CN109433156A - 一种柱状活性焦及其制备方法和用途 - Google Patents

一种柱状活性焦及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN109433156A
CN109433156A CN201811475265.1A CN201811475265A CN109433156A CN 109433156 A CN109433156 A CN 109433156A CN 201811475265 A CN201811475265 A CN 201811475265A CN 109433156 A CN109433156 A CN 109433156A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated coke
column
abrasion
carbonization
activation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811475265.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109433156B (zh
Inventor
余剑
李运甲
高士秋
许启成
李长明
刘周恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN201811475265.1A priority Critical patent/CN109433156B/zh
Publication of CN109433156A publication Critical patent/CN109433156A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109433156B publication Critical patent/CN109433156B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3028—Granulating, agglomerating or aggregating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种柱状活性焦及其制备方法和用途，所述制备方法将磨蚀活性焦与碳质粘结剂进行混合，通过挤出成型的方式得到了柱状焦料；通过在惰性气氛中加入水蒸气，实现了一体化的炭化活化工艺。该方法工艺流程简单，且实现了磨蚀活性焦的二次利用，能够减轻环境压力，并且提供企业的经济效益；且由本发明制备方法制备得到的柱状活性焦机械强度高，比表面积大，硫容、脱硝性能优异，优于市售活性焦。

Description

一种柱状活性焦及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于环保材料领域，涉及一种柱状活性焦，尤其涉及一种柱状活性焦及其制备方法和用途。
背景技术
利用活性焦作为吸附剂的移动床脱硫工艺最早由德国BF公司提出，1982年日本三井矿业公司购得德国BF的许可，在BF工艺基础之上开发了移动床脱硫脱硝工艺，并针对低温烟气完成了一系列中试、工业示范，后由日本住友公司进行了商业化推广。目前该工艺针对中国广泛存在的钢铁烧结工段进行低温烟气脱硫脱硝，占据了低温烧结烟气脱硫脱硝的主流市场。
移动床活性焦脱硫脱硝过程中，由于工艺的限制，最大的消耗来源于活性焦的磨损，活性焦的磨损量在50～70％之间，对于百万方烟气量的烟气治理工程来说，活性焦的年磨损量超过5000吨，而这些高表面积的活性焦粉末(细颗粒)由于含有少量烟气污染物，且易燃易爆无法长途运输处理，因此现有的措施均将其直接充当燃料处理，不仅造成了巨大的成本浪费，而且其吸附的污染物燃烧后直接排放至烟气中，也造成了后续烟气处理的负荷。因此，开展活性焦粉末二次成型利用技术意义重大，而且也能大大降低现有活性焦脱硫脱硝的运行成本，具有相当大的社会与经济效益，并形成规模化的产业链，带动当地经济发展。
CN 120446 A公开了一种高密度高比表面积活性炭的制备方法，将高比表面积活性炭粉末中加入水溶性改性淀粉，制成胶泥状混合物在160-220℃进行干燥和固化处理，即可得到条形活性炭，该方法虽然无需高温处理，具有高比表面积，但机械强度较低。
CN 103121679 B公开了一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其制备过程中需要炭粉、粘结剂、成核剂(二氧化硅超细粉、钛白粉)混合均匀后挤出造粒，并且需要高温二次活化，最终制备出高强度、耐磨损的球形或柱型活性炭，该专利由于引入了无机类的成核剂(二氧化硅超细粉或钛白粉)，灰分较高，影响了活性炭的使用。
需要指出的是，以上活性炭粉制备成型活性炭的专利均使用的是新鲜活性炭粉作为原料，另外活性炭与活性焦在机械强度、比表面积等应用指标方面本身存在很大差异，活性炭比表面积高，但机械强度低，制备工艺不同。
移动床脱硫脱硝工程中磨损下来的活性焦细颗粒，沉积了大量的硫酸、硫铵盐、金属硫酸物质及碱性与重金属化合物等，其表面化学物质复杂程度远超原煤或新鲜活性炭粉，对其二次成型均产生了一定的影响，已有的专利报道的成型与炭化活化工艺不能完全解决废焦粉的二次利用问题，特别是高强度的活性焦的制备。
本专利提出一种将废焦粉与炭质粘结剂混炼捏合，挤出成型切段得到柱状活性焦，并提出了一体化的炭化活化工艺，实现了废弃活性焦粉的二次利用，在烟气治理与环保材料领域具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种柱状活性焦及其制备方法和用途，本发明所提供的方法将磨蚀活性焦与碳质粘结剂进行混合，通过挤出成型的方式得到了柱状焦料；通过在惰性气氛中加入水蒸气，实现了一体化的炭化活化工艺。该方法工艺流程简单，且实现了磨蚀活性焦的二次利用，能够减轻环境压力，并且提供企业的经济效益。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：使用磨蚀活性焦制备柱状活性焦。
