CN107986274A - 烟气脱硫活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烟气脱硫活性炭的制备方法，包括：(1)按照煤焦油与煤粉的质量比是(35‑45):100将煤焦油加入到煤粉中，混合搅拌至获得絮状物；(2)将絮状物挤压成炭条；(3)将炭条在650‑750℃隔绝空气加热，随后冷却至室温获得炭化料；(4)以水蒸气为活化剂，在850‑1000℃对炭化料进行活化，随后冷却至室温获得烟气脱硫活性炭。本发明的方法利用低阶煤和煤焦油两种分布普遍、价格廉价的原料，以低阶煤为活性炭骨架，煤焦油为粘结剂，利用其各自优势相互补充，制备的脱硫活性炭性能优异。

Description

烟气脱硫活性炭的制备方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体地，本发明涉及一种利用低阶煤和煤焦油制备烟气脱硫活性炭的方法。
背景技术
据研究，以无烟煤为原料制备的脱硫活性炭性能较好，其原因是无烟煤是煤阶最高、煤化程度最高的煤种，含碳量在95％以上，是最适合作为制备脱硫活性炭的原料。
我国虽然是煤炭大国，然而无烟煤储量仅占我国煤炭储量的10.9％，作为一个重要煤种，我国对无烟煤需求量比较大，因此每年都需要进口以满足需求。这也造成了无烟煤的价格一直居高不下。
活性炭烟气脱硫技术相比其他脱硫技术是一种具有可资源化、宽谱净化、节水与硫回收等特征的烟气净化技术，是最有发展前景的脱硫技术，正被许多环保企业积极推广应用。然而利用活性炭进行烟气脱硫需要消耗大量的活性炭，如果利用以无烟煤为原料制备的活性炭进行脱硫势必会带来巨大的成本投入，这也是限制活性炭烟气脱硫技术推广应用的主要原因。因此需要寻找制备脱硫活性炭的替代原料，使其既能满足脱硫需求又能减少成本投入。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供了一种利用低阶煤和煤焦油制备烟气脱硫活性炭的方法。
一种烟气脱硫活性炭的制备方法，包括：
(1)按照煤焦油与煤粉的质量比是(35-45):100将煤焦油加入到煤粉中，混合搅拌至获得絮状物；
(2)将絮状物挤压成炭条；
(3)将炭条在650℃-750℃隔绝空气加热炭化，随后冷却至室温获得炭化料；
(4)以水蒸气为活化剂，在850℃-1000℃对炭化料进行活化，随后冷却至室温获得烟气脱硫活性炭。
前述的制备方法，步骤(1)中，煤粉的粒径不超过200目。
前述的制备方法，步骤(1)中，煤粉是低阶煤的煤粉；优选地，低阶煤是褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤中的任意一种或多种。
前述的制备方法，煤粉是褐煤粉、长焰煤粉、不粘煤粉和弱粘煤粉按照质量比(50-60):(10-20):(10-20):(10-20)进行混合的混合煤粉。
前述的制备方法，在步骤(1)之前，先将煤焦油在60℃-80℃水浴中加热20-40min。
前述的制备方法，步骤(2)中，炭条的直径5-9mm，长度12-15mm。
前述的制备方法，步骤(3)中，炭条在650℃-750℃隔绝空气加热20-30min。
前述的制备方法，步骤(4)中，在850℃-1000℃对炭化料进行活化20-30min。
前述的制备方法，步骤(4)中，活化过程中水流量是每分钟(0.4-0.6)ml/(30g-50g)。
相对于现有技术，本发明的烟气脱硫活性炭的制备方法至少具有如下有益效果：
1.低阶煤储量丰富、廉价易得，可代替高价的无烟煤作为制备脱硫活性炭的煤基原料，大大降低了制备活性炭的制备成本。
2.煤焦油产量丰富、价格低廉，不但可以弥补低阶煤碳含量低的缺陷，本身还具有良好的粘结性，可以替代昂贵的高分子溶液作为制备活性炭的粘结剂，进一步降低了制备成本。
3.相对于直接将无烟煤和高分子溶液混合制备脱硫活性炭，煤焦油不但是一种粘结剂，还是一种制备原料，通过将不同种类的低阶煤和煤焦油混合可以制备性能更好的脱硫活性炭，增大了低阶煤和煤焦油的价值利用空间。
4.无烟煤产地较少，主要分布在山西、贵州、河南、四川四省。而低阶煤产地较多，基本在我国的产煤地都有分布。因此，采用本发明的方法可以大大降低活性炭的原料运输成本。
附图说明
