CN102674345B - 利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体的方法，是先将废弃棉花杆经干燥、切断、破碎、炭化后研磨成粒径为200~300目的炭粉，并将沥青含量为50~70%的焦油与0.5~2%的有机助流剂混合均匀制得成形粘合剂；然后将棉杆炭粉60~70%，成形粘合剂25~35%和水3~5%混炼均匀放入螺杆挤出机中，在挤出压力8.0~10.0MPa，压缩比1:5~1:6下挤出成型；再将成型胶粒依次炭化、活化以及氧化后水洗至中性，干燥即可。由于本发明采用螺杆挤出机挤出成型不仅将间歇式成型生产变为了连续式成型生产，提高了生产效率，且还可增加产量；其次因添加有有机助流剂，并匹配有适宜的挤出压力和压缩比，还可改善材料流动性，有利于挤出成型，获得强度、吸附性俱佳的催化剂载体。

Description

利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体的方法

技术领域

[0001] 本发明属于以生物质材料生产催化剂载体(活性炭)的制备技术领域，具体涉及一种利用废弃棉花杆为原料生产适合用于烟气脱硫催化剂载体的方法。

背景技术

[0002] 我国是世界上产棉大国，棉花种植面积达53.33万公顷。每公顷棉田产棉杆

3.375〜3.750吨，我国的棉杆年产量达1530万吨。废弃棉杆作为一种可利用生物质资源，只有利用先进的技术与方法才可将这宝贵的资源转变为巨大的物质财富。目前，由于无正确的处理和利用棉杆的方法，或燃烧或掩埋，在造成资源极大浪费的同时，对生态环境还造成了较大污染。

[0003] 作为吸附剂、催化剂和催化剂载体的活性炭以其优越的结构与性能，在烟气脱硫中的用量越来越大，而且由于烟气脱硫技术涉及电力、化工、钢铁、冶金、建材等诸多行业和领域，不同行业使用的燃料不同，如煤、油与气，其燃烧尾气的组成与浓度等条件差异太大，另一方面随工业技术水平的提高，烟气排放的规模与日俱增，现有通用的脱硫剂、吸附剂不仅在性能和数量上已无法满足脱硫技术的需求，还由于其所用原料主要是一次性不可再生的煤和生长周期较长的木材，加之这些天然原料的质量、组成如碳含量、灰分、挥发分等变化还会对脱硫剂的加工与脱硫剂性能造成很大的影响，因此寻求一种来源广泛，价格低廉，结构与性能更为优异的原材料来制备活性炭就成为该领域科技人员的研究课题。

[0004] 以废弃棉杆为原料生产吸附剂、催化剂用活性炭，催化剂载体材料的原料，其不仅来源丰富，价格低廉，棉杆质量、组成也相对稳定，可以替代目前普遍使用的煤、木材等原料，且所生产的产品还具有独特的结构、性能和价格低廉的市场竞争优势，可同时满足国内外市场对活性炭产品的需要。

[0005] 现有报道的棉杆活性炭生产技术多以ZnCl2和HPO3为活化剂的化学法活化技术(见安徽农业科学,2010，38 (25)，20339-20340 ;林产化工，2004.31 (4)，35-37 ;林业科学.2005，41 (5)，115-117 ;林产化学与工业，2008，28 (6)，44-48)。使用化学法生产活性炭虽有产率大的优点，但生产过程中药品消耗大，药品与原料的投料比达到了 4-5:1，故该方法的实质是以药品换产量。药品消耗量大，不仅要增加生产成本，还要涉及药品回收，对环境的污染治理等的付出，后续成本也高。另外，为保证产品质量需耗用大量的水来进行水洗，水洗I吨化学法活性炭平均耗水是30-80吨，且化学法生产的活性炭产品其物理形态为粉末，故还要增加工序制成颗粒才能用于脱硫，工艺复杂。