移动床烟气脱硫脱硝工艺产生大量的磨蚀活性焦，磨蚀活性焦的表面沉积了大量的硫酸盐与重金属化合物等物质，本发明所提供的制备方法将磨蚀活性焦进行回收利用，得到了高机械强度、高硫容以及高脱硝率的柱状活性焦。
优选地，所述方法包括如下步骤：
(1)混合磨蚀活性焦、成型助剂与水，得到混合泥料；
(2)混合泥料分别进行挤出成型、切段、干燥，得到柱状干料；
(3)炭化活化柱状干料，得到柱状活性焦产品。
优选地，所述磨蚀活性焦、成型助剂与水的质量比为(5-9):(1-5):(3-5)，例如可以是5:5:4、6:4:3、7:3:5、8:2:4或9:1:3优选为(5-7):(3-5):4。
优选地，所述成型助剂由粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成。
优选地，所述粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂的质量比为(1-48):(0.5-2):(0.5-2):(1-5)，例如可以是45:1:1:3、35:1:1:3、23:3:1:3、12:1:3:5、1:0.5:0.5:1、3:2:2:2或30:2:1:4，优先为(5-45):(1-2):(1-2):(1-3)。
所述粘结剂包括煤焦油、沥青、羧甲基纤维素、聚乙烯醇或田菁粉中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括焦油与沥青的组合，沥青与羟甲基纤维素的组合，焦油、聚乙烯醇与田菁粉的组合或焦油、沥青、羟甲基纤维素、聚乙烯醇与田菁粉的组合。
优选地，所述增塑剂包括聚乙二醇、甘油、三乙醇胺或乳酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括聚乙二醇与甘油的组合，聚乙二醇、甘油与三乙醇胺的组合，甘油、三乙醇胺与乳酸的组合或聚乙二醇、甘油、三乙醇胺与乳酸的组合。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸、油酸、植物油、司班80或吐温80中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硬脂酸与油酸的组合，硬脂酸与植物油的组合，硬脂酸与司班80的组合，油酸、植物油与吐温80的组合或硬脂酸、油酸、植物油、司班80与吐温80的组合。
优选地，所述增强剂包括碳纤维短切丝、玻璃纤维短切丝或玄武岩纤维短切丝中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括碳纤维短切丝与玻璃纤维短切丝的组合，玻璃纤维短切丝与玄武岩纤维短切丝的组合或碳纤维短切丝、玻璃纤维短切丝与玄武岩纤维短切丝的组合。
优选地，所述增强剂中短切丝的长度为3-10mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm，优选为5-8mm。
优选地，步骤(1)所述混合包括机械搅拌混合或机械捏合混合。
优选地，步骤(2)所述挤出成型为真空挤出。
优选地，所述真空挤出时的绝对真空度为10-50kPa，例如可以是10kPa、15kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa或50kPa，优选为20-40kPa。
优选地，所述切段后的长度为6-12mm，例如可以是6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，优选为8-10mm。
优选地，所述干燥的温度为50-100℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，优选为70-90℃。
优选地，所述干燥的时间为5-10h，例如可以是5h、6h、7h、8h、9h或10h，优选为6-8h。
优选地，步骤(3)所述炭化活化的温度为600-900℃，例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃或900℃，优选为650-850℃。
优选地，所述炭化活化的时间为1-5h，例如可以是1h、2h、3h、4h或5h，优选为2-4h。
优选地，所述炭化活化的出料温度为100℃以下，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，优选为80℃以下。本领域的技术人员应当知晓，若出料温度超过100℃，制备得到的柱状活性焦易自燃，因此需要将出料温度控制在100℃以下。
优选地，所述炭化活化在非氧化气氛下进行。
优选地，所述非氧化气氛由非氧化性气体和水蒸气组成。
优选地，所述非氧化性气体包括氮气和/或惰性气体。
优选地，所述非氧化气氛中水蒸气的浓度为10-50Vol.％，例如可以是10Vol.％、15Vol.％、20Vol.％、25Vol.％、30Vol.％、35Vol.％、40Vol.％、45Vol.％或50Vol.％，优选为20-40Vol.％。
优选地，所述方法还包括步骤(1)之前对磨蚀活性焦进行预处理的步骤：研磨磨蚀活性焦，得到磨蚀活性焦粉末。
优选地，所述磨蚀活性焦粉末的粒度为100-300目，例如可以是100目、150目、200目、250目或300目，优选为200-300目。
作为本发明第一方面提供方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为100-300目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比(5-9):(1-5):(3-5)机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为(1-48):(0.5-2):(0.5-2):(1-5)的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为10-50kPa下真空挤出成型、切段至6-12mm、50-100℃干燥5-10h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为10-50Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为600-900℃，时间为1-5h，100℃以下出料，得到柱状活性焦产品。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的方法制备得到的柱状活性焦产品。
