CN1189453A

CN1189453A - 石油沥青基活性炭及其制备方法

Info

Publication number: CN1189453A
Application number: CN97101542A
Authority: CN
Inventors: 董兆德; 全瀛寰; 高利平; 侯胜秀
Original assignee: Dushanzi Petrochemical Plant of Xinjiang Petroleum Administration Bureau
Current assignee: Dushanzi Petrochemical Plant of Xinjiang Petroleum Administration Bureau
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-05
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: CN1076006C

Abstract

本发明中活性炭是由以石油沥青制成的石油焦、碳质孔径结构调变剂和粘结剂组成。石油焦经粉碎过筛后,与碳质孔径结构调变剂以及粘结剂按配比混合,经搅拌捏和、成型、炭化、活化等工序制成活性炭,该活性炭吸附性能好,可用于各种水处理和空气净化。该方法原料价廉易得,制备过程对环境的污染小。

Description

石油沥青基活性炭及其制备方法

本发明涉及一种活性炭及其制备方法，特别是以石油沥青为原料制备的活性炭及其制备方法。

活性炭在工农业生产中及日常生活中广泛应用，制造活性炭原料多种多样，其中包括煤质炭、木质炭和石油沥青质炭。中国专利申请号为93120049.0和93120925.0，两个专利申请的发明名称均为“活性炭制备方法”。申请号93120049.0专利申请公开的主要技术特征是在于将破碎成粉状的沥青与助挤剂、粘合剂等混匀成型，经抗熔化、碳化和活化处理后，即可得到活性炭产品。申请号93120925.0专利申请公开的主要技术特征在于将破碎成粉状的沥青，经抗熔化后与助挤剂、粘合剂等混匀成型；然后进行炭化和活化处理即可得到活性炭产品。上述两个专利申请都先后采用了抗熔化工序，即物料要在氧化性气氛中逐渐升温，升温速度0.1℃-1℃/分钟。这在工业生产中很难控制，在工业化装置上生产较为困难，另外沥青在炭化、活化工序时，在高温下，排出许多轻质烃类及有害物质不利于环保。

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，利用炼油厂现有的加工装置，提供一种工艺简单、操作方便、污染小、产品性能优良的活性炭及其制造方法。

本发明的技术特征在于：该活性炭是由石油沥青制成的石油焦、碳质孔径结构调变剂和粘结剂组成，各组份的重量％含量如下：

石油焦 30 ％～ 80％

碳质孔径结构调变剂 0％～ 30％

粘结剂 10％～ 35％

上面所述的石油焦是由石油沥青制成，石油沥青中各组份的重量％含量分别是；

饱和烃 10％～ 70％

芳香烃 20％～ 50％

胶质 5％～ 30％

沥青质 0.1％～ 2.5％

所述的碳质孔径结构调变剂是煤、石墨、淀粉、木炭。

所述的粘结剂是石油沥青或煤焦油，其组成为芳烃+胶质+沥青质的总含量在45％-70％，水分小于5％。

石油沥青基活性炭的制备方法依次包括下述步骤：

A.预炭化工序，将石油沥青即工业上称之为减压渣油或乙烯裂解渣油、催化油浆、抽出油等，经延迟焦化工艺生成石油焦；

B.石油焦磨粉、过筛；

C.按配比将石油焦、碳质孔径结构调变剂和粘结剂混合、搅拌、捏和；

D.经成型机成型、晾干；

E.在炭化炉中炭化；

F.在活化炉中通入活化介质活化。

上面所述的延迟焦化工艺，工艺条件为：

加热炉出口温度 490℃ ～ 510℃

焦炭塔上部温度 415℃ ～ 420℃

焦炭塔下部温度 480℃ ～ 490℃

焦炭塔压力 0.2MPa ～ 0.25MPa

所述的石油焦磨粉、粒度应小于100目，最好小于160目。

所述的石油焦与碳质孔径调变剂以及粘结剂的混合、搅拌、捏和过程中加入捏和料重量的0％～6％的水。

上面所述的捏和料在成型机上成型1～5次，成型料晾干10分钟～40分钟。

所述的炭化工序，炭化温度400℃～650℃。

炭化时间以炭化样的水容量的20％～45％来控制，最好是25％～35％。

所述的活化工序，活化温度800℃～1000℃，活化介质可以是水蒸汽或二氧化碳。活化时间由烧失率确定，一般烧失率控制在60％～70％即可。

采用本发明的方法制备的活性炭产品，其规格如下：

比表面积为500m²/g～1200m²/g，孔容0.45cm³/g～0.gcm³/g，强度为85％～98％，灰分小于5％。

本发明采用石油沥青预炭化工序，即用石油沥青经延迟焦化工艺，制得石油焦，经粉碎后与孔径调变剂，粘结剂和水混匀成型，后经炭化、活化等步骤而制成活性炭。该工艺直接采用现有的延迟焦化工艺与设备，充分利用炼油厂的价廉易得的石油焦，工艺简单、污染低、成型方便、易于工业化生产并避免了沥青在抗熔化工序和炭化、活化工序中发生分解反应而产生轻质石油组份及有害物质，造成环境污染。由于配方中含有孔径调变剂，所以该活性炭可以更好地控制孔径大小，可针对不同的需求，而生产所需孔径的活性炭，特别适用于水质处理和空气净化，如印染污水处理、电镀废水处理、石化污水处理、城市污水处理、饮用水净化。

