專(zhuān)利名稱(chēng)：利用植物果殼制造碳分子篩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用植物果殼制造碳分子篩的方法。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)分子篩(CMS)是從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在分子篩生產(chǎn)上已積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品已和德國(guó)、日本等國(guó)家產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到同等水平。然而國(guó)內(nèi)關(guān)于植物果殼制備碳分子篩的文獻(xiàn)較為少見(jiàn)，早在1992年11月17日， 大連理工大學(xué)申請(qǐng)了發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)為“用核桃殼制造空分富氮用炭分子篩”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，并相繼在后來(lái)的幾年對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究，然而隨著酚醛樹(shù)脂基碳分子篩的面世，植物果殼制備碳分子篩的相關(guān)技術(shù)報(bào)道變的越來(lái)越少。原因是碳分子篩是采用酚醛樹(shù)脂廢料作為原料，在當(dāng)時(shí)較果殼具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而十幾年過(guò)去了，隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)化調(diào)整，可以使用的酚醛樹(shù)脂廢料逐漸變少，即便是廢料，由于供不應(yīng)求，廢料成本也呈逐年攀升的趨勢(shì)，且樹(shù)脂基碳分子篩的制備過(guò)程或多或少會(huì)帶來(lái)環(huán)境的污染。隨著技術(shù)需要，植物果殼制備碳分子篩的相關(guān)技術(shù)重新被提出來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供利用植物果殼制造碳分子篩的方法，可以有效解決現(xiàn)有碳分子篩工藝環(huán)境污染嚴(yán)重，制造成本高的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于依次包括如下步驟a、將植物果殼粉碎成粉狀物料；b、將粉狀物料進(jìn)行干燥、磨粉處理成微粉狀物料；c、將微粉狀物料與粘合劑放入捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌捏合；d、捏合后物料再放入擠條機(jī)中進(jìn)行成型；e、成型后物料放入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行炭化處理；f、經(jīng)炭化處理后物料通過(guò)炭沉積得到碳分子篩成品。進(jìn)一步，步驟a中的植物果殼采用核桃殼、杏殼、椰殼，選用此三類(lèi)果殼的目的在于此三類(lèi)果殼具有高揮發(fā)份，低灰份，結(jié)構(gòu)均一的優(yōu)勢(shì)，在步驟e炭化處理過(guò)程中可以得到均一的孔徑結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，步驟b中粉狀物料經(jīng)干燥處理后的含水率為0. 5% 5%，該范圍內(nèi)的含水量可以讓粉狀物料在步驟b磨粉過(guò)程中更好的被加工成微粉狀物料，也更容易達(dá)到微粉狀物料的加工要求。進(jìn)一步，步驟b中粉狀物料經(jīng)球磨磨成微粉狀物料，微粉狀物料的微粉粒徑控制在5 μ m 30 μ m，此范圍內(nèi)的微粉粒徑，在實(shí)施步驟d，e后獲得的碳分子篩產(chǎn)品質(zhì)量最高。進(jìn)一步，步驟c中微粉狀物料與粘合劑的質(zhì)量份為微粉狀物料42 55;
煤焦油10 2O;水30 40。此步驟中，微粉物料和水含量高低決定分子篩產(chǎn)品的產(chǎn)氣率，煤焦油決定了分子篩的顆粒強(qiáng)度。微粉物料含量高，產(chǎn)氣率高，卻帶來(lái)顆粒強(qiáng)度下降。水分含量過(guò)高則難以成型，三者在范圍內(nèi)存在最佳配比。進(jìn)一步，步驟d中捏合后物料經(jīng)擠條機(jī)成型成圓柱狀物料，圓柱狀物料的柱直徑 1. Omm 3. Omm,柱高2mm 10mm，成型物料直徑越細(xì)，高度越小獲得產(chǎn)品質(zhì)量越高。進(jìn)一步，步驟e中的炭化處理為將成型后物料在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的轉(zhuǎn)爐中加熱升溫至 400 450°C，恒溫加熱25min 45min，進(jìn)行一次炭化，溫度涉及成型物料在該溫度下有機(jī)組分的裂解過(guò)程，溫度高低，恒溫時(shí)間長(zhǎng)短決定炭化過(guò)程造孔是否充分，是否獲得最佳的分子篩比表面積。更進(jìn)一步，將一次炭化處理后的物料再在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的轉(zhuǎn)爐中加熱升溫至700 780°C，恒溫加熱50min 75min，進(jìn)行二次炭化，此過(guò)程為高溫下分子篩孔徑收縮過(guò)程，調(diào)控最佳溫度，最佳恒溫時(shí)間，可以獲得選擇性更高的碳分子篩半成品，在步驟f中可節(jié)省烴類(lèi)或者醇類(lèi)有機(jī)化合物的用量和沉積時(shí)間。進(jìn)一步，步驟f中的炭沉積為利用氮?dú)鈱N類(lèi)或者醇類(lèi)有機(jī)化合物帶入轉(zhuǎn)爐中， 使炭化處理后物料的孔隙表面炭沉積堵孔。進(jìn)一步，烴類(lèi)為芳烴、烯烴、苯、甲苯、二甲苯、乙烯，醇類(lèi)為1 4個(gè)碳原子的醇。此步驟所涉及的烴類(lèi)或者醇類(lèi)有機(jī)化合物，以苯呈現(xiàn)的堵孔效率最高，制得的分子篩孔徑分
