CN101766991A - 一种不定型活性焦吸附催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于活性炭基材料吸附催化剂的技术领域，具体涉及一种不定型活性焦(CDG)吸附催化剂。该不定型活性焦吸附催化剂，采用褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤为原料，经过低温干馏获得微晶石墨焦，并回收其中的煤焦油和合成煤气，然后将微晶石墨焦经过炭化、活化而制得的，该吸附催化剂为具有发达孔隙结构、良好化学稳定性和机械强度的炭质吸附材料，能够高效脱除高浓度气体中的有害物质，比如硫和氮的氧化物、硫化氢、有机气体以及所含颗粒悬浮物等，并且成本低廉，吸附性能好，收率高，工艺简单，而且吸附效果好，实用性强。

Description

一种不定型活性焦吸附催化剂
技术领域
本发明属于活性焦吸附催化剂的技术领域，具体涉及一种不定型活性焦吸附催化剂。
背景技术
随着工业的发展，工业废气废水给环境造成了严重污染，对废气废水的处理就成为环境保护的一项重要课题，其中，使用炭基材料吸附废气废水中的有害物质，是国内外很多单位的研究方向，活性焦作为一种重要的吸附原料，被广泛应用于废水、废气的有害物质的吸附和脱除，一般的，按照市场调查，不定型活性焦产品，由于受到产品成本的制约，主要用于高效吸附的场合，是一次性使用的。目前，传统的不定型活性焦的制造方法为，用优质的煤种进行配选，主要是在工业上使用价值比较高的无烟煤作为原料，而无烟煤的工业价格要高，一吨煤要600多元，原料成本高，经过一系列的处理步骤，然后进行炭化活化等工序，而且炭化活化为两步操作，是分开进行的，需要的设备多，占用的成本高，而最终的得率只有25％。针对不定型活性焦吸附催化剂的应用场合及使用方式，需要开发一种成本低廉并且收率高的不定型活性焦吸附催化剂。
中国发明专利200410042655.1公开了一种压块不定型破碎活性炭及其生产方法，通过备煤、破碎、磨粉、压块成型、炭化、活化、筛选、包装的过程，制备出了一种不定型活性炭，该制造工艺，时间长，效率低，得率低，设备投资大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种不定型活性焦(CDG)吸附催化剂，该吸附催化剂为具有发达孔隙结构、良好化学稳定性和机械强度的炭质吸附材料，能够高效脱除高浓度气体中的有害物质，比如硫和氮的氧化物、硫化氢、有机气体以及所含颗粒悬浮物等，并且成本低廉，收率高，工艺简单，而且吸附效果好，实用性强。
本发明的不定型活性焦吸附催化剂，采用褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤为原料，经过低温干馏获得微晶石墨焦，并回收其中的煤焦油和合成煤气，然后将微晶石墨焦经过炭化、活化而制得的。
本发明的不定型活性焦吸附催化剂，其是通过下述方法制得的：
a.破碎干燥：将原料褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤分别破碎，粒度为15～25mm，然后进行干燥，水分降至10％以下；
b.低温干馏：将上述干燥后的煤装入低温干馏炉，在550-650℃温度下进行加工，得到微晶石墨焦，同时回收煤焦油和合成煤气；
c.浸渍负载：把得到的微晶石墨焦放入浓度为1％～2％的硝酸盐溶液中，浸渍1.5-3个小时后取出；
d.干燥：将浸渍负载后的微晶石墨焦通过流化床，进行干燥，使微晶石墨焦内部水分降低到10％以下；
e.炭化活化：将干燥后的微晶石墨焦加入到炭化活化炉中，隔绝空气，加热至620～780℃，保持6～7小时，进行炭化；然后进行升温至780～1000℃，同时通入活化剂，活化3～4小时，最后冷却，得到产品。
其中，所述步骤a中褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤的粒度为20mm。
所述步骤b的低温干馏为，在温度550-600℃，压力0.4-0.6MPa的条件下，隔绝氧气3-6小时。
所述步骤c的硝酸盐溶液为硝酸铁、硝酸铜和硝酸锌的混合溶液，其中各成分的重量百分含量为，硝酸铁为0.3-0.7％，硝酸铜为0.3-0.7％，硝酸锌为0.3-0.7％。
所述步骤e中活化剂包括水蒸气、含氧的氧化性气体和惰性气体；所述活化剂中水蒸气体积百分含量为15％～25％；所述活化剂中含氧的氧化性气体为氧气、二氧化碳中的至少一种；所述活化剂中氧气体积百分含量不超过1％。
本发明的有益效果为：本发明的不定型活性焦吸附催化剂，采用的原料为劣质煤种，如褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤等，从原料成本考虑，该种原料一吨为200元，成本节约很多，而且，本发明的不定型活性焦吸附催化剂，通过低温干馏制备微晶石墨焦；浸渍负载步骤的添加物为硝酸盐；炭化活化步骤在一个装置中进行，活化时间大大缩短，工艺简单，这样也减少了设备投资和制备成本，降低了原料的损耗率；本发明的不定型活性焦吸附催化剂为具有发达孔隙结构、良好化学稳定性和机械强度的炭质吸附材料，能够高效脱除高浓度气体中的有害物质，比如硫和氮的氧化物、硫化氢、有机气体以及所含颗粒悬浮物等。本发明的吸附催化剂的得率也高，最终得率为32％。总之，本发明的不定型活性焦吸附催化剂，与同类产品相比，成本低，吸附性能好，可以在一些有害气体高浓度的场合得到更广泛的应用，充分发挥该活性焦吸附催化剂的优势。
本产品对有毒有害气体有非常好的吸附效果。对SO2的吸附容量为11gSO2/100gC以上，对硫化氢的吸附容量为17gH2S/100gC以上，对氮氧化物的吸附容量为14gNOx/100gC以上，是同类产品的2～3倍，同时碘吸附值达到了1000mg/g，CCl4吸附值达到了60％，亚甲蓝吸附值210mg/g，苯酚吸附值130mg/g，与同类产品持平。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但不是对本发明的限制。
实施例1：
采用东北大兴安岭等地产的褐煤和弱粘煤生产，先进行粉碎，粒度为15～25mm，然后在580℃、0.45MPa的绝氧条件下，干馏4小时后获得微晶石墨焦，微晶石墨焦经过浓度为1.2％的硝酸铁、硝酸铜、硝酸锌的混合溶液浸渍1.5小时之后进入流化床干燥，然后加入到炭化活化炉中，在690～730℃的温度下炭化6小时，之后调整温度至780～820℃，通入活化气体，活化3小时，冷却得到成品。
该实施例得到的产品：在硫化氢脱除中，对硫化氢的穿透硫容量为18.55gH2S/100gC；在二氧化硫脱除中，对二氧化硫的穿透硫容量为12.38gSO2/100gC；在氮氧化物的脱除中，对氮氧化物的吸附容量为15.46gNOx/100gC，按照GBT7702-1997的标准，碘值为1000mg/g以上，亚甲蓝值为210mg/g以上，CCl4吸附率在75％以上，苯吸附率在35％以上，与同类活性焦产品相比则好于同类产品。同类产品在某些气体的脱除上的效果参数如下：硫化氢为5.42gH2S/100gC；二氧化硫为3.60gSO2/100gC；氮氧化物为5.18gNOx/100gC。
实施例2：
采用内蒙满洲里等地产的褐煤和弱粘煤生产，先进行粉碎，粒度为18-24mm，然后在620℃、0.55MPa的绝氧条件下，干馏3小时后获得微晶石墨焦，微晶石墨焦经过浓度为1.7％的硝酸铁、硝酸铜、硝酸锌的混合溶液浸渍3小时，再干燥，然后加入到炭化活化炉中，在680～720℃的温度下炭化6小时，之后调整温度至810-890℃，通入活化气体，活化4小时，冷却得到成品。
该实施例得到的产品：在硫化氢脱除中，对硫化氢的穿透硫容量为19.62gH2S/100gC；在二氧化硫脱除中，对二氧化硫的穿透硫容量为13.78gSO2/100gC；在氮氧化物的脱除中，对氮氧化物的吸附容量为16.42gNOx/100gC，按照GBT7702-1997的标准，碘值为1100mg/g以上，亚甲蓝值为220mg/g以上，CCl4吸附率在80％以上，苯吸附率在36％以上，与同类活性焦产品相比则好于同类产品。同类产品在某些气体的脱除上的效果参数如下：硫化氢为5.42gH2S/100gC；二氧化硫为3.60gSO2/100gC；氮氧化物为5.18gNOx/100gC。