图1是本发明的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。除非另有说明，否则本发明中涉及的术语均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对当前制备脱硫活性炭的方法普遍存在原料不易获得、成本高、工艺复杂的问题，本发明提供了一种烟气脱硫活性炭的制备方法。该方法利用低阶煤和煤焦油两种分布普遍、价格廉价的原料，以低阶煤为活性炭骨架，以煤焦油为粘结剂，利用其各自优势相互补充，来制备高性能的脱硫活性炭。
下面结合图1对本发明的制备方法进行详细说明。
第一步，原料混合：将煤焦油加入到煤粉中，混合搅拌至获得絮状物。
其中，煤粉优选是低阶煤的煤粉。所谓低阶煤是指煤化程度较低，碳含量较低、约在60％左右的煤，按照我国煤炭变质程度分类，可将低阶煤分为四类：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤。在本发明中，煤粉更优选是褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤这四种煤粉的混合物。更优选地，本发明采用的煤粉是这四种低阶煤的煤粉的混合物，其中，褐煤粉、长焰煤粉、不粘煤粉和弱粘煤粉的质量比50-60:10-20:10-20:10-20(优选是50:20:20:10)。发明人通过研究发现，当褐煤粉、长焰煤粉、不粘煤粉和弱粘煤粉按照前述比例组合时，能够产生协同效果，从而实现远优于单独使用无烟煤制备的脱硫活性炭的饱和硫容以及强度。
其中，煤焦油是按照煤焦油与煤粉的质量比是(35-45):100加入到煤粉中的。煤焦油是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠液体，是煤炭行业的衍生产物之一，其产量丰富、价格低廉，碳含量在80％-90％，是一种“流动的煤炭资源”。此外，煤焦油的粘性非常好，可以替代昂贵的高分子溶液作为制备脱硫活性炭的粘结剂。在本发明中，煤焦油既是粘结剂，同时由于其碳含量高达80％-90％(重量)从而使其又是一种制备原料。
本发明的方法对采用的各种原料没有特殊要求，常规市购的原料均可用于本发明的方法中。
优选地，本发明的方法采用的煤粉的粒径不超过200目(分样筛)，发明人通过研究发现，粒径不超过200目可以使煤粉更好地成型且节省劳动力。
优选地，在将煤焦油加入到煤粉之前，先将煤焦油在60℃-80℃水浴中加热20-40min，从而能够增大煤焦油的流动性，便于和煤粉的混合。
优选地，将煤焦油加入到煤粉得到的混合物在搅拌器中置于60℃-80℃水浴环境中充分混合搅拌至絮状物。
第二步，成型：将第一步得到的絮状物挤压成直径5-9mm、长度12-15mm的炭条。
第三步，碳化：将炭条隔绝空气加热炭化，随后冷却至室温获得炭化料。
优选地，将炭条置于马弗炉中，在650℃-750℃下隔绝空气加热20-30min后取出冷却至室温，即可获得炭化料。
第四步，活化：以水蒸气为活化剂，高温条件下对炭化料进行活化，随后冷却至室温获得烟气脱硫活性炭。
优选地，将炭化料置于活化炉中，利用蠕动泵通入液态水，控制水流量为每分钟(0.4-0.6)ml/(30g-50g)(即每30g-50g炭化料每分钟通入0.4ml-0.6ml液态水)，在850℃-1000℃对炭化料进行活化20-30min后取出冷却至室温，从而得到脱硫活性炭。发明人通过研究发现，通入水过少则反应不充分，造孔率低，而通入量过大则活化容易熄火，造孔率高，因此本发明采用前述的通入量，即能够使反应充分进行，又能够实现理想的造孔率。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
1.将四种低阶煤晾干粉碎成煤粉，使其能通过200目筛子。将煤焦油在60℃水浴中加热40min。将褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤按质量比例50:20:20:10混合，煤焦油按煤粉总质量的45％加入到煤粉中。混合物在搅拌器中置于水浴环境中充分混合搅拌至絮状结构。
2.将混合的絮状物挤压成直径5mm，长度15mm的炭条。
3.将炭条置于马弗炉中，在750℃下隔绝空气加热30min后取出冷却至室温。
4.将适量炭化料置于活化炉中，利用蠕动泵通入液态水，控制水流量为每分钟0.4ml/30g，在850℃下活化30min后取出冷却至室温形成脱硫活性炭。
