CN109453745A - 高强度碳分子筛及其制备方法 - Google Patents

高强度碳分子筛及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109453745A
CN109453745A CN201811622175.0A CN201811622175A CN109453745A CN 109453745 A CN109453745 A CN 109453745A CN 201811622175 A CN201811622175 A CN 201811622175A CN 109453745 A CN109453745 A CN 109453745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
molecular sieve
high strength
carbon molecular
strength carbon
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.)
Pending
Application number
CN201811622175.0A
Other languages
English (en)
Inventor
郑耀宗
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.)
SUZHOU BENSON INDUSTRIAL GASES TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU BENSON INDUSTRIAL GASES TECHNOLOGY Co Ltd
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 SUZHOU BENSON INDUSTRIAL GASES TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU BENSON INDUSTRIAL GASES TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201811622175.0A priority Critical patent/CN109453745A/zh
Publication of CN109453745A publication Critical patent/CN109453745A/zh
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高强度碳分子筛及其制备方法，制备方法包括如下步骤：原料称取、分类、原料粉碎、杂质分离、原料烘干、球磨、捏合、挤条、碳化、活化、品管、筛分和包装，其中，在所述捏合过程中添加纤维材料。本发明制备方法制备一种创新型结构的高强度碳分子筛产品，特征为利用纤维材料补强粒体结构，以免因为粒径缩小时，导致结构强度与抗压强度不足，因而导致粉化与流失现象，该方法制备的碳分子筛在低粒径的情况下具备较高的物理情况，同时具有较长的使用寿命。