[0006] 而用一般物理法炭化活化生产活性炭，其产品虽无化学品污染，也无需药品水洗等消耗，但在活性炭材料成型时，普遍采用压力机，该压力机的生产为间歇式生产，生产效率低，产量低。

发明内容

[0007] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新的利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体(即活性炭)的方法。

[0008] 本发明提供的利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体的方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下:

[0009] I)将去土、去杂的废弃棉花杆先干燥至含湿率< 10%，然后切断、破碎成2~IOmm的长度，再在温度30(T50(TC下炭化1.5~3h，炭化料研磨成粒径为200~300目的炭粉，备用；

[0010] 2)将浙青含量为5(T70wt%的焦油升温至6(T80°C，然后添加0.5~2%的有机助流剂混合均匀即得成形粘合剂；

[0011] 3)将棉杆炭粉60~70%，成形粘合剂25~35%和水3~5%，在温度6(T80°C混炼均匀即制得棉杆成炭胶料；

[0012] 4)将所制成的棉杆成炭胶料，放入螺杆挤出机中，在挤出压力8.0-10.0MPa，压缩比1:5"!: 6下挤出成型得颗粒成炭胶粒；

[0013] 5)将颗粒成炭胶粒放入炭化炉中，在30(T500°C进行二次炭化，时间1.5~2h ；

[0014] 6)将二次炭化颗粒料用水蒸汽在85(Tl000°C进行活化，时间2~3h ；

[0015] 7)将所得活化颗粒料放入浓度为2~5mol/L的硝酸溶液，在浴比1:40_50，温度7(T80°C下氧化处理3飞h，取出，水洗至中性，干燥至含湿率< 10%即得脱硫用催化剂载体。

[0016] 以上方法中物料量的百分比均为重量百分比。

[0017] 以上方法中所用的有机助流剂为改性淀粉或改性聚乙烯醇。

[0018] 本发明与现有技术相比，具有以下优点:

[0019] 1、由于本发明提供的生产方法为物理炭化活化法，因而所获产品既无化学品污染，也无需对药品进行水洗等消耗问题，工艺简单、质量可控，成本也可降低。

[0020] 2、由于本发明摒弃了一般物理法在活性炭材料成型时，普遍采用高压压力机的做法，而代之以螺杆挤出机挤出成型，因而将间歇式成型生产改为了连续式成型生产，不仅可提高生产效率,还可增加产量。

[0021] 3、由于本发明提供的生产方法不仅在成形粘合剂中添加有有机助流剂，还匹配有适宜的挤出压力(8.0-10.0MPa)和压缩比(1: 5~1:6)，因而不仅可改善材料流动性，有利于材料在螺杆挤出机中挤出成型，还可在保证产品外观和基本强度的前提下，根据需要在一定范围内调节产品的强度(紧实些，强度就好些，反之则差些)与吸附性(紧实些，吸附性就差些，反之则好些)。

具体实施方式

[0022] 下面给出实施例以对本发明作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

[0023] 值得说明的是，以下实施例反应物料量的百分比均为重量百分比。

[0024] 实施例1 [0025] 将去土、去杂的废弃棉花杆先干燥至含湿率< 10%，然后切断、破碎成2mm的长度，再在温度400°C下炭化2h，炭化料研磨成粒径为200目的炭粉，备用；将浙青含量为50wt%的焦油(99%)升温至60°C，然后添加1%的改性淀粉混合均匀即得成形粘合剂；将棉杆炭粉65%，成形粘合剂25%和水3%，在温度80°C混炼均匀制得棉杆成炭胶料；将所制成的棉杆成炭胶料，放入螺杆挤出机中，在挤出压力8.0MPa，压缩比1:6下挤出成型得直径为4mm的颗粒成炭胶粒；将颗粒成炭胶粒放入炭化炉中，在300°C进行二次炭化,时间2h ;将二次炭化颗粒料用水蒸汽在1000°C活化2h ;将所得活化颗粒料放入浓度为2mol/L的硝酸溶液，在浴比1: 50，温度70°C下氧化处理6h，取出，水洗至中性，干燥至含湿率< 10%即得脱硫用催化剂载体。