实施例1

以石油化工混合沥青为原料，混合沥青组成是饱和烃44.04％，芳烃25.99％，胶质29.03％，沥青质0.74％，密度为0.9547g/cm³，经炼油厂延迟焦化工艺加工装置，混合沥青经热裂解反应和缩合、聚合反应，分别产生C₁-C₄气体组分以及汽油、柴油、蜡油和石油焦，延迟焦化工艺条件为：加热炉出口温度500℃，焦炭塔顶部温度417.5℃，焦炭塔底部温度486.5℃，焦炭塔底压力0.30MPa，石油焦性质为挥发份9.2％，灰分0.42％。

将石油焦7Kg破碎过200目筛与煤3Kg，沥青4Kg，水0.7Kg混合、搅拌、捏和。将捏和料先通过直径3.0mm的成型机成型二次，然后再在直径1.8mm模具上挤压二次成型，成型后将成型料晾干30分钟后，进行炭化，炭化温度为500℃，炭化时间7.5小时，然后进行活化工序，活化温度920℃，活化介质为水蒸汽，活化时间5小时。

产品性能表：

堆积比重 0.404g/cm³ 灰分 4.14％

强度 87％碘值 917.5mg/g

亚甲基兰 165.3mg/g CCL₄ 45.3％

实施例2

以炼油厂减压渣油为原料，其组成为饱和烃55.92％，芳烃25.20％，胶质18.47％，沥青质为0.41％，密度为0.9538g/cm³，经炼油厂延迟焦化工艺加工装置，减压渣油经热裂解反应和缩合、聚合反应，分别产生C₁-C₄气体组份及汽油、柴油、蜡油和石油焦，延迟焦化工艺条件为：加热炉出口温度500℃，焦炭塔顶部温度417.5℃，焦炭塔底部温度486.5℃，焦炭塔底压力为0.30MPa，石油焦性质为挥发份10.5％，灰份0.3％。

将石油焦8Kg破碎过200目筛，与煤2Kg，煤焦油3Kg在捏和机上捏和均匀，将捏和料在直径3.0mm的成型机上成型二次，然后再在直径1.8mm模具上挤压二次成型，成型料晾干20分钟后，进行炭化，炭化温度为480℃，然后进行活化工序，活化温度为900℃，时间4.5小时，其产品性能为：

堆积比重 0.442g/cm³ 灰分 4.14％

亚甲基兰 128.8mg/g 强度 87.8％

碘值 890.4mg/g

实施例3

以炼油厂减压渣油为原料，其组成为饱和烃56.04％，芳烃为23.24％，胶质20.42％，沥青质为0.30％，密度为0.9557g/cm³，经炼油厂延迟焦化工艺加工装置，减压渣油经热裂解反应和缩合、聚合反应，分别产生C₁-C₄气体组份及汽油、柴油、蜡油和石油焦，延迟焦化工艺条件为：加热炉出口温度500℃，焦炭塔顶部温度为417.5℃，焦炭塔底部温度为487℃，焦炭塔底压力为0.299MPa，石油焦性质为挥发份9.5％，灰份为0.39％。

将石油焦8.5kg破碎过200目筛，与木炭粉1.5Kg，煤焦油3.0Kg，加水0.5Kg在捏和机上捏和均匀，将捏和料在直径4.5mm成型机上经三次成型，成型料晾干10分钟后，进行炭化，炭化温度490℃，然后进行活化，活化温度920℃，时间4h，其产品性能为：

堆积比重 0.434g/cm³ 灰份 2.95％

CCL₄ 66.5％碘值 992.6mg/g

亚甲兰吸付值 187.6mg/g 强度 88.5％

Claims

1.一种石油沥青基活性炭，其特征在于该活性炭是由石油沥青制成的石油焦，碳质孔径结构调变剂和粘结剂所组成，各组份的重量％含量如下：

石油焦 30％～ 80％

碳质孔径结构调变剂 0％～ 30％

粘结剂 10％～ 35％

2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于该活性炭所用的石油焦，是由石油沥青制成，石油沥青中各组份含量分别是(重量％)：

饱和烃 10％～ 70％

芳香烃 20％～ 50％

胶质 5％～ 30％

沥青质 0.1％～ 2.5％

3.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于该活性炭所用的碳质孔径结构调变剂是煤或石墨、淀粉、木炭。

4.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于该活性炭所用的粘结剂是石油沥青或煤焦油。

5.根据权利要求4所述的活性炭，其特征在于所用的粘结剂的芳烃+胶质+沥青质的总含量在45％～70％，水份小于5％。

6.一种石油沥青基活性炭的制备方法，其特征依次包括下述步骤：

A.预炭化工序，将石油沥青即工业上称为减压渣油或乙烯裂解渣油、催化油浆、抽出油等，经延迟焦化工艺制成石油焦；

B.石油焦磨粉、过筛；

C.按配比将石油焦，碳质孔径结构调变剂和粘结剂混合、搅拌、捏和；

D.经成型机成型、晾干；

E.在炭化炉中炭化；

F.在活化炉中通入活化介质活化。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于延迟焦化工艺条件为；

加热炉出口温度 490℃ ～ 510℃

焦炭塔上部温度 415℃ ～ 420℃

焦炭塔下部温度 480℃ ～ 490℃

焦炭塔压力 0.2MPa ～ 0.25MPa

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于石油焦磨粉后，过100目以下筛。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于石油焦粉料与碳质孔径调变剂以及粘结剂混合、捏和过程中，加入0％～6％的水。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于捏和料在成型机上成型1-5次，成型料晾干10分钟-40分钟。

11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于炭化条件为炭化温度400℃～650℃。

12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于活化条件是：活化温度800℃～1000℃。最好是850℃～950℃，活化介质可以是水蒸汽或二氧化碳。