Description

高强度碳分子筛及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳分子筛领域，具体涉及一种高强度碳分子筛的制备方法。
背景技术
气体纯化设备，例如变压吸附PSA制氮机、利用碳分子筛吸附材料，可生产一般纯度99％/99.9％与高纯度99.99％/99.999％氮气，如果加上纯化器，可生产超高纯度99.9999％的氮气。此种设备与氮气可利用于电子、冶金、钢铁、石化、煤炭、食品、医药、船舶、等离子切割等行业。随着国内产业发展的提升，我国已经逐渐成为此种设备与吸附材料的主要生产国与使用国。
变压吸附制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂为碳分子筛，最佳吸附压力为0.7─0.9MPa，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。
碳分子筛是一种以煤炭、果壳、椰壳或酚醛树脂为主要原料，经过研磨、捏合、挤条成型、碳化等制程，并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂。目前商用产品均呈黑色柱状体，粒径为1.0-2.0mm之间，抗压强度为30─100N/pc。
碳分子的性能表现与粒径有相当直接的关系，当粒径减少时吸附性能提升，亦即单位体积或单位重量碳分子筛的氮气产能可以提升，或者单位氮气产能的空氮比可以下降，也就是能耗降低。但是当粒径减少时，碳分子筛的抗压强度也随之下降，可能会因摩擦发生粉化现象，导致变压吸附制氮机的性能衰退，设备故障，以及寿命减少的结果。
为了要提升变压吸附制氮机的性能，就必须考虑将碳分子筛的粒径减少，为了避免粒径减少导致的抗压强度下降，就必须寻求一种创新的方法，改善碳分子筛粒子的结构与强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度碳分子筛及其制备方法，用以解决现有技术中的低粒径碳分子筛强度低的问题。
本发明一方面提供了一种高强度碳分子筛的制备方法，包括如下步骤：原料称取、分类、原料粉碎、杂质分离、原料烘干、球磨、捏合、挤条、碳化、活化、品管、筛分和包装，其中，在所述捏合过程中添加纤维材料。
进一步的，所述纤维材料为玻璃纤维，碳纤维、金属纤维或石墨烯。
进一步的，所述纤维材料的质量为原料质量的1-10％。
进一步的，所述原料包括粉体、黏结剂、添加剂和纤维材料。
进一步的，所述粉体为煤炭、果壳、椰壳、酚醛树脂中的一种或几种。
进一步的，所述黏结剂为有机型黏结剂，包括煤焦油。
进一步的，所述添加剂包括界面活性剂、消泡剂、水、酚醛树脂中的一种或几种。
进一步的，所述碳化和活化作业采用分批分时工作，减少废气的瞬时总量，使用天然气为燃料的高温燃烧炉，燃烧炉温度为800-1000℃，所述碳化和活化作业过程采用氮气作为保护气，所述氮气通过高纯度制氮机提供。
进一步的，所述捏合时间为20-60min。
本发明另一方面提供一种高强度碳分子筛的制备方法所制备的高强度碳分子筛。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：
本发明制备方法制备一种创新型结构的高强度碳分子筛产品，特征为利用纤维材料补强粒体结构，以免因为粒径缩小时，导致结构强度与抗压强度不足，因而导致粉化与流失现象，该方法制备的碳分子筛在低粒径的情况下具备较高的物理情况，同时具有较长的使用寿命。
附图说明
图1为现有技术分子筛条子产品截面效果图；
图2为本发明高强度分子筛条子产品截面效果图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例一种高强度碳分子筛的制备方法，包括如下步骤：原料称取、分类、原料粉碎、杂质分离、原料烘干、球磨、捏合、挤条、碳化、活化、品管、筛分和包装，其中，在所述捏合过程中添加纤维材料。
该实施例中，各组分的质量份数为：
煤炭粉体：煤焦油：水：玻璃纤维＝100：30：30：10。
挤条过程采用2.0mm孔径的孔板挤条，碳化并活化挑孔后，得到粒径1.6mm的柱状条子产品，产品抗压强度为70─80N/pc。
其中，现有技术和该实施例所得产品截面如图1和图2所示，现有技术产品的主要内容为碳化的粉体，而该实施例制备的产品中包括碳化的粉体及掺杂在其中的纤维。
实施例2
该实施例2与实施例1的区别为：
该实施例2中，各组分的质量份数为：椰壳质粉体：煤焦油：水：玻璃纤维＝100：25：30：8。
挤条过程采用1.8mm孔径的孔板挤条，烧结与调孔后，可得到粒径1.5mm的柱状条子产品，产品抗压强度为60─70N/pc。
实施例3
该实施例3与实施例1的区别为：
该实施例3中，该实施例中，各组分的质量份数为：
酚醛树脂粉体：煤焦油：水：液态酚醛：玻璃纤维＝100：30：30：10：8。
挤条过程采用1.2mm孔径的孔板挤条，碳化并活化挑孔后，得到粒径1.0mm的柱状条子产品，产品抗压强度为50─60N/pc。
综上，本发明制备方法制备一种创新型结构的高强度碳分子筛产品，特征为利用纤维材料补强粒体结构，以免因为粒径缩小时，导致结构强度与抗压强度不足，因而导致粉化与流失现象，该方法制备的碳分子筛在低粒径的情况下具备较高的物理情况，同时具有较长的使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：原料称取、分类、原料粉碎、杂质分离、原料烘干、球磨、捏合、挤条、碳化、活化、品管、筛分和包装，其中，在所述捏合过程中添加纤维材料。
2.根据权利要求1所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述纤维材料为玻璃纤维，碳纤维、金属纤维或石墨烯。
3.根据权利要求2所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述纤维材料的质量为原料质量的1-10％。
4.根据权利要求1所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述原料包括粉体、黏结剂、添加剂和纤维材料。
5.根据权利要求4所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述粉体为煤炭、果壳、椰壳、酚醛树脂中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述黏结剂为有机型黏结剂，包括煤焦油。
7.根据权利要求4所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述添加剂包括界面活性剂、消泡剂、水、酚醛树脂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述碳化和活化作业采用分批分时工作，减少废气的瞬时总量，使用天然气为燃料的高温燃烧炉，燃烧炉温度为800-1000℃，所述碳化和活化作业过程采用氮气作为保护气，所述氮气通过高纯度制氮机提供。
9.根据权利要求1所述的高强度碳分子筛的制备方法，其特征在于，所述捏合时间为20-60min。
10.权利要求1-9任一项制备方法所制备的高强度碳分子筛。
CN201811622175.0A 2018-12-28 2018-12-28 高强度碳分子筛及其制备方法 Pending CN109453745A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811622175.0A CN109453745A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 高强度碳分子筛及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811622175.0A CN109453745A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 高强度碳分子筛及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109453745A true CN109453745A (zh) 2019-03-12

Family

ID=65615392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811622175.0A Pending CN109453745A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 高强度碳分子筛及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109453745A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111087561A (zh) * 2020-01-06 2020-05-01 苏州班顺工业气体设备有限公司 粉粒状酚醛树脂及其生产工艺、制成的碳分子筛和制氮机
CN111686684A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 萍乡市华顺环保化工填料有限公司 一种ⅲ型高效分子筛自动生产线
CN113083229A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 郑州大学 一种利用吸附含碳物的炭材料制备碳分子筛的方法
CN114700039A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 广州碳加科技有限公司 一种连续生产碳分子筛的系统及其工艺方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747897A (zh) * 2003-02-17 2006-03-15 沈钟燮 制造具有构架的活性碳结构的方法
CN102328924A (zh) * 2010-10-19 2012-01-25 胡耀明 利用植物果壳制造碳分子筛的方法
CN103691399A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 北京科技大学 用于分离二氧化碳/甲烷的高性能炭分子筛的制备方法
CN104801273A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 煤炭科学技术研究院有限公司 煤层气浓缩用吸附剂及其制备方法与应用
CN105056879A (zh) * 2015-07-13 2015-11-18 安徽成方新材料科技有限公司 一种添加聚酯纤维的提高机械强度的复合球形活性炭及其制备方法
CN105668553A (zh) * 2015-12-31 2016-06-15 平顶山东方碳素股份有限公司 利用废料制备高强度炭材料的工艺
CN105692613A (zh) * 2016-04-18 2016-06-22 湖州强马分子筛有限公司 甲烷提纯用分子筛制备方法
CN105944663A (zh) * 2016-07-11 2016-09-21 中国工程物理研究院材料研究所 用于气体深度脱水的分子筛整体式吸附剂的制备方法
CN106185915A (zh) * 2016-07-09 2016-12-07 王玲燕 一种由甘蔗渣制备氮气碳分子筛的方法
US20180297011A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorbent-loaded beads for high temperature adsorption processes