[0026] 实施例2.[0027] 将去土、去杂的废弃棉花杆先干燥至含湿率< 10%，然后切断、破碎成6mm的长度，再在温度300°C下炭化3h，炭化料研磨成粒径为250目的炭粉，备用；将浙青含量为68wt%的焦油(98%)升温至70°C，然后添加2%的改性聚乙烯醇混合均匀即得成形粘合剂；将棉杆炭粉60%，成形粘合剂35%和水4%，在温度60°C混炼均匀制得棉杆成炭胶料；将所制成的棉杆成炭胶料，放入螺杆挤出机中，在挤出压力9.0MPa，压缩比1:5下挤出成型得直径为6mm的颗粒成炭胶粒；将颗粒成炭胶粒放入炭化炉中，在450°C进行二次炭化,时间1.5h ;将二次炭化颗粒料用水蒸汽在950°C活化3h ;将所得活化颗粒料放入浓度为3mol/L的硝酸溶液，在浴比1: 40，温度75°C下氧化处理4h，取出，水洗至中性，干燥至含湿率< 10%即得脱硫用催化剂载体。

[0028] 实施例3.[0029] 将去土、去杂的废弃棉花杆先干燥至含湿率< 10%，然后切断、破碎成IOmm的长度，再在温度500°C下炭化1.5h，炭化料研磨成粒径为300目的炭粉，备用；将浙青含量为70wt%的焦油(99.5%)升温至80°C，然后添加0.5%的改性聚乙烯醇混合均匀即得成形粘合剂；将棉杆炭粉70%，成形粘合剂30%和水5%，在温度70°C混炼均匀制得棉杆成炭胶料；将所制成的棉杆成炭胶料，放入螺杆挤出机中，在挤出压力10.0MPa，压缩比1:5下挤出成型得直径为5mm的颗粒成炭胶粒；将颗粒成炭胶粒放入炭化炉中，在500°C进行二次炭化，时间1.5h ;将二次炭化颗粒料用水蒸汽在850°C活化3h ;将所得活化颗粒料放入浓度为5mol/L的硝酸溶液，在浴比1: 45，温度80°C下氧化处理3h，取出，水洗至中性，干燥至含湿率< 10%即得脱硫用催化剂载体。`

Claims (1)

1.一种利用废弃棉花杆生产脱硫用催化剂载体的方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下: 1)将去土、去杂的废弃棉花杆先干燥至含湿率< 10%，然后切断、破碎成2〜IOmm的长度，再在温度300〜500°C下炭化1.5〜3h，炭化料研磨成粒径为200〜300目的炭粉，备用； 2)将浙青含量为50〜70wt%的焦油升温至60〜80°C然后添加0.5〜2%的有机助流剂混合均匀即得成形粘合剂； 3)将棉杆炭粉60〜70%，成形粘合剂25〜35%和水3〜5%，在温度60〜80°C混炼均匀即制得棉杆成炭胶料； 4)将所制成的棉杆成炭胶料，放入螺杆挤出机中，在挤出压力8.0〜10.0MPa，压缩比1:5〜1:6下挤出成型得颗粒成炭胶粒； 5)将颗粒成炭胶粒放入炭化炉中，在300〜500°C进行二次炭化，时间1.5〜2h ; 6)将二次炭化颗粒料用水蒸汽在850〜1000°C进行活化，时间2〜3h ; 7)将所得活化颗粒料放入浓度为2〜5mol/L的硝酸溶液，在浴比1:40-50，温度70〜80°C下氧化处理3〜6h，取出，水洗至中性，干燥至含湿率< 10%即得脱硫用催化剂载体， 其中所用的有机助流剂为改性淀粉或改性聚乙烯醇，以上物料量的百分比均为重量百分比。