第三方面，本发明提供了如第一方面所述的方法制备得到的柱状活性焦产品用于烟气脱硫脱硝的用途。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的方法将磨蚀活性焦与碳质粘结剂进行混合，通过挤出成型的方式得到了柱状焦料；通过在惰性气氛中加入水蒸气，实现了一体化的炭化活化工艺。该方法工艺流程简单，且实现了磨蚀活性焦的二次利用，能够减轻环境压力，并且提供企业的经济效益；
(2)由本发明制备方法制备得到的柱状活性焦机械强度高，比表面积大，硫容、脱硝性能优异，其中耐磨强度高达99.42％，耐压强度高达110daN，着火点高达446℃，比表面积高达369m2/g，硫容高达59.45mg/g，脱硝率高达17.03％；本发明制备得到的柱状活性焦的机械强度、比表面积、硫容与着火点等参数均优于市售活性焦。
附图说明
图1为实施例1提供的制备方法制备柱状活性焦的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述制备方法的工艺流程如图1所示，具体包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为200目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比5:5:4机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为45:1:1:3的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为沥青与羟甲基纤维素的混合物，所述增塑剂为聚乙二醇，所述润滑剂为硬脂酸所述增强剂为碳纤维短切丝，所述碳纤维短切丝的长度为6-8mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为30kPa下真空挤出成型、切段至9mm、80℃干燥7h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为30Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为700℃，时间为3h，80℃出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例2
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为150目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比6:4:3机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为35:1:1:3的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为沥青，所述增塑剂为聚乙二醇，所述润滑剂为硬脂酸所述增强剂为碳纤维短切丝，所述碳纤维短切丝的长度为5-8mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为20kPa下真空挤出成型、切段至8mm、70℃干燥8h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为20Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为850℃，时间为2h，60℃出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氩气与水蒸气组成。
实施例3
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为250目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比7:3:5机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为25:1:1:3的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为羟甲基纤维素，所述增塑剂为聚乙二醇，所述润滑剂为硬脂酸所述增强剂为玻璃纤维短切丝，所述玻璃纤维短切丝的长度为5-8mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为40kPa下真空挤出成型、切段至10mm、90℃干燥6h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为40Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为650℃，时间为4h，80℃以下出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氦气与水蒸气组成。
实施例4
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为100目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比8:2:4机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为15:1:1:3的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述增塑剂为聚乙二醇，所述润滑剂为硬脂酸所述增强剂为玻璃纤维短切丝，所述玻璃纤维短切丝的长度为3-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为10kPa下真空挤出成型、切段至6mm、50℃干燥10h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为10Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为900℃，时间为1h，80℃以下出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例5