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747897A (zh) * 2003-02-17 2006-03-15 沈钟燮 制造具有构架的活性碳结构的方法
CN102328924A (zh) * 2010-10-19 2012-01-25 胡耀明 利用植物果壳制造碳分子筛的方法
CN103691399A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 北京科技大学 用于分离二氧化碳/甲烷的高性能炭分子筛的制备方法
CN104801273A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 煤炭科学技术研究院有限公司 煤层气浓缩用吸附剂及其制备方法与应用
CN105056879A (zh) * 2015-07-13 2015-11-18 安徽成方新材料科技有限公司 一种添加聚酯纤维的提高机械强度的复合球形活性炭及其制备方法
CN105668553A (zh) * 2015-12-31 2016-06-15 平顶山东方碳素股份有限公司 利用废料制备高强度炭材料的工艺
CN105692613A (zh) * 2016-04-18 2016-06-22 湖州强马分子筛有限公司 甲烷提纯用分子筛制备方法
CN106185915A (zh) * 2016-07-09 2016-12-07 王玲燕 一种由甘蔗渣制备氮气碳分子筛的方法
CN105944663A (zh) * 2016-07-11 2016-09-21 中国工程物理研究院材料研究所 用于气体深度脱水的分子筛整体式吸附剂的制备方法
US20180297011A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorbent-loaded beads for high temperature adsorption processes

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.N BARSEMA等: "Carbon molecular sieve membranes prepared from porous fiber precursor", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *
甘琦等: "成型活性炭的制备研究进展", 《材料导报》 *
赵海华等: "碳分子筛的制备与应用研究进展", 《安徽化工》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111087561A (zh) * 2020-01-06 2020-05-01 苏州班顺工业气体设备有限公司 粉粒状酚醛树脂及其生产工艺、制成的碳分子筛和制氮机
CN111686684A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 萍乡市华顺环保化工填料有限公司 一种ⅲ型高效分子筛自动生产线
CN111686684B (zh) * 2020-06-23 2023-04-18 萍乡市华顺环保化工填料有限公司 一种ⅲ型高效分子筛自动生产线
CN113083229A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 郑州大学 一种利用吸附含碳物的炭材料制备碳分子筛的方法
CN114700039A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 广州碳加科技有限公司 一种连续生产碳分子筛的系统及其工艺方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109453745A (zh) 高强度碳分子筛及其制备方法
CN1171657C (zh) 用天然斜发沸石从甲烷中大量分离二氧化碳
CA2043491C (en) Air separation pressure swing adsorption process
CN101773762A (zh) 变压吸附空分设备中吸附器结构
EP1798197A1 (en) Method of separating nitrogen gas and molecular sieve carbon
CN205222699U (zh) 高纯度制氮机
KR101773437B1 (ko) 흡착제가 복합 충진된 산소발생기용 흡착탑
CN108717286A (zh) 一种双控制器控制方法
CN218980986U (zh) 一种氧气提纯系统
KR100937769B1 (ko) 초고순도 질소 공급장치
CN105152145A (zh) 一种带氧气回收系统的制氮装置
CN206328151U (zh) 等离子切割专用制氮机
CN214653658U (zh) 一种变压吸附制氮机的富氮气回收再利用系统
CN206751401U (zh) 一种高纯氮气发生器
CN103736328A (zh) 一种制氧机的空气过滤装置
CN203737016U (zh) Psa解析气用于煤气反吹的装置
Wang et al. Factor analysis of adsorption effect of molecular sieve purification system
CN203508365U (zh) 封闭式振动筛
CN103157343B (zh) 一种分子筛吸附器
CN201578972U (zh) 变压吸附空分设备中吸附器结构
CN206985716U (zh) 一种原料药用制氮机
CN201692749U (zh) 低浓度瓦斯的变压吸附分离装置
CN207645800U (zh) 一种制氧机进气及排氮系统及制氧机
CN211677015U (zh) 一种用于大型吸附器的球冠型气体整流装置
CN202803058U (zh) 吸附塔

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190312