实施例2
1.将四种低阶煤晾干粉碎成煤粉，使其能通过200目筛子。将煤焦油在80℃水浴中加热40min。将褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤按质量比例60:10:20:10混合，煤焦油按煤粉总质量的35％加入到煤粉中。混合物在搅拌器中置于水浴环境中充分混合搅拌至絮状结构。
2.将混合的絮状物挤压成直径9mm，长度15mm的炭条。
3.将炭条置于马弗炉中，在650℃下隔绝空气加热20min后取出冷却至室温。
4.将适量炭化料置于活化炉中，利用蠕动泵通入液态水，控制水流量为每分钟0.6ml/50g，在1000℃下活化30min后取出冷却至室温形成脱硫活性炭。
实施例3
1.将四种低阶煤晾干粉碎成煤粉，使其能通过200目筛子。将煤焦油在75℃水浴中加热20min。将褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤按质量比例60:10:10:20混合，煤焦油按煤粉总质量的40％加入到煤粉中。混合物在搅拌器中置于水浴环境中充分混合搅拌至絮状结构。
2.将混合的絮状物挤压成直径6mm，长度12mm的炭条。
3.将炭条置于马弗炉中，在700℃下隔绝空气加热25min后取出冷却至室温。
4.将适量炭化料置于活化炉中，利用蠕动泵通入液态水，控制水流量为每分钟0.5ml/40g，在950℃下活化28min后取出冷却至室温形成脱硫活性炭。
对比例
对比例与实施例1的区别仅在于采用的原料煤粉是无烟煤煤粉。
对实施例1-3以及对比例制备的脱硫活性炭的饱和硫容进行测定，结果如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
饱和硫容 28.6mg/g 27.3mg/g 26.8mg/g 24.5mg/g
注：饱和硫容是指单位质量的吸附剂所能吸附二氧化硫的最大质量，单位mg/g。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本方面的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种烟气脱硫活性炭的制备方法，其特征在于，包括：
(1)按照煤焦油与煤粉的质量比是(35-45):100将煤焦油加入到煤粉中，混合搅拌至获得絮状物；
(2)将絮状物挤压成炭条；
(3)将炭条在650℃-750℃隔绝空气加热炭化，随后冷却至室温获得炭化料；
(4)以水蒸气为活化剂，在850℃-1000℃对炭化料进行活化，随后冷却至室温获得烟气脱硫活性炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煤粉的粒径不超过200目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煤粉是低阶煤的煤粉；优选地，低阶煤是褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，煤粉是褐煤粉、长焰煤粉、不粘煤粉和弱粘煤粉按照质量比(50-60):(10-20):(10-20):(10-20)进行混合的混合煤粉。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)之前，先将煤焦油在60℃-80℃水浴中加热20-40min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，炭条的直径5-9mm，长度12-15mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，炭条在650℃-750℃隔绝空气加热20-30min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，在850℃-1000℃对炭化料进行活化20-30min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，活化过程中水流量是每分钟(0.4-0.6)ml/(30g-50g)。
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