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为300目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比9:1:3机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为5:1:1:3的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述增塑剂为聚乙二醇，所述润滑剂为硬脂酸所述增强剂为玻璃纤维短切丝，所述玻璃纤维短切丝的长度为3-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为50kPa下真空挤出成型、切段至12mm、100℃干燥5h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为50Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为600℃，时间为5h，80℃以下出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例6
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为200目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比5:5:5机械捏合混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为48:0.5:0.5:1的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为田菁粉，所述增塑剂为甘油，所述润滑剂为油酸，所述增强剂为玻璃纤维短切丝，所述玻璃纤维短切丝的长度为3-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为40kPa下真空挤出成型、切段至9mm、80℃干燥9h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为30Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为750℃，时间为3h，80℃以下出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例7
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为200目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比6:4:4机械捏合混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为33:1.5:1.5:4的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为焦油，所述增塑剂为乳酸，所述润滑剂为植物油，所述增强剂为玄武岩纤维短切丝，所述玄武岩纤维短切丝的长度为3-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为30kPa下真空挤出成型、切段至9mm、80℃干燥9h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为20Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为800℃，时间为2h，80℃以下出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例8
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为200目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比9:1:3机械捏合混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为5:2:0.5:2.5的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述增塑剂为三乙醇胺，所述润滑剂为吐温80，所述增强剂为碳纤维短切丝，所述碳纤维短切丝的长度为6-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为30kPa下真空挤出成型、切段至9mm、80℃干燥7h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为30Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为700℃，时间为3h，80℃出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例9
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为200目的磨蚀活性焦粉末，按照质量比9:1:4机械捏合混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为1:2:2:5的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成，所述粘结剂为沥青，所述增塑剂为甘油，所述润滑剂为油酸，所述增强剂为碳纤维短切丝，所述碳纤维短切丝的长度为6-10mm；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为30kPa下真空挤出成型、切段至9mm、80℃干燥7h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为30Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为700℃，时间为3h，80℃出料，得到柱状活性焦产品，所述非氧化气氛由氮气与水蒸气组成。
