CN101642701B - 用花泥边角料制备碳分子筛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用花泥边角料制备碳分子筛的方法，其特征在于：将花泥边角料粉碎至8-20微米，按花泥粉100∶粘结剂30-50∶水20-30的重量百分比粘合后，进行成型处理，成型后进行炭化处理，炭化后孔径调整处理，孔径检测；制备孔径为2.6-3.5埃的碳分子筛进行封装；如果孔径过小，进行二次孔径调整通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整通入调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。本发明具有生产原料成本低，其工艺简单，生产周期短，污染小，生产效率高，产品用于PSA法空气分离制氮，且无需再处理即可制取高纯氮气。
Description
技术领域
本发明涉及一种用花泥边角料制备碳分子筛的方法。
背景技术
碳分子筛是一种新型吸附剂，是变压吸附空气分离技术(制氮机)的首选吸附剂，被广泛用于空气分离以制取富氮气体。目前国内碳分子筛的制造工艺，一般是采用大连理工大学张艳、尤隆渤、胡浩权等公开发表的“酚醛树脂制备碳分子筛的研究”一论文中所描述的方法，即将酚醛树脂经固化→粗粉碎→干馏→细粉碎→成型→烘干→炭化→沉积→空分检测→再沉积等工序制成的。其生产过程中，工序复杂、成本高，在固化、粗粉碎、干馏、炭化、沉积等工序均有污染排放。在使用的过程中，产品的产氮率指标不能满足制取高纯氮气的要求，且增加纯氮气的生产成本，应用范围受到限制。公开号CN101293648A的一种碳分子筛制造工艺，也是采用了上述方法，需要干馏，在干馏的过程中会产生大量的有毒气体，同时造成成本增加。由于选用煤焦油做粘结剂，炭化过程中有大量废气排出，对环境影响极大，造成污染。另外，有采用原煤作原料制备碳分子筛，在制备过程需要作酸性处理，污染也很大，生产的产品性能指标较低，只能用于低纯度要求的制氮机。还有报道用苹果渣、坚果壳、石油焦等作原料制备碳分子筛，由于产品性能较低，均难以形成产业化。
发明内容
本发明的目的为了克服上述技术的不足，提供一种生产原料成本低，工艺过程简单、污染小，生产效率高的用花泥边角料制备碳分子筛的方法。
本发明解决其技术问题采取的技术方案，用花泥边角料制备碳分子筛的方法，其特征在于：将花泥边角料粉碎至8-20微米，按花泥粉100∶粘结剂30-50∶水20-30的重量百分比粘合后，进行挤条成型处理，成型后进行炭化及孔径调整处理，进行孔径检测；制备孔径为2.6-3.5埃的碳分子筛进行封装；如果孔径过小，进行二次孔径调整通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整通入调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。
其具体制备方法如下：
细粉碎：将花泥边角料灰份≤10％，挥发份40％-55％，粉碎至8-20微米。
按花泥粉100∶粘结剂30-50∶水20-30的重量百分比粘合后，进行挤条成型处理，成型直径为1.1-2.0毫米。
所述的粘结剂是指植物淀粉。
成型后进行炭化及孔径调整处理，炭化温度为400-830℃炭化温度，温度升速率5-10℃/分钟，在炭化830℃后，温度控制在780℃直接进行孔径调整处理。制备高性能碳分子筛。
所述孔径调整处理：在炭化料达到830℃后，降温至780℃保持恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟。
所述孔径检测：产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温，取一定量高温样品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况。分子筛孔径为2.6-3.5埃的合格产品进行封装，温度控制在60℃±5℃。
所述的如果孔径过小，进行二次孔径调整：是对孔径调整处理后进行检测未能达到标准时，孔径过小进行调整，采用在780℃恒温下，向转炉内通入水，流速为2毫升/分钟，通入时间5-30分钟，制备合格的碳分子筛进行封装。
所述的如果孔径过大，进行二次孔径调整：是对孔径调整处理后进行检测未能达到标准时，孔径过大进行调整，采用在780℃恒温下，向转炉内通入调孔剂，调孔剂流量为8毫升/分钟，通入时间5-60分钟，制备合格的碳分子筛进行封装。
本发明具有生产原料成本低，其工艺简单，生产周期短，污染小，生产效率高。本发明所得产品、孔径可控制在2.6-3.5埃，产品用于PSA法空气分离制氮，且无需再处理即可制取高纯氮气。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合图1通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备：选择灰份≤10％，挥发份40％-55％的花泥边角料，用球磨机将其细粉粒度8-20微米，取花泥边角料粉100kg、植物淀粉30kg、水20kg进行粘合，粘合时间1小时；用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，成型直径在1.1毫米至2.0毫米之间，成型料晾干：将成型好的原料在常温25℃下晾置30分钟；炭化及调孔处理：将晾好料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率5-10℃/分钟，在400-830℃条件下进行炭化，达到830℃后，在氮气的保护下降温至780℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间100-150分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温，取一定量高温样品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况，经检测得到孔径2.6-3.5埃碳分子筛，产品的封装温度控制在60℃±5℃。
