專利名稱：一種石油焦制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種以石油焦制備活性炭的方法，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油焦作為石油化工的副產(chǎn)品，原料豐富，含碳量高， 一般在85 95%，且灰份低 (<0.5%)，是制備活性炭的理想原料，但石油焦石墨化程度較其他幾類原料要高，相對(duì) 比較難于活化。關(guān)于以石油焦為原料制備活性炭的報(bào)道多采用化學(xué)活化法，其中以K0H 等堿金屬氫氧化物活化為主，堿炭比例一般在3 8:1。美國(guó)專利US 4082694將石油焦 與3倍的活化劑K0H充分混合，在300 — 50(TC溫度下進(jìn)行脫水預(yù)活化，再在700 1000 t溫度下活化，最后將活化后的混合物冷卻并充分水洗，制得粉狀活性炭比表面積可達(dá) 2600 m7g;日本關(guān)西焦炭與化學(xué)品公司在800'C減壓條件下用3倍量的KOH直接活化石 油焦制得了比表面大于3000m7g的活性炭(JP 95-215711),并于1993年進(jìn)行了工業(yè)化生 產(chǎn)；CN 1304788A將K0H與石油焦按5:1的質(zhì)量比直接混合后高溫活化，產(chǎn)品比表面積 超過(guò)3500m2/g。該類方法制備的活性炭雖然具有超高的比表面積，但工藝復(fù)雜，收率低， 且大量使用價(jià)格很高的KOH原料，導(dǎo)致產(chǎn)品成本非常高，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中的污染問(wèn)題也 十分嚴(yán)重。
超高比表面積的活性炭由于價(jià)格昂貴，只在醫(yī)藥、電子等有限領(lǐng)域有少量應(yīng)用，而 對(duì)于活性炭的主要需求市場(chǎng)——食品、化工、環(huán)保等其他更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，則一般需 要價(jià)格便宜、比表面積在1000 1300m7g的產(chǎn)品，因此研究低成本的石油焦活化方法有 著重要價(jià)值。美國(guó)聯(lián)合石油公司在90(TC下用多磷酸活化石油焦，制備出比表面積 500m7g的活性炭；日本專利JP 74-14395在90(TC下以水蒸汽活化石油焦，制得活性炭 的碘吸附值為600mg/g;將磨細(xì)的石油焦配入煤等輔料成型后用水蒸氣活化，所得活性 炭的碘值能達(dá)到855mg/g ("新型炭材料"，2003， Vol. 18(3));若在石油焦中添加5% 的酸性活化劑，用水蒸氣活化后制得活性炭的碘吸附值可以提高到800 900mg/g ("林 產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)"，2004， Vol. 24(3))。但由于這些活性炭比表面積偏低，只能用于廢水 處理等低端市場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以煅前石油焦為原料制備性能優(yōu)良、成本低廉的活性炭 的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下-
將煅前石油焦破碎至O. 1 2.5mm，在含氧氣的氣氛下，以5 25°C/min的速度升 溫至300 55(TC,并保持溫度進(jìn)行預(yù)氧化處理，使易揮發(fā)物質(zhì)氧化燒失，形成具有一定 孔隙度的預(yù)氧化焦。將預(yù)氧化焦粉碎至90%過(guò)200目(75um)，再與粘結(jié)劑按預(yù)氧化焦 粘結(jié)劑質(zhì)量比例為10 1. 5:1進(jìn)行混合，然后擠壓成型。將型料先在400 70(TC下炭化 0.2 3小時(shí)，然后用氣體活化劑進(jìn)行活化，活化溫度為800 950°C，活化時(shí)間為1 48 小時(shí)，冷卻后得到活性炭產(chǎn)品。