实施例10
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(1)所述成型助剂仅由质量比为45:1:1的粘结剂、增塑剂与润滑剂组成外，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(1)所述成型助剂仅由质量比为45:1:3的粘结剂、增塑剂与增强剂组成外，其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(1)所述成型助剂仅由质量比为45:1:3的粘结剂、润滑剂与增强剂组成外，其余均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(1)所述磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水的质量比为5:6:4外，其余均与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(1)所述磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水的质量比为10:5:4外，其余均与实施例1相同。
实施例15
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(3)所述炭化活化的温度位580℃外，其余均与实施例1相同。
实施例16
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(3)所述炭化活化的温度位920℃外，其余均与实施例1相同。
实施例17
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(3)所述惰性气氛中水蒸气的浓度为8Vol.％外，其余均与实施例1相同。
实施例18
本实施例提供了一种柱状活性焦的制备方法，除步骤(3)所述惰性气氛中水蒸气的浓度为54Vol.％外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种市售柱状活性炭的制备方法，所述方法除将实施例1中的磨蚀活性焦粉末替换为等质量的椰壳活性炭外，其余均与实施例相同。
对比例2
本对比例提供了一种市售脱硫脱硝专用活性焦。
应用本发明提供的实施例1-18以及对比例1-2制备得到的柱状活性焦进行性能测试，其中对耐磨强度以及耐压强度的测试参考GB/T 30202.3-2013；着火点的测定方法参考GB/T 7702.9-2008；比表面积采用物理吸附仪ASAP 2020Plus测定；硫容的测定方法参考GB/T 30202.4；脱硝率的测定条件为：反应器中NO的浓度为500ppm，NH3的浓度为500ppm，氧气的浓度为6Vol.％，反应器空速为4500h-1，反应温度为150℃。测定结果如表1所示：
表1
由实施例1-9可知，随着磨蚀活性焦粉末添加量增多、成型助剂的添加量减少，制备得到的柱状活性焦的耐磨强度由99.25％降低至96.89％，制备得到的柱状活性焦的耐压强度由110daN降至40daN，比表面积由240m2/g增加至369m2/g，硫容从50.05mg/g提高至59.45mg/g，脱硝率从10.50％提高至17.03％。
实施例10中，成型助剂由质量比为45:1:1的粘结剂、增塑剂与润滑剂组成，与实施例1相比，成型助剂中没有添加增强剂。实施例10制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为99.2％，耐压强度为100daN，着火点为425℃，比表面积为241m2/g，硫容为50.15mg/g，脱硝率为10.52％，其中耐磨强度与耐压强度低于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例11中，成型助剂由质量比为45:1:3的粘结剂、增塑剂与增强剂组成，与实施例1相比，成型助剂中没有添加润滑剂。实施例11制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为99.24％，耐压强度为109daN，着火点为425℃，比表面积为239m2/g，硫容为50mg/g，脱硝率为10.44％，其中耐磨强度、耐压强度低、着火点、比表面积、硫容以及脱硝率均与实施例1提供的柱状活性焦相当，但由于没有添加润滑剂，柱状活性焦难以成形。
实施例12中，成型助剂由质量比为45:1:3的粘结剂、润滑剂与增强剂组成，成型助剂中没有添加增塑剂。实施例12制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为95.26％，耐压强度为108daN，着火点为425℃，比表面积为238m2/g，硫容为50.02mg/g，脱硝率为10.47％，其中耐磨强度、耐压强度低、着火点、比表面积、硫容以及脱硝率均与实施例1提供的柱状活性焦相当，但由于没有添加增塑剂，柱状活性焦难以成形。
实施例13中，磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水的质量比为5:6:4，成型助剂的添加量较多。实施例13制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为98.75％，耐压强度为98daN，着火点为421℃，比表面积为311m2/g，硫容为55.12mg/g，脱硝率为11.56％，其中耐磨强度与耐压强度低于实施例1提供的柱状活性焦，着火点、比表面积、硫容与脱硝率高于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例14中，磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水的质量比为10:5:4，成型助剂的添加量较少。