一種活性炭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤催化氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種活性炭的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤催化氣化技術(shù)是煤潔凈高效利用的一種重要方式，煤原材料在一定條件(如
3.5MPa、700?800°C )下與氣化劑(如水蒸汽、氧氣)在催化劑的作用下進行氣化反應(yīng)，生成高濃度的甲烷(ch4)氣體并產(chǎn)生副產(chǎn)物焦油(也稱為煤焦油)。焦油中的輕質(zhì)部分(小分子量的烴類混合物)可直接加工為化工產(chǎn)品，附加值較高。由于催化氣化反應(yīng)容器中物料堆疊的床層較高，導(dǎo)致煤原材料在反應(yīng)過程中延遲焦化的現(xiàn)象明顯，產(chǎn)生的重質(zhì)焦油(大分子量的烴類混合物)芳構(gòu)化程度高，瀝青的含量較大，瀝青直接利用的難度不大，但加工經(jīng)濟價值低，目前僅能用作鋪路原料使用。
[0003]由于瀝青占氣化焦油產(chǎn)品的比重可達40%?50%，如何有效加工利用煤焦油中的瀝青成為制約煤化工技術(shù)發(fā)展的難題。現(xiàn)有技術(shù)提出了對焦油瀝青加工獲得吸附材料活性炭的技術(shù)方案，然而，現(xiàn)有的加工工藝通常都要經(jīng)過對瀝青的預(yù)氧化或焦化(包括熱解聚合等步驟)等多道工藝加工才能生成分子量更大、更穩(wěn)定的活性炭；且由于加工工藝繁瑣，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的實施例提供一種活性炭的制備方法，該方法與傳統(tǒng)的煤焦油瀝青加工活性炭的方法相比，省去了對瀝青進行預(yù)氧化或焦化的工藝，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明實施例提供了一種活性炭的制備方法，所述制備方法包括:獲取瀝青產(chǎn)物，所述瀝青產(chǎn)物中含有堿金屬離子；向所述瀝青產(chǎn)物中加入催化劑，得到第一混合物；所述催化劑含有堿金屬離子、堿土金屬離子以及鐵離子中的至少一種；對所述第一混合物進行蒸汽活化處理，得到第一產(chǎn)物；向所述第一產(chǎn)物中加入表面活性劑，對加入有所述表面活性劑的所述第一產(chǎn)物進行成型處理，得到成型的第二混合物；對所述第二混合物進行碳化處理，得到顆粒狀的活性炭。
[0007]可選的，在所述催化劑含有堿金屬離子的情況下，所述催化劑含有的堿金屬離子與所述瀝青產(chǎn)物中含有的堿金屬離子不相同。
[0008]可選的，在所述獲取瀝青產(chǎn)物的步驟之后，且在所述向所述瀝青產(chǎn)物中加入催化劑，使所述瀝青產(chǎn)物與所述催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，得到第一混合物的步驟之前，所述制備方法還包括:對所述瀝青產(chǎn)物進行粉碎處理，得到瀝青顆粒；所述向所述瀝青產(chǎn)物中加入催化劑，使所述瀝青產(chǎn)物與所述催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，得到第一混合物的步驟包括:向所述瀝青顆粒中加入催化劑，使所述瀝青產(chǎn)物與所述催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，得到第一混合物。
[0009]優(yōu)選的，粉碎處理后得到的所述瀝青顆粒的粒徑尺寸取值范圍為100?300 μπι。
[0010]可選的，所述催化劑的加入量為所述瀝青總質(zhì)量的1%?5%。
[0011]可選的，催化劑具有粘結(jié)性；和/或，在所述向所述第一產(chǎn)物中加入表面活性劑，對加入有所述表面活性劑的所述第一產(chǎn)物進行成型處理，得到成型的第二混合物之前，加入粘結(jié)劑。
[0012]優(yōu)選的，所述催化劑為腐植酸鹽。
[0013]優(yōu)選的，所述表面活性劑的加入量為所述瀝青顆?？傎|(zhì)量的0.1%?0.6%。
[0014]優(yōu)選的，當所述瀝青顆粒的粒徑尺寸取值范圍為100?200 μπι時，所述表面活性劑的加入量為所述瀝青顆?？傎|(zhì)量的0.1?0.3% ;當所述瀝青顆粒的粒徑尺寸取值范圍為200?300 μ m時，所述表面活性劑的加入量為所述瀝青顆?？傎|(zhì)量的0.3?0.6%。
