CN101503190B

CN101503190B - 一种物理法颗粒糖炭的生产方法

Info

Publication number: CN101503190B
Application number: CN2009101290250A
Authority: CN
Inventors: 周之鹏
Original assignee: Huaibei Dahua Active Carbon Co Ltd
Current assignee: Huaibei Dahua Active Carbon Co Ltd
Priority date: 2009-03-14
Filing date: 2009-03-14
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2029-03-14
Also published as: CN101503190A

Abstract

本发明公开了一种物理法颗粒糖炭的生产方法，在煤质、果壳炭化料中加入聚磷酸铵、石油硬质沥青粉碎后加入煤焦油、含有无机化合物的水溶液捏合后，挤成条料，干燥，500℃～550℃炭化，850℃～950℃活化。本发明所得到的颗粒糖炭兼有了物理炭和化学炭双重的技术性能，焦糖脱色力好且耐磨强度高，可广泛用于脱色、水处理和有机大分子的溶液回收，如柠檬酸、味精、乳酸、淀粉糖的脱色和汽油、二甲基二酰胺等高沸点大分子有机物溶剂的回收等。

Description

一种物理法颗粒糖炭的生产方法

所属技术领域

本发明涉及一种活性炭的生产方法，更确切地说涉及一种物理法生产颗粒活性炭的方法。

背景技术

颗粒活性炭通常是以颗粒状的木质、煤质的炭化料在高温下通水蒸汽发生活化反应制得的活性炭。这种颗粒炭是物理法活化而成，因此称为物理法颗粒炭。这种活性炭有吸附能力，但没有焦糖脱色力，而焦糖脱色力是活性炭的一项很重要的吸附指标。化学法生产的粉状活性炭有很高的焦糖脱色力，称为粉状糖炭。在应用上，粉状糖炭只能用在脱色罐中对介质进行液相脱色，而不能用在固定床、移动床柱上。固定床和移动床脱色柱中只能使用物理法颗粒炭。目前使用的这种炭没有焦糖脱色力，所以使用效果不好，运行周期短，再生频繁，造成脱色成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有物理法生产颗粒活性炭技术性能的不足，提供一种以煤质、果壳炭化料为原料采用物理法生产颗粒糖炭的新方法，所得到的颗粒糖炭兼有了物理炭和化学炭双重的技术性能，焦糖脱色力好且耐磨强度高，可广泛用于脱色、水处理和有机大分子的溶液回收。

本发明所述的方法，包括以下步骤：

1、提供一定重量的原料，加入原料重量比6％～12％的聚磷酸铵和原料重量比为10％～15％的石油硬质沥青，共同粉碎成200目至325目，放在捏合机内，再加入原料重量20％～35％的煤焦油，进行搅拌捏合。

所述的原料包括无烟煤、非粘结性烟煤、果壳炭化料。

所述的原料可以单独使用，也可以任意比例混合。

所述的果壳包括杏壳、椰壳、枣壳等硬质果壳。

所述的果壳炭化料是把果壳放在炭化炉内，350℃～450℃之间维持0.5～1小时炭化得到的。

2、然后加入原料重量比10％～20％、浓度为10％～30％含有无机化合物的水溶液，继续捏合成有一定柔软性的混合物；

所述的无机化合物为氢氧化钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或二种或三种；如果是一种，其浓度就为10％～30％，如果是二种或三种配制，不论各种无机物水溶液本身浓度如何，只要这些无机物水溶液组合后的浓度相加为10％～30％即可。

3、把上述混合物在150kg/cm²～250kg/cm²的压力挤压下，通过带有孔径为φ2mm～φ4mm圆孔的金属模具，成为柱状条料。

4、把上述条料干燥后，放入炭化炉内，缓慢加热，当温度升至500℃～550℃后，恒温半小时，出炉，得到炭化料。

所述的缓慢加热的升温速度保持在5℃～10℃/分钟。

5、把炭化料送入活化炉内，缓慢加热，炉温升至750℃时向炉内通入450℃的过热水蒸汽，继续加热到850℃～950℃，持续通入过热水蒸汽，用量为每小时1-2升/10公斤炭化料，活化反应3～6小时。

所述的缓慢加热的升温速度保持在5℃～10℃/分钟。

活化反应3小时后取样化验焦糖脱色力；焦糖脱色力达到60％至90％时可以出炉。出炉后的活化料经水洗、烘干、粉碎等步骤后，可得到颗粒糖炭。

本发明上述使用的各种物质没有特殊要求，均为市售产品，所使用的设备均为常规设备。

有益效果：

由上述步骤可知，本发明使用了聚磷酸铵，可以和氢氧化钠、磷酸铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任何一种或几种搭配。由掺入这种无机化合物的混合物生产的炭化料，经物理法活化得到的活性炭，具有很好的焦糖脱色力和很高的耐磨强度，焦糖脱色力可以达到90％以上，耐磨强度可以达到95％。可用于柠檬酸、味精、乳酸、淀粉糖的脱色和汽油、二甲基二酰胺等高沸点大分子有机物溶剂的回收等。