实施例14制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为97.33％，耐压强度为83daN，着火点为428℃，比表面积为352m2/g，硫容为57.93mg/g，脱硝率为12.15％，其中耐磨强度与耐压强度低于实施例1提供的柱状活性焦，着火点、比表面积、硫容与脱硝率高于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例15中，炭化活化的温度位580℃，低于实施例1中的700℃。实施例15制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为99.15％，耐压强度为108daN，着火点为386℃，比表面积为170m2/g，硫容为32.85mg/g，脱硝率为7.75％，其中耐磨强度与耐压强度与实施例1提供的柱状活性焦基本相同，着火点、比表面积、硫容与脱硝率均低于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例16中，炭化活化的温度位920℃，高于实施例1中的920℃。实施例16制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为99.34％，耐压强度为112daN，着火点为446℃，比表面积为260m2/g，硫容为52.71mg/g，脱硝率为6.98％，其中耐磨强度与耐压强度与实施例1提供的柱状活性焦基本相同，着火点、比表面积、硫容均高于实施例1提供的柱状活性焦，但脱硝率均低于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例17中，炭化活化时惰性气氛中水蒸气的浓度为8Vol.％，低于实施例1中的30Vol.％。实施例17制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为99.21％，耐压强度为109daN，着火点为424℃，比表面积为180m2/g，硫容为48.2mg/g，脱硝率为9.5％，其中耐磨强度、耐压强度、着火点、比表面积、硫容与脱硝率均低于实施例1提供的柱状活性焦。
实施例18中，炭化活化时惰性气氛中水蒸气的浓度为54Vol.％，高于实施例1中的30Vol.％。实施例18制备得到的柱状活性焦的耐磨强度为97.67％，耐压强度为70daN，着火点为419℃，比表面积为400m2/g，硫容为58.49mg/g，脱硝率为18.44％，其中比表面积、硫容与脱硝率均高于实施例1提供的柱状活性焦，但耐磨强度、耐压强度以及着火点均低于实施例1提供的柱状活性焦，且耐压强度相差40daN。
对比例1将实施例1中的磨蚀活性焦粉末替换为等质量的椰壳活性炭，制备得到的柱状产品的耐磨强度为92.13％，耐压强度为55daN，着火点为398℃，比表面积为332m2/g，硫容为57.88mg/g，脱硝率为16.13％。虽然硫容和脱硝率高于实施例1中的50.05mg/g与10.50％，但机械强度低，无法应用于工业生产。
对比例2为一种市售脱硫脱硝专用活性焦，其耐磨强度为99.18％，耐压强度为78daN，着火点为422℃，比表面积为231m2/g，硫容为42.89mg/g，脱硝率为11.90。实施例1-18中提供的柱状活性焦的物性参数虽然不都强于对比例2的市售脱硫脱硝专用活性焦，但对比例2作为一种参考，可以说明实施例1-18都能够回收利用磨蚀活性焦，进而得到能够起到脱硫脱硝作用的柱状活性焦，实现了磨蚀活性焦的二次利用，减轻了环境压力，并且提供企业的经济效益。
综上，本发明所提供的方法将磨蚀活性焦与碳质粘结剂进行混合，通过挤出成型的方式得到了柱状焦料；通过在惰性气氛中加入水蒸气，实现了一体化的炭化活化工艺。该方法工艺流程简单，且实现了磨蚀活性焦的二次利用，能够减轻环境压力，并且提供企业的经济效益；且由本发明制备方法制备得到的柱状活性焦机械强度高，比表面积大，硫容、脱硝性能优异，其中耐磨强度高达99.42％，耐压强度高达110daN，着火点高达446℃，比表面积高达369m2/g，硫容高达59.45mg/g，脱硝率高达17.03％；本发明制备得到的柱状活性焦的机械强度、比表面积、硫容与着火点等参数均优于市售活性焦。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种柱状活性焦的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：使用磨蚀活性焦制备柱状活性焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)混合磨蚀活性焦、成型助剂与水，得到混合泥料；
(2)混合泥料分别进行挤出成型、切段、干燥，得到柱状干料；
(3)炭化活化柱状干料，得到柱状活性焦产品。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磨蚀活性焦、成型助剂与水的质量比为(5-9):(1-5):(3-5)，优选为(5-7):(3-5):4。
4.根据权利要求2或3任一项所述的方法，其特征在于，所述成型助剂由粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成；
优选地，所述粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂的质量比为(1-48):(0.5-2):(0.5-2):(1-5)，优选为(5-45):(1-2):(1-2):(1-3)；
优选地，所述粘结剂包括煤焦油、沥青、羧甲基纤维素、聚乙烯醇或田菁粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增塑剂包括聚乙二醇、甘油、三乙醇胺或乳酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸、油酸、植物油、司班80或吐温80中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增强剂包括碳纤维短切丝、玻璃纤维短切丝或玄武岩纤维短切丝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增强剂中短切丝的长度为3-10mm，优选为5-8mm。