[0015]可選的，所述表面活性劑含有堿金屬離子、堿土金屬離子以及鐵離子中的至少一種。
[0016]優(yōu)選的，在所述表面活性劑含有堿金屬離子的情況下，所述表面活性劑含有的堿金屬離子與所述瀝青產(chǎn)物中含有的堿金屬離子不相同。
[0017]優(yōu)選的，所述表面活性劑為苯磺酸鹽。
[0018]基于此，本發(fā)明實施例提供了一種由催化氣化的煤焦油瀝青加工吸附材料活性炭的新制備方法，該方法對加入有金屬離子催化劑的瀝青產(chǎn)物進行首先蒸汽活化，提高金屬離子在瀝青表面以及內(nèi)部孔道中的附著率，向其中加入表面活性劑再經(jīng)混捏成型后，采用一定的熱處理工藝在碳化室中進行碳化處理即可得到優(yōu)質(zhì)的活性炭。相比于現(xiàn)有技術(shù)省去了對瀝青進行預(yù)氧化或焦化的過程，步驟相對較少，易于工業(yè)化生產(chǎn)，瀝青的經(jīng)濟價值能夠得以充分體現(xiàn)。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種活性炭的制備工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]需要指出的是，除非另有定義，本發(fā)明實施例中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當理解，諸如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義相一致的含義，而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋，除非這里明確地這樣定義。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種活性炭的制備方法，該制備方法包括:
[0024]S01、獲取瀝青產(chǎn)物，該瀝青產(chǎn)物中含有堿金屬離子；
[0025]S02、向瀝青產(chǎn)物中加入催化劑，得到第一混合物；催化劑含有堿金屬離子、堿土金屬離子以及鐵離子中的至少一種；
[0026]S03、對第一混合物進行蒸汽活化處理，得到第一產(chǎn)物；
[0027]S04、向第一產(chǎn)物中加入表面活性劑，對加入有表面活性劑的第一產(chǎn)物進行成型處理，得到成型的第二混合物；
[0028]S05、對第二混合物進行碳化處理，得到顆粒狀的活性炭。
[0029]需要說明的是，瀝青是煤焦油中的富碳殘渣，可作為制備主要由無定形碳構(gòu)成的吸附材料活性炭的原材料。針對上述步驟S01，瀝青產(chǎn)物可以是直接購買的，也可以是對煤原材料進行催化氣化后的產(chǎn)物煤焦油進行分餾處理得到的，本發(fā)明實施例對此不作限定。其中，分餾處理的次數(shù)可根據(jù)焦油品質(zhì)的不同靈活調(diào)整，本發(fā)明實施例對此不作限定。
[0030]由于煤原材料進行催化氣化工藝中，堿金屬催化劑在高溫氧化區(qū)易發(fā)生揮發(fā)，在焦油冷凝系統(tǒng)中堿金屬催化劑會與焦油一同冷凝下來，同時由于冷凝的氣速較高，含有催化劑的物料會夾帶在焦油中，使得焦油瀝青中含有豐富的堿金屬催化劑(如鉀離子)。
[0031]并且，由于催化氣化產(chǎn)出的瀝青中不穩(wěn)定的有害物質(zhì)相對較少，具有污染低、環(huán)境友好的特點。因此上述步驟S01優(yōu)選地以催化氣化的煤焦油為原料，對煤焦油進行分餾處理，得到含有堿金屬離子的瀝青產(chǎn)物。
[0032]針對上述步驟S02，加入的催化劑可以為堿金屬鹽、堿土金屬鹽以及鐵鹽等，例如可以為鉀鹽、鈣鹽、鐵鹽中的至少一種。
[0033]由于加入的催化劑含有堿金屬離子、堿土金屬離子以及鐵離子中的至少一種，當上述催化劑含有的金屬離子與瀝青產(chǎn)物中含有堿金屬離子相同時，能夠使得上述的瀝青產(chǎn)物中具有大量的催化劑，有利于在后續(xù)步驟S05的碳化過程中形成活性炭表面的孔道或孔隙，以增大形成的活性炭的比表面積，提高其吸附能力。這里，綜合考慮催化劑反應(yīng)活性和工藝成本，催化劑的加入量可以為上述瀝青總質(zhì)量的1%?5%。
[0034]進一步的，當上述催化劑含有堿金屬離子時，若催化劑含有的堿金屬離子與瀝青產(chǎn)物中含有的堿金屬離子不相同，兩種不同的催化劑共同作用能夠復(fù)配形成復(fù)配型催化劑，具有強烈的催化協(xié)同效應(yīng)，有利于后續(xù)步驟S05的碳化過程中具有高品位、更大比表面積的活性炭的生成。
[0035]因此，優(yōu)選的，在上述催化劑含有堿金屬離子的情況下，催化劑含有的堿金屬離子與瀝青產(chǎn)物中含有的堿金屬離子不相同。