布最窄。本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，可以有效解決碳分子篩工藝污染環(huán)境問(wèn)題，有利于環(huán)境保護(hù)；同時(shí)本發(fā)明利用植物果殼，相繼進(jìn)行粉碎、干燥、磨成微粉、和粘合劑一并放入捏合機(jī)、成型，再進(jìn)行炭化、表面炭沉積得到碳分子篩成品，充分利用廢物制造高價(jià)值產(chǎn)品，降低碳分子篩制造成本。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用植物果殼制造碳分子篩的方法，依次包括如下步驟a、將植物果殼粉碎成粉狀物料，粉狀物料的粒徑為4目 80目，植物果殼采用核桃殼、杏殼、椰殼。b、將粉狀物料進(jìn)行干燥、磨粉處理成微粉狀物料；粉狀物料經(jīng)干燥處理后的含水率為0. 5% 5%， 粉狀物料經(jīng)球磨磨成微粉狀物料，微粉狀物料的微粉粒徑控制在5 μ m 30 μ m，最佳微粉粒徑不超過(guò)10 μ m。c、將微粉狀物料與粘合劑放入捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌捏合，微粉狀物料與粘合劑的質(zhì)量份為微粉狀物料42 55 ；煤焦油10 20 ；水30 40。d、捏合后物料再放入擠條機(jī)中進(jìn)行成型，捏合后物料經(jīng)擠條機(jī)成型成圓柱狀物料，圓柱狀物料的柱直徑 1. Omm 3. Omm,柱高2mm 10mm。e、成型后物料放入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行炭化處理；炭化處理為將成型后物料在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的轉(zhuǎn)爐中以8 10°C /mim的升溫速度加熱升溫至400 450°C， 恒溫加熱25min 45min，進(jìn)行一次炭化；將一次炭化處理后的物料再在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的轉(zhuǎn)爐中加熱升溫至700 780°C，恒溫加熱50min 75min，進(jìn)行二次炭化并形成孔隙。f、經(jīng)炭化處理后物料通過(guò)炭沉積得到碳分子篩成品，炭沉積為利用氮?dú)鈱N類(lèi)或者醇類(lèi)有機(jī)化合物帶入轉(zhuǎn)爐中，機(jī)化合物優(yōu)選為芳烴、烯烴或1 4個(gè)碳原子的醇，更優(yōu)選的是苯、甲苯、二甲苯、乙烯、甲醇或異丙醇，使炭化處理后物料的孔隙表面炭沉積堵孔，冷卻至常溫后取出。實(shí)施例一將收集、篩選的植物果殼粉碎成粗粉狀物料用粉碎機(jī)粉碎成粗粉狀物料，粉料粒徑在4目 80目范圍，將粗粉狀物料干燥至該物料含水率為1.5% 3%，將干燥后的粗粉狀物料在球磨機(jī)中磨成微粉狀物料，微粉粒徑控制在5 μ m 30 μ m，最佳微粉粒徑不超過(guò) 10 μ m,將微粉狀物料和由煤焦油、水組成的粘合劑放入捏合機(jī)，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，微粉狀材料 /煤焦油/水為49/16/35，經(jīng)捏合機(jī)捏合后成型成直徑1. 5mm,高5mm的圓柱狀物料，將該圓柱狀物料裝入不銹鋼容器內(nèi)再吊入可傾式旋轉(zhuǎn)爐內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行一次炭化在轉(zhuǎn)爐中以10°C /min的升溫速度升溫至420°C，在此溫度下恒定30min，然后將一次炭化物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下再以8 10°C /min的升溫速度升溫至750°C，在此溫度下恒溫60min，使圓柱狀物料二次炭化并形成孔隙，再利用氮?dú)鈱⒈綆霠t內(nèi)(苯可以液體狀態(tài)或加熱氣化的氣體狀態(tài)連同氮?dú)庖徊⑷霠t)，使炭化并成孔的物料表面炭沉積堵孔，該過(guò)程需1 2小時(shí)，冷卻至常溫后取出。實(shí)施例二 將收集、篩選的植物果殼粉碎機(jī)粉碎成粗粉狀物料，粉料粒徑在4目 80目范圍，將粗粉狀物料干燥至該物料含水率為1 2. 5%，將干燥后的粗粉狀物料在球磨機(jī)中磨成微粉狀物料，微粉粒徑控制在5 μ m 30 μ m，最佳微粉粒徑不超過(guò)10 μ m,將微粉狀物料和由煤焦油、水組成的粘合劑放入捏合機(jī)，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，微粉狀材料/煤焦油/水為 45/18/37，經(jīng)捏合機(jī)捏合后成型成直徑1. 2mm,高3. Omm的圓柱狀物料，將該圓柱狀物料裝入不銹鋼容器內(nèi)再吊入可傾式旋轉(zhuǎn)爐內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行一次炭化在轉(zhuǎn)爐中以10°C / min的升溫速度升溫至400°C，在此溫度下恒定25min ；然后將一次炭化物以8 10°C /mim 的升溫速度加熱至700°C，在此溫度下恒溫55min，使圓柱狀物料二次炭化并形成孔隙，再利用氮?dú)鈱⒓妆交蚨妆綆霠t內(nèi)，使炭化并成孔的物料表面炭沉積堵孔，該過(guò)程需1 2 小時(shí)，冷卻至常溫后取出。實(shí)施例三將收集、篩選的植物果殼粉碎機(jī)粉碎成粗粉狀物料，粉料粒徑在4目 80目范圍，將粗粉狀物料干燥至該物料含水率為1. 5 4%，將干燥后的粗粉狀物料在球磨機(jī)中磨成微粉狀物料，微粉粒徑控制在5 μ m 30 μ m，最佳微粉粒徑不超過(guò)10 μ m,將微柱粉狀物料和由煤焦油、水組成的粘合劑放入捏合機(jī)，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，微粉狀材料/煤焦油/水為 52/17/31，經(jīng)捏合機(jī)捏合后成型成直徑2. 8mm,高9. 5mm的圓狀物料，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行一次炭化在轉(zhuǎn)爐中以10°C /min的升溫速度升溫至450°C，在此溫度下恒定40min ；然后將一次炭化物8 10°C /mim的升溫速度再加熱至780°C，在此溫度下恒溫70min，使圓柱狀物料二次炭化并形成孔隙，再利用氮?dú)鈱⒁蚁霠t內(nèi)，使炭化并成孔的物料表面炭沉積堵孔， 該過(guò)程需1 2小時(shí)，冷卻至常溫后取出。
權(quán)利要求
1.利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于依次包括如下步驟a、將植物果殼粉碎成粉狀物料；b、將所述粉狀物料進(jìn)行干燥、磨粉處理成微粉狀物料；c、將微粉狀物料與粘合劑放入捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌捏合；d、捏合后物料再放入擠條機(jī)中進(jìn)行成型；e、成型后物料放入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行炭化處理；f、經(jīng)炭化處理后物料通過(guò)炭沉積得到碳分子篩成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于 所述步驟a中的植物果殼采用核桃殼、杏殼、椰殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于 所述步驟b中粉狀物料經(jīng)干燥處理后的含水率為0. 5% 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于所述步驟b中粉狀物料經(jīng)球磨磨成微粉狀物料，所述微粉狀物料的微粉粒徑控制在 5 μ m 30 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于 所述步驟c中微粉狀物料與粘合劑的質(zhì)量份為微粉狀物料42 55 ； 煤焦油:10 20 ； 水30 40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于所述步驟d中捏合后物料經(jīng)擠條機(jī)成型成圓柱狀物料，所述圓柱狀物料的柱直徑 1. Omm 3. Omm,柱高 2mm IOmm0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于所述步驟e中的炭化處理為將成型后物料在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的轉(zhuǎn)爐中加熱升溫至400 450°C，恒溫加熱25min 45min，進(jìn)行一次炭化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于將一次炭化處理后的物料再在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的所述轉(zhuǎn)爐中加熱升溫至700 780°C，恒溫加熱50min 75min，進(jìn)行二次炭化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于所述步驟f中的炭沉積為利用氮?dú)鈱N類(lèi)或者醇類(lèi)有機(jī)化合物帶入所述轉(zhuǎn)爐中，使炭化處理后物料的孔隙表面炭沉積堵孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用植物果殼制造碳分子篩的方法，其特征在于所述烴類(lèi)為芳烴、烯烴、苯、甲苯、二甲苯、乙烯，所述醇類(lèi)為1 4個(gè)碳原子的醇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了利用植物果殼制造碳分子篩的方法，依次包括如下步驟a、將植物果殼粉碎成粉狀物料；b、將粉狀物料進(jìn)行干燥、磨粉處理成微粉狀物料；c、將微粉狀物料與粘合劑放入捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌捏合；d、捏合后物料再放入擠條機(jī)中進(jìn)行成型；e、成型后物料放入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行炭化處理；f、經(jīng)炭化處理后物料通過(guò)炭沉積得到碳分子篩成品。本發(fā)明可以有效解決碳分子篩工藝污染環(huán)境問(wèn)題，有利于環(huán)境保護(hù)；同時(shí)本發(fā)明利用植物果殼，相繼進(jìn)行粉碎、干燥、磨成微粉、和粘合劑一并放入捏合機(jī)、成型，再進(jìn)行炭化、表面炭沉積得到碳分子篩成品，充分利用廢物制造高價(jià)值產(chǎn)品，降低碳分子篩制造成本。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102328924SQ20101051659
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者姜精哲, 張斌斐, 胡耀明 申請(qǐng)人:胡耀明