5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合包括机械搅拌混合或机械捏合混合；
优选地，步骤(2)所述挤出成型为真空挤出；
优选地，所述真空挤出时的绝对真空度为10-50kPa，优选为20-40kPa；
优选地，所述切段后的长度为6-12mm，优选为8-10mm；
优选地，所述干燥的温度为50-100℃，优选为70-90℃；
优选地，所述干燥的时间为5-10h，优选为6-8h。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述炭化活化的温度为600-900℃，优选为650-850℃；
优选地，所述炭化活化的时间为1-5h，优选为2-4h；
优选地，所述炭化活化的出料温度为100℃以下，优选为80℃以下；
优选地，所述炭化活化在非氧化气氛下进行；
优选地，所述非氧化气氛由非氧化性气体和水蒸气组成；
优选地，所述非氧化性气体包括氮气和/或惰性气体；
优选地，所述非氧化气氛中水蒸气的浓度为10-50Vol.％，优选为20-40Vol.％。
7.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(1)之前对磨蚀活性焦进行预处理的步骤：研磨磨蚀活性焦，得到磨蚀活性焦粉末；
优选地，所述磨蚀活性焦粉末的粒度为100目以上，优选为200目以上；
优选地，所述磨蚀活性焦来自移动床烟气脱硫脱硝工艺。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)研磨磨蚀活性焦，得到粒度为100目以上的磨蚀活性焦粉末，按照质量比(5-9):(1-5):(3-5)机械搅拌混合磨蚀活性焦粉末、成型助剂与水，得到混合泥料，所述成型助剂由质量比为(1-48):(0.5-2):(0.5-2):(1-5)的粘结剂、增塑剂、润滑剂和增强剂组成；
(2)混合泥料分别进行在绝对真空度为10-50kPa下真空挤出成型、切段至6-12mm、50-100℃干燥5-10h，得到柱状干料；
(3)水蒸气的浓度为10-50Vol.％的非氧化气氛中炭化活化柱状干料，炭化活化的温度为600-900℃，时间为1-5h，100℃以下出料，得到柱状活性焦产品。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的柱状活性焦产品。
10.一种如权利要求9所述的方法制备得到的柱状活性焦产品用于烟气脱硫脱硝的用途。
CN201811475265.1A 2018-12-04 2018-12-04 一种柱状活性焦及其制备方法和用途 Active CN109433156B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811475265.1A CN109433156B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种柱状活性焦及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811475265.1A CN109433156B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种柱状活性焦及其制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109433156A true CN109433156A (zh) 2019-03-08
CN109433156B CN109433156B (zh) 2020-12-25

Family

ID=65556276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811475265.1A Active CN109433156B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种柱状活性焦及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109433156B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110304631A (zh) * 2019-07-25 2019-10-08 河北威达蓝海环保科技有限公司 一种活性焦二次成型装置及工艺
CN110624374A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 江苏新中金环保科技股份有限公司 一种废活性焦粉再利用的移动床活性焦脱硫脱硝系统和方法
CN111115631A (zh) * 2020-01-13 2020-05-08 大连理工大学 一种高机械强度的咖啡渣基成型多孔炭材料及其制备方法
CN111924841A (zh) * 2020-07-17 2020-11-13 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种活性焦脱硫脱硝废焦回用方法
CN112429730A (zh) * 2020-11-06 2021-03-02 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种利用活性焦磨损废焦制备的活性焦及其制备方法
CN113636551A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 中冶长天国际工程有限责任公司 一种利用活性炭粉配煤制备高性能活性炭的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0292815A (ja) * 1988-09-29 1990-04-03 Nippon Steel Corp 活性コークスの製造方法
JPH0883736A (ja) * 1994-09-09 1996-03-26 Nippon Sanso Kk 電気二重層コンデンサー用活性炭電極の製造方法及び活性炭電極
CN101485972A (zh) * 2009-01-20 2009-07-22 北京世纪地和科技有限公司 煤基脱硫用活性焦及其制备方法