实施例2：用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备：取粒度8-20微米的花泥边角料粉100kg、植物淀粉32kg、水25kg进行粘合，时间1小时；用双螺杆挤条成型机，对粘合好的原料进行挤条成型，成型直径在1.1毫米至2.0毫米之间，成型料晾干：将成型好的原料在常温25℃下晾置30分钟；炭化及一次调孔：将晾好的成型料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率5-10℃/分钟，在400-830℃条件下炭化及调孔处理，炭化料达到830℃后，在氮气的保护下降温至780℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟，进行孔径调整，无需降温用特制取样装置取一定量高温样品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况；根据检测结果，如果孔径过小需要进行二次孔径调整，在氮气的保护下保持780℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，向转炉内通入2毫升/分钟的水，通入时间5-30分钟，用同样方法取样检测得孔径2.6-3.5埃碳分子筛，产品的封装温度控制在60℃±5℃。
实施例3：用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备：选择灰份≤10％，挥发份40％-55％的花泥边角料，直接用气流磨或球磨机将其细粉至8-20μm，将花泥粉100kg、植物淀粉50kg、水30kg进行粘合，粘合时间1小时，用双螺杆挤条成型机，对粘合好的原料进行挤条成型，直径在1.1毫米至2毫米之间，成型料晾干：将成型好的原料在常温25℃下晾置30分钟；炭化及调孔处理：将晾好的成型料导入转炉内进行炭化处理，温度为400℃至830℃。温升速率为5-10℃/分钟，炭化料达到830℃后停止升温，在氮气的保护下降温至780℃恒温，在氮气保护下，向转炉内通入调孔剂，用18毫升/分钟流量的调控剂进行孔径调整，时间120分钟，无需降温用特制取样装置取一定量高温样品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况；根据检测结果，如果孔径过大，需要进行二次孔径调整，即在780℃恒温下，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，向转炉内通入调孔剂，调孔剂流量为8毫升/分钟，通入时间5-60分钟，制得孔径2.6-3.5埃碳分子筛，产品的封装温度控制在60℃±5℃。
目前，生产每吨碳分子筛需要酚醛树脂约1.8吨，按价格1.2万元/吨计算，材料成本为2.16万元，生产用电约1.5万元/吨，人工费约0.4万元/吨，成本合计4.06万元/吨。用本发明制备碳分子筛，每吨约需花泥边角料2吨，价格约0.5万元/吨，材料成本为1万元，生产用电约0.8万元/吨，人工费约0.3万元/吨，成本合计2.1万元/吨。
Claims (3)
1.用花泥边角料制备碳分子筛的方法，其特征在于：将灰份≤10%，挥发份40—55%的花泥边角料粉碎至8—20微米，按花泥粉100:植物淀粉30—50:水20—30的重量百分比粘合后，进行挤条成型处理，挤条成型直径为1.1—2.0毫米，成型后进行炭化及孔径调整处理，炭化过程温度为400—830℃，温度升速率5—10℃/分钟，在炭化料达到830℃后，再降温至780℃保持恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟，时间100-150分钟；孔径检测，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温，取一定量高温样品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔分布情况，制备成孔径为2.6—3.5埃的碳分子筛进行封装，碳分子筛产品的封装温度控制在60℃±5℃；如果孔径过小，进行二次孔径调整向转炉内通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整向转炉内通入调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。
2.根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于如果孔径过小，进行二次孔径调整，即在780℃恒温下，向转炉内通入水，流速为2毫升/分钟，通入时间5-30分钟。
3.根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于如果孔径过大，进行二次孔径调整，即在780℃恒温下，向转炉内通入调孔剂，调孔剂流量为8毫升/分钟，通入时间5-60分钟。
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