油為原料，其組成為飽和烴55.92％，芳烴25.20％，膠質(zhì)18.47％，瀝青質(zhì)為0.41％，密度為0.9538g/cm3，經(jīng)煉油廠延遲焦化工藝加工裝置，減壓渣油經(jīng)熱裂解反應(yīng)和縮合、聚合反應(yīng)，分別產(chǎn)生C1-C4氣體組份及汽油、柴油、蠟油和石油焦，延遲焦化工藝條件為加熱爐出口溫度500℃，焦炭塔頂部溫度417.5℃，焦炭塔底部溫度486.5℃，焦炭塔底壓力為0.30MPa，石油焦性質(zhì)為揮發(fā)份10.5％，灰份0.3％。
將石油焦8Kg破碎過200目篩，與煤2Kg，煤焦油3Kg在捏和機(jī)上捏和均勻，將捏和料在直徑3.0mm的成型機(jī)上成型二次，然后再在直徑1.8mm模具上擠壓二次成型，成型料晾干20分鐘后，進(jìn)行炭化，炭化溫度為480℃，然后進(jìn)行活化工序，活化溫度為900℃，時(shí)間4.5小時(shí)，其產(chǎn)品性能為堆積比重 0.442g/cm3灰分 4.14％亞甲基蘭 128.8mg/g強(qiáng)度 87.8％碘值 890.4mg/g實(shí)施例3以煉油廠減壓渣油為原料，其組成為飽和烴56.04％，芳烴為23.24％，膠質(zhì)20.42％，瀝青質(zhì)為0.30％，密度為0.9557g/cm3，經(jīng)煉油廠延遲焦化工藝加工裝置，減壓渣油經(jīng)熱裂解反應(yīng)和縮合、聚合反應(yīng)，分別產(chǎn)生C1-C4氣體組份及汽油、柴油、蠟油和石油焦，延遲焦化工藝條件為加熱爐出口溫度500℃，焦炭塔頂部溫度為417.5℃，焦炭塔底部溫度為487℃，焦炭塔底壓力為0.299MPa，石油焦性質(zhì)為揮發(fā)份9.5％，灰份為0.39％。
將石油焦8.5kg破碎過200目篩，與木炭粉1.5Kg，煤焦油3.0Kg，加水0.5Kg在捏和機(jī)上捏和均勻，將捏和料在直徑4.5mm成型機(jī)上經(jīng)三次成型，成型料晾干10分鐘后，進(jìn)行炭化，炭化溫度490℃，然后進(jìn)行活化，活化溫度920℃，時(shí)間4h，其產(chǎn)品性能為堆積比重0.434g/cm3灰份 2.95％CCL466.5％ 碘值 992.6mg/g亞甲蘭吸付值187.6mg/g強(qiáng)度 88.5％
權(quán)利要求
1.一種石油瀝青基活性炭，其特征在于該活性炭是由石油瀝青制成的石油焦，碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑和粘結(jié)劑所組成，各組份的重量％含量如下石油焦 30％ ～ 80％碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑 0％ ～ 30％粘結(jié)劑 10％ ～ 35％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭，其特征在于該活性炭所用的石油焦，是由石油瀝青制成，石油瀝青中各組份含量分別是(重量％)飽和烴 10％ ～ 70％芳香烴 20％ ～ 50％膠質(zhì) 5％ ～ 30％瀝青質(zhì) 0.1％ ～ 2.5％
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭，其特征在于該活性炭所用的碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑是煤或石墨、淀粉、木炭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭，其特征在于該活性炭所用的粘結(jié)劑是石油瀝青或煤焦油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活性炭，其特征在于所用的粘結(jié)劑的芳烴+膠質(zhì)+瀝青質(zhì)的總含量在45％～70％，水份小于5％。
6.一種石油瀝青基活性炭的制備方法，其特征依次包括下述步驟A.預(yù)炭化工序，將石油瀝青即工業(yè)上稱為減壓渣油或乙烯裂解渣油、催化油漿、抽出油等，經(jīng)延遲焦化工藝制成石油焦；B.石油焦磨粉、過篩；C.按配比將石油焦，碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑和粘結(jié)劑混合、攪拌、捏和；D.經(jīng)成型機(jī)成型、晾干；E.在炭化爐中炭化；F.在活化爐中通入活化介質(zhì)活化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于延遲焦化工藝條件為；加熱爐出口溫度 490℃ ～ 510℃焦炭塔上部溫度 415℃ ～ 420℃焦炭塔下部溫度 480℃ ～ 490℃焦炭塔壓力 0.2MPa～ 0.25MPa
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于石油焦磨粉后，過100目以下篩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于石油焦粉料與碳質(zhì)孔徑調(diào)變劑以及粘結(jié)劑混合、捏和過程中，加入0％～6％的水。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于捏和料在成型機(jī)上成型1-5次，成型料晾干10分鐘-40分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于炭化條件為炭化溫度400℃～650℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于活化條件是活化溫度800℃～1000℃。最好是850℃～950℃，活化介質(zhì)可以是水蒸汽或二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明中活性炭是由以石油瀝青制成的石油焦、碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑和粘結(jié)劑組成。石油焦經(jīng)粉碎過篩后,與碳質(zhì)孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)變劑以及粘結(jié)劑按配比混合,經(jīng)攪拌捏和、成型、炭化、活化等工序制成活性炭,該活性炭吸附性能好,可用于各種水處理和空氣凈化。該方法原料價(jià)廉易得,制備過程對(duì)環(huán)境的污染小。
文檔編號(hào)C10C3/00GK1189453SQ9710154
公開日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1997年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月28日
發(fā)明者董兆德, 全瀛寰, 高利平, 侯勝秀 申請(qǐng)人:新疆石油管理局獨(dú)山子石油化工總廠