本發(fā)明煅前石油焦首先進(jìn)行預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是在含氧氣體積為5 30%的氣 氛中進(jìn)行。預(yù)氧化處理過(guò)程煅前石油焦燒失率控制在5 40%，預(yù)氧化焦孔隙度的碘吸 附值控制在80 380mg/g。煅前石油焦預(yù)氧化處理的時(shí)間在0. 2 8小時(shí)之間。
本發(fā)明粘結(jié)劑為煤焦油、煤瀝青、石油瀝青、石油渣油、酚醛樹(shù)脂以及羧甲基纖維 素等纖維素類有機(jī)化合物。
本發(fā)明氣體活化劑為水蒸汽、水蒸汽與CO的混合氣或水蒸氣與空氣的混合氣。
本發(fā)明活化溫度為800 950°C，活化時(shí)間為1 48小時(shí)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)-
1. 采用氧氣預(yù)氧化工藝，可使石油焦的石墨化程度降低，并形成更多反應(yīng)活性點(diǎn)， 使其更容易進(jìn)行活化。
2. 采用氧氣預(yù)氧化工藝，使石油焦經(jīng)預(yù)氧化形成一定孔隙，為活化氣體提供通暢 的通道，可提高活化效率，提高產(chǎn)品得率。
3. 預(yù)處理工藝簡(jiǎn)單，直接利用含氧氣氣氛進(jìn)行處理，對(duì)設(shè)備要求低。
4. 制得的活性炭密度高，灰份小于0.5%，比表面積可達(dá)700 1200m7g。
具體實(shí)施方式
實(shí)例l
將錦州石化煅前石油焦破碎至80 120目，在空氣氣氛下，以10 20。C/min的速 度升溫至420"C，預(yù)氧化處理2小時(shí)，燒失率30%，預(yù)氧化焦碘吸附值235mg/g。將預(yù) 氧化焦球磨至90%過(guò)200目，與煤焦油按4:1的質(zhì)量比配料，用捏合機(jī)混合均勻，然后
用擠出機(jī)成型，制成直徑2mm的型料。型料在65(TC下炭化0. 5小時(shí)，然后在85(TC下 用水蒸氣活化24小時(shí)，冷卻后得到活性炭，比表面積為1050mVg。
權(quán)利要求
1.一種以石油焦為原料制備活性炭的方法，其特征為將煅前石油焦破碎至0.1～2.5mm，在含氧氣體積為5～30％的氣氛下升溫至300～550℃，并保持溫度0.2～8小時(shí)，使易揮發(fā)物質(zhì)氧化燒失率控制在5～40％之間，同時(shí)形成孔隙在80～300mg/g之內(nèi)的預(yù)氧化焦；將預(yù)氧化焦粉碎至90％過(guò)200目，再與粘結(jié)劑按1.5～10∶1重量比進(jìn)行混合，然后擠壓成型，先在400～700℃的溫度下炭化0.2～3小時(shí)，然后在800～950℃的溫度下用氣體活化劑活化1～48小時(shí)，冷卻后得到活性炭產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備活性炭的方法，其特征是粘結(jié)劑為煤焦油、煤瀝青、 石油瀝青、石油渣油、酚醛樹(shù)脂以及羧甲基纖維素類有機(jī)化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備活性炭的方法，其特征是氣體活化劑為水蒸汽、水 蒸汽與CO的混合氣或水蒸氣與空氣的混合氣。
全文摘要
一種以石油焦為原料制備活性炭的方法。將煅前石油焦破碎至0.1～2.5mm，在含氧氣的氣氛下進(jìn)行預(yù)氧化處理，使易揮發(fā)物質(zhì)氧化燒失，形成具有80～300mg/g孔隙度的預(yù)氧化焦。將預(yù)氧化焦粉碎至90％過(guò)200目，與粘結(jié)劑按1.5～10∶1體積比進(jìn)行混合，然后擠壓成型。型料經(jīng)炭化，再用水蒸氣等氣體進(jìn)行活化，冷卻后得到比表面積可達(dá)700～1200m²/g的活性炭。
文檔編號(hào)C01B31/00GK101343059SQ20071012267
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者張文峰, 曹高萍, 楊裕生 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63971部隊(duì)