Claims (9)

1.一种不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，采用褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤为原料，经过低温干馏获得微晶石墨焦，并回收其中的煤焦油和合成煤气，然后将微晶石墨焦经过炭化、活化而制得的。
2.根据权利要求1所述的不定型活性焦吸附催化剂，其是通过下述方法制得的：
a.破碎干燥：将原料褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤分别破碎，粒度为15～25mm，然后进行干燥，水分降至10％以下；
b.低温干馏：将上述干燥后的煤装入低温干馏炉在550-650℃的温度下进行加工，得到微晶石墨焦，同时回收煤焦油和合成煤气；
c.浸渍负载：把得到的微晶石墨焦放入浓度为1％～2％的硝酸盐溶液中，浸渍1.5-3个小时后取出；
d.干燥：将浸渍负载后的微晶石墨焦通过流化床，进行干燥，使微晶石墨焦内部水分降低到10％以下；
e.炭化活化：将干燥后的微晶石墨焦加入到炭化活化炉中，隔绝空气，加热至620～780，保持6～7小时，进行炭化；然后进行升温至780～1000，同时通入活化剂，活化3～4小时，最后冷却，得到产品。
3.根据权利要求2所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述步骤a中褐煤或/和不粘煤或/和弱粘煤的粒度为20mm。
4.根据权利要求2所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述步骤b的低温干馏为，在温度550～600℃，压力0.4～0.6MPa的条件下，隔绝氧气3～6小时。
5.根据权利要求2所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述步骤c的硝酸盐溶液为硝酸铁、硝酸铜和硝酸锌的混合溶液，其中各成分的重量百分含量为，硝酸铁为0.3-0.7％，硝酸铜为0.3-0.7％，硝酸锌为0.3-0.7％。
6.根据权利要求2所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述步骤e中活化剂包括水蒸气、含氧的氧化性气体和惰性气体。
7.根据权利要求6所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述活化剂中水蒸气体积百分含量为15％～25％。
8.根据权利要求6所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述活化剂中含氧的氧化性气体为氧气、二氧化碳中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的不定型活性焦吸附催化剂，其特征在于，所述活化剂中氧气体积百分含量不超过1％。
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