一種石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，涉及一種利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法；該方法包括如下步驟：(1)對含油污泥進行預(yù)干燥；(2)將所得的含油污泥與石油焦混合均勻；(3)將混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物粉碎、研磨、篩分；(4)將所得混合物料浸漬于復(fù)合活化劑溶液中，浸漬后烘干；(5)將得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中預(yù)活化；(6)將所得的產(chǎn)物置于高溫反應(yīng)爐中繼續(xù)活化，隨爐冷卻至常溫；(7)將所得活化產(chǎn)物加入鹽酸或硫酸溶液中浸泡后使用蒸餾水進行洗滌得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品干燥得到多孔碳材料。本發(fā)明既能資源化利用石油焦和含油污泥，又能夠制備出高吸附性能的多孔碳材料。
【專利說明】—種石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體地，涉及一種利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，用于石油石化企業(yè)石油焦以及含油污泥的回收利用。
【背景技術(shù)】
[0002]含油污泥是石油開采、運輸、煉制及含油污水處理等作業(yè)過程中產(chǎn)生的含油固體廢棄物。具有含水量高、體積大，成分復(fù)雜、處理難度大，有害成分多數(shù)超過排放標準，含有較高的熱值等特點。目前含油污泥的處理方法主要有:
(I)、濃縮干化技術(shù)
含油污泥的濃縮方法主要有重力、氣浮和離心濃縮法。其中最為常用的是重力濃縮法，即利用水的比重大于油從而沉到下層分離出部分水。根據(jù)是否加料，重力濃縮的又分為加藥濃縮和自然濃縮，很明顯加藥濃縮可以減短濃縮的時間，減少油泥的含水量和體積。我國多采用的是自然濃縮法，由于該方法的成本低，操作簡單但操作時間明顯很長，主要的設(shè)備為干化床或污泥池。
[0003](2)、高溫處理技術(shù)
高溫處理技術(shù)是把含水較多的含油污泥加熱到一百度以上，在一個分離塔中進行閃蒸分離操作。低沸點的水分和烴類從塔頂出來經(jīng)過冷凝后分別進行回收，重組分烴類和無機雜質(zhì)從塔底脫除，達到粗分的目的。
[0004]⑶、溶劑萃取分 離技