CN103350997A (zh) * 2013-07-04 2013-10-16 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法
CN104190478A (zh) * 2014-09-10 2014-12-10 清华大学 一种脱硝脱硫活性炭催化剂再生方法
CN108622894A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 北京旭阳科技有限公司 使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备高比表面积活性炭的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0292815A (ja) * 1988-09-29 1990-04-03 Nippon Steel Corp 活性コークスの製造方法
JPH0883736A (ja) * 1994-09-09 1996-03-26 Nippon Sanso Kk 電気二重層コンデンサー用活性炭電極の製造方法及び活性炭電極
CN101485972A (zh) * 2009-01-20 2009-07-22 北京世纪地和科技有限公司 煤基脱硫用活性焦及其制备方法
CN103350997A (zh) * 2013-07-04 2013-10-16 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法
CN104190478A (zh) * 2014-09-10 2014-12-10 清华大学 一种脱硝脱硫活性炭催化剂再生方法
CN108622894A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 北京旭阳科技有限公司 使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备高比表面积活性炭的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110304631A (zh) * 2019-07-25 2019-10-08 河北威达蓝海环保科技有限公司 一种活性焦二次成型装置及工艺
CN110624374A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 江苏新中金环保科技股份有限公司 一种废活性焦粉再利用的移动床活性焦脱硫脱硝系统和方法
CN111115631A (zh) * 2020-01-13 2020-05-08 大连理工大学 一种高机械强度的咖啡渣基成型多孔炭材料及其制备方法
CN113636551A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 中冶长天国际工程有限责任公司 一种利用活性炭粉配煤制备高性能活性炭的方法
CN111924841A (zh) * 2020-07-17 2020-11-13 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种活性焦脱硫脱硝废焦回用方法
CN112429730A (zh) * 2020-11-06 2021-03-02 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种利用活性焦磨损废焦制备的活性焦及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109433156B (zh) 2020-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109433156A (zh) 一种柱状活性焦及其制备方法和用途
CN110294633B (zh) 多孔陶瓷以及气化渣制备多孔陶瓷的方法
CN102847541B (zh) 煤焦油加氢脱金属催化剂及其制备方法
CN108003960A (zh) 一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用
CN108580918B (zh) 一种铜铁扩散粉的生产方法
CN107673317B (zh) 一种制备氮化钒的方法
CN109806839B (zh) 一种活性焦制备方法
CN106540683B (zh) 耐磨损scr催化剂的制备方法
CN102719264A (zh) 一种高反应性焦炭及其生产方法
CN107287414A (zh) 一种降低铁矿烧结NOx排放的原料制备及烧结方法
CA2646722A1 (en) Process for making porous ceramic material
CN106672967A (zh) 脱硫脱硝用活性炭的制备方法及脱硫脱硝用活性炭和用途
CN106698423A (zh) 一种采用兰炭制备烧结烟气脱硫脱硝用活性焦的方法
CN109384225B (zh) 一种生产脱硫脱硝活性炭的方法
CN103992200B (zh) 兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法
CN104324710B (zh) 一种加氢保护催化剂及其制备方法与应用
CN106396729A (zh) 一种采用煤泥制备轻质陶粒滤料的方法
CN107189796A (zh) 电石生产用原料的成型方法
CN102836721B (zh) 烃类转化制氢催化剂的制备方法
CN114180572A (zh) 烟气脱硫脱硝用高强度活性焦的制备方法
CN103204687A (zh) 一种适于高档特种合金钢生产用的浇钢砖及其生产方法
CN111689495A (zh) 一种无焦油活性炭制备方法
CN113636551A (zh) 一种利用活性炭粉配煤制备高性能活性炭的方法
CN105861772B (zh) 一种还原剂及其合成方法
CN103055949B (zh) 一种大孔氧化铝载体的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant