CN109835899A

CN109835899A - 一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法

Info

Publication number: CN109835899A
Application number: CN201910289187.4A
Authority: CN
Inventors: 张琢; 曹翠杰; 高楠; 王晓瑞; 郑玉丽
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明提供了一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，包括：将沥青和褐煤粉碎、混合，模压成型，在无氧条件下炭化，得到炭化料，将所得的炭化料破碎成块状，于惰性气氛保护下加热至800℃～900℃，并连续通入水蒸气30min～90min进行水蒸气活化得到活化料，即为褐煤基活性焦。本发明以粉状沥青为粘结剂，能够有效的增强活性焦的强度；以水蒸气为活化剂，制得的活性焦具有较好的吸附性能，工艺流程简单可控，生产成本及能耗较低，易于实现工业化生产。

Description

一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法

技术领域

本发明属于活性焦技术领域，尤其涉及一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法。

背景技术

活性焦常作为一种孔隙结构合理、比表面积适中、耐压耐磨强度较高的专用吸附剂，主要用于干法脱硫，且在实际应用中可反复再生利用。活性焦烟气脱硫技术，是一种先进的干法脱硫技术，其原理是，利用活性焦的选择吸附性能和催化性能使烟气中的二氧化硫、水蒸气与氧气反应，生成硫酸，吸附在活性焦的表面。当加入一定比例的不同物质或化学药品时，可以调节孔隙结构和孔径分布，从而控制活性焦的吸附性能。该技术具有脱硫效率高、脱硫过程不消耗水，无废水废渣二次污染及可以实现脱硫资源化等优点。

目前活性焦的种类不多，从外形上可分为柱状焦、球形焦、胶囊焦等数种。决定活性焦性能优劣的因素有原材料及处理、原料配比、成型工艺、炭化、活化工艺及设备等。自20世纪80年代以来，在日本、德国等发达国家广泛应用，结合我国环境污染严重现状，活性焦脱硫技术作为适合我国国情的烟气治理技术，越来越受到国内重视以及对其的推广应用。中国专利CN102491323B“一种高脱硫活性焦的制备方法”中以长焰煤、焦粉、焦煤、或者它们以任何比例的混合煤，粘结剂为煤焦油制备所得的的柱状定型活性焦的孔隙结构和孔径分布的可控性好，但是制备生产操作步骤繁琐，活化时间长，能耗较高。

目前常用的烟气脱硫活性焦，主要以优质低灰无烟煤为原料，但是，因为这些低灰优质无烟煤储量有限，且价格昂贵，不易得到，尤其是在褐煤储量丰富的国家。随着活性焦当前的普及使用以及高变质低灰无烟煤的稀缺，考虑到原料的储量要求及煤的成本，使用低变质程度煤(如低灰褐煤)为活性焦制备供应原料是一种充满希望且有效的选择。褐煤价格低廉、反应活性高、活化时间短，设备生产能力大；褐煤无粘结性无需破粘等特殊处理，工艺过程简单；特别是低灰分褐煤资源有着特殊化学利用价值，有利于加工和开发出高附加值产品等优势，这是其他煤炭品种难以比拟的。

常用活化方法包括化学活化法、物理活化法以及物理—化学活化法等。化学活化法一般需要添加强酸或强碱作为活化剂，但添加的活化剂在生产过程中会严重的腐蚀设备，产生废水，并造成对环境的二次污染；而物理活化法操作简单，过程易控制，无废水，特别是使用水蒸汽作为活化剂时制成的活性炭微孔结构较好，且廉价易得，生成成本较低，可避免环境污染、降低成本等。

褐煤具有质地软的特点，其普通活化产品多具有敞开孔隙结构，对焦糖等大分子吸附量高，但微孔容积、比表面积、碘值较低，且褐煤活性产品机械强度较低，吸附性能较差，其工艺及产品质量上仍有缺陷，此外，其研究技术仍处于实验室和工业示范阶段，在我国至今无产业化报道，因此进一步研究利用褐煤为原料制备脱硫脱硝活性焦，开发技术简单、运行成本低，能实现产业化且具有良好运行性能的脱硫脱硝一体化技术将是未来烟气综合治理技术的发展方向，且具有实际意义，因而通过优化工艺提高现有的活性焦性能将具有重大意义，对我国节能减排和可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够制备较高强度的活性焦的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，包括：

将沥青和褐煤粉碎、混合，模压成型，在无氧条件下炭化，得到炭化料，将所得的炭化料破碎成块状，于惰性气氛保护下加热至800℃-900℃，并连续通入水蒸气30min-90min进行水蒸气活化得到活化料，即为褐煤基活性焦。

进一步地，所述的沥青和褐煤的重量比例在20:80～40:60，更进一步地，所述的沥青和褐煤的重量比例在22.5:77.5～30:70.

进一步地，所述的沥青和褐煤粉碎后的粒度均小于100目。

进一步地，所述的炭化的温度为500℃-700℃，时间为0.5h-1.5h。

更进一步地，所述的炭化的温度为500℃-700℃，时间为1.5h。

进一步地，所述的惰性气体为氮气，活化气为水蒸气。

更进一步地，所述的水蒸气的流速为600～900L/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以粉状沥青为粘结剂，能够有效的增强活性焦的强度；以水蒸气为活化剂，制得的活性焦具有较好的吸附性能，工艺流程简单可控，生产成本及能耗较低，易于实现工业化生产。

相对于其他活性焦的制备方法，本发明无需苛刻、复杂的操作条件，且原料廉价易得，对环境的保护和现有资源的充分利用具有重要贡献。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

以下实施例中所用到的各原料均为市售产品。

实施例1

一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，具体步骤为：

将含有22.5％沥青(粉碎后粒度<100目)与77.5％褐煤(干基灰分含量<5％、水分含量<10％，粉碎后粒度<100目)的混合料(百分比为沥青与褐煤分别占混合料的质量比)于粉碎机中充分粉碎、混合20s，然后将混合料模压成型，接着将成型的块状(条状)料放在马弗炉中在无氧条件下于600℃灼烧炭化1.5h，取出，即得到炭化料，然后将炭化料破碎成块状，放入井式炉中在氮气保护下加热至800℃，并以流速780L/h连续通入水蒸气30min进行水蒸气活化，在氮气保护下冷却至室温取出，所得活化料即为制备出的褐煤基活性焦。

经罗加强度方法测定得出所制备活性焦的强度为96.91％，且测得碘吸附值为362.0mg/g。

实施例2

一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，具体步骤为：

将含有25％沥青(<100目)与75％褐煤(干基灰分含量<5％、水分含量<10％，粉碎后粒度<100目)的混合料(百分比为沥青与褐煤分别占混合料的质量比)于粉碎机中充分粉碎、混合20s，然后将混合料模压成型，接着将成型的块状(条状)料放在马弗炉中在无氧条件下于600℃灼烧炭化1.5h，取出，即得到炭化料，然后将炭化料破碎成块状，放入井式炉中在氮气保护下加热至800℃，并以流速780L/h连续通入水蒸气30min进行水蒸气活化，在氮气保护下冷却至室温取出，所得活化料即为制备出的褐煤基活性焦。

经罗加强度方法测定得出所得活性焦的强度为97.18％，测得碘吸附值为356.2mg/g。

实施例3

一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，具体步骤为：

将含有27.5％沥青(<100目)与72.5％褐煤(干基灰分含量<5％、水分含量<10％，粉碎后粒度<100目)的混合料(百分比为沥青与褐煤分别占混合料的质量比)于粉碎机中充分粉碎、混合20s，然后将混合料模压成型，接着将成型的块状(条状)料放在马弗炉中在无氧条件下于600℃灼烧炭化1.5h，取出，即得到炭化料，然后将炭化料破碎成块状，放入井式炉中在氮气保护下加热至800℃，并以流速780L/h、干基灰分含量<5％、水分含量<10％，粉碎后粒度<100目连续通入水蒸气45min进行水蒸气活化，在氮气保护下冷却至室温取出，所得活化料即为制备出的褐煤基活性焦。

经罗加强度方法测定得出所制备活性焦的强度为96.94％，且测得碘吸附值为366.3mg/g。

实施例4

一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，具体步骤为：

将含有27.5％沥青(<100目)与72.5％褐煤(干基灰分含量<5％、水分含量<10％，粉碎后粒度<100目)的混合料(百分比为沥青与褐煤分别占混合料的质量比)于粉碎机中充分粉碎、混合20s，然后将混合料模压成型，接着将成型的块状(条状)料放在马弗炉中在无氧条件下于600℃灼烧炭化1.5h，取出，即得到炭化料，然后将炭化料破碎成块状，放入井式炉中在氮气保护下加热至800℃，并以流速780L/h、连续通入水蒸气30min进行水蒸气活化，在氮气保护下冷却至室温取出，所得活化料即为制备出的褐煤基活性焦。

经罗加强度方法测定得出所得活性焦的强度为97.32％，且测得碘吸附值为327.6mg/g。

综上所述，本发明的一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法所制得的活性焦，其制备工艺比较简单，易于实现工业化生产，在工业脱硫脱硝用活性焦领域具有潜在的实际应用价值。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，包括：

将沥青和褐煤粉碎、混合，模压成型，在无氧条件下炭化，得到炭化料，将所得的炭化料破碎成块状，于惰性气氛保护下加热至700℃～1000℃，并连续通入水蒸气30min～90min进行水蒸气活化得到活化料，即为褐煤基活性焦。

2.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的沥青和褐煤的重量比例在20:80～40:60。

3.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的沥青和褐煤的重量比例在22.5:77.5～30:70。

4.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的沥青和褐煤粉碎后的粒度均小于100目。

5.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的炭化的温度为500℃～700℃，时间为0.5h～2.5h。

6.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气或惰性烟道气，活化气体为水蒸气。

7.如权利要求1所述的水蒸气活化法制备褐煤基活性焦的方法，其特征在于，所述的水蒸气的流速为600～900L/h。