这种混合物中若不含聚磷酸铵，只含氢氧化钠、磷酸铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或二种或三种，那么生产的活性炭焦糖脱色力和耐磨强度都较低，一般要降低15％～30％。这可从实施例2看出。聚磷酸铵在提高物理法活性炭的焦糖脱色力方面起到很重要的作用，在提高耐磨强度方面也起到很重要的作用。

具体分析本发明的产物具有很好的焦糖脱色力和很高的耐磨强度的机理，有三个方面：第一，氢氧化钠、磷酸铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠这些无机化合物在炭化料活化过程中，有很明显的扩孔作用，使活性炭的平均孔容增加，半径为14nm至36nm微孔孔容百分比有明显提高，因此也就提高了活性炭吸附大分子有机物的吸附容量。但同时，活性炭耐磨强度也随之降低。第二，聚磷酸铵具有随温度升高逐步分解的特性，分解的氨在炭化、活化过程中缓慢地通过物料外逸，在外逸过程中形成大量纳米级通道。在活化过程中，水蒸汽很容易经过这些通道进入物料内部。随着活化程度的深入，活性炭微孔孔径变大。第三，聚磷酸铵分解过程中，对活化中的物料起到阻燃和交联作用，从而在提高活性炭焦糖脱色力的同时，也保护了活性炭的耐磨强度。

具体实施方式

下面所给出的实施例是为了更好地说明本发明，并不是说本发明所揭示的内容仅限于下面的实施例。此外应理解，在阅读了本发明的所述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1利用无烟煤生产颗粒糖炭

1、无烟煤2000g中加入聚磷酸铵120g，石油硬质沥青300g，共同粉碎至200目，再加入煤焦油500g，捏合后再加入浓度15％的氢氧化钠和磷酸钠水溶液200ml，捏合成具有一定柔软性的混合物。

2、把上述混合物在200kg/cm²压力下通过带有孔径为φ2mm～φ4mm圆孔的金属模具挤成柱状条料。

3、把柱状条料干燥后，放入炭化炉内。炭化炉在隔绝空气的条件下采用电热丝缓慢加热。升温速度保持在5℃～10℃/分钟。当温度升至500℃～550℃后，使之恒温半小时进行炭化，使出炉条料变成炭化料。经检测，炭化料的耐磨强度可达到98％，挥发份为10％～15％。

4、把炭化料送入活化炉内，活化炉也采用电热丝缓慢加热，升温速度5℃～10℃/分钟。升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在920℃～950℃之间，持续通入过热水蒸汽进行活化反应，过热水蒸汽的用量按每小时1.5升/10公斤炭化料计算，活化5.5小时。活化料经水洗、烘干、粉碎等步骤后，可得到颗粒糖炭765g。

活化3小时后，取样化验焦糖脱色力，当焦糖脱色力达到80％时可以出炉。

化验技术指标是：

碘吸附值	亚甲基兰	焦糖脱色力	耐磨强度
				980mg/g	195mg/0.1g	88％	94％

下述实施例2、3、4、5、6的步骤参照实施例1，省略的内容同实施例1。

实施例2利用无烟煤生产颗粒糖炭(不使用聚磷酸铵)

无烟煤2000g中加入石油硬质沥青300g，共同粉碎至200目，再加入煤焦油500g，捏合后再加入浓度15％的氢氧化钠和磷酸钠水溶液200ml捏合，在200kg/cm²压力下挤成柱状条料，在500℃～550℃条件下炭化半小时，挤成柱状条料，干燥后在炭化料在活化炉内活化，升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在920℃～950℃之间，活化5.5小时。得到颗粒糖炭740g。化验技术指标是：

碘吸附值	亚甲基兰	焦糖脱色力	耐磨强度
				1020mg/g	205mg/0.1g	55％	75％

实施例2说明：本发明若不使用聚磷酸铵，只使用含氢氧化钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠的水溶液一种或数种，那么生产的活性炭焦糖脱色力和耐磨强度都较低，一般要降低15％～30％。

实施例3利用非粘结性烟煤生产颗粒糖炭

非粘结性烟煤2000g中加入聚磷酸铵160g，石油硬质沥青280g，共同粉碎至250目，再加入煤焦油400g，捏合后再加入浓度20％的氢氧化钠和磷酸二氢钠水溶液200ml捏合，在180kg/cm²压力下挤成柱状条料，在500℃～550℃条件下炭化，干燥后炭化料在活化炉内活化，升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在890℃～920℃，活化时间4.5小时。得到颗粒糖炭685g。

化验技术指标是：

碘吸附值

亚甲基兰

焦糖脱色力

耐磨强度

965mg/g

205mg/0.1g

93％

90％

实施例4利用果壳炭化料和无烟煤混合料生产颗粒糖炭

1、取椰壳3000克放在炭化炉内，350℃～450℃之间维持0.5～1hr，得到1500g椰壳炭化料。

2、把上述椰壳炭化料1500g和无烟煤500g混合，加入聚磷酸铵200g，石油硬质沥青200g，共同粉碎至300目，再加入煤焦油650g，捏合后再加入浓度25％的氢氧化钠和碳酸钠水溶液400ml捏合，在230kg/cm²压力下挤成柱状条料，在500℃～550℃条件下炭化，干燥后炭化料在活化炉内活化，升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在860℃～890℃，活化时间4.0小时。得到颗粒糖炭660g。

化验技术指标是：

碘吸附值	亚甲基兰	焦糖脱色力	耐磨强度
				1080mg/g	220mg/0.1g	89％	88％

实施例5利用果壳炭化料生产颗粒糖炭

1、取杏壳5000克放在炭化炉内，350℃～450℃之间维持0.75hr，得到2000g杏壳炭化料。

2、在上述杏壳炭化料2000g中加入聚磷酸铵160g，石油硬质沥青240g，共同粉碎至250目，再加入煤焦油650g，捏合后再加入浓度25％的氢氧化钠溶液300ml捏合，在250kg/cm²压力下挤成柱状条料，在500℃～550℃条件下炭化，干燥后炭化料在活化炉内活化，升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在860℃～900℃，活化时间4.5小时。得到颗粒糖炭670g。

化验技术指标是：

碘吸附值	亚甲基兰	焦糖脱色力	耐磨强度
				1030mg/g	210mg/0.1g	90％	91％

实施例6利用混合料生产颗粒糖炭

1、取杏壳2500克放在炭化炉内，350℃～450℃之间维持0.75hr，得到1000g杏壳炭化料。

2、在上述杏壳炭化料1000g和无烟煤500g、非粘结性烟煤500g混合，加入聚磷酸铵170g，石油硬质沥青250g，共同粉碎至230目，再加入煤焦油630g，捏合后再加入浓度20％的氢氧化钠、磷酸铵、磷酸氢二纳溶液280ml捏合，在250kg/cm²压力下挤成柱状条料，在500℃～550℃条件下炭化，干燥后炭化料在活化炉内活化，升温到750℃时通入450℃的过热水蒸汽，活化温度控制在880℃～900℃，活化时间4.5小时。得到颗粒糖炭692g。

化验技术指标是：

碘吸附值	亚甲基兰	焦糖脱色力	耐磨强度
				1040mg/g	215mg/0.1g	91％	90％

Claims

1.一种物理法颗粒糖炭的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、提供一定重量的原料，加入原料重量比6％～12％的聚磷酸铵和原料重量比为10％～15％的石油硬质沥青，共同粉碎成200目至325目，放在捏合机内，再加入原料重量20％～35％的煤焦油，进行搅拌捏合；

所述的原料包括无烟煤、非粘结性烟煤、果壳炭化料；

所述的果壳包括杏壳、椰壳、枣壳硬质果壳；

所述的果壳炭化料是把果壳放在炭化炉内，350℃～450℃之间维持0.5～1小时炭化得到的；

(2)、然后加入原料重量比10％～20％、浓度为10％～30％含有无机化合物的水溶液，继续捏合成有一定柔软性的混合物；

所述的无机化合物为氢氧化钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或二种或三种；

(3)、把上述混合物在150kg/cm²～250kg/cm²的压力挤压下，通过带有孔径为φ2mm～φ4mm圆孔的金属模具，成为柱状条料；

(4)、把上述条料干燥后，放入炭化炉内，缓慢加热，当温度升至500℃～550℃后，恒温半小时，出炉，得到炭化料；

(5)、把炭化料送入活化炉内，缓慢加热，炉温升至750℃时向炉内通入450℃的过热水蒸汽，继续加热到850℃～950℃，持续通入过热水蒸汽，用量为每小时1-2升/10公斤炭化料，活化反应3～6小时。

2.如权利要求1所述的物理法颗粒糖炭的生产方法，其特征在于步骤(4)中所述的缓慢加热的升温速度保持在5℃～10℃/分钟。

3.如权利要求1所述的物理法颗粒糖炭的生产方法，其特征在于步骤(5)中所述的缓慢加热的升温速度保持在5℃～10℃/分钟。

4.如权利要求1所述的物理法颗粒糖炭的生产方法，其特征在于步骤(5)中活化反应3小时后取样化验焦糖脱色力，焦糖脱色力达到60％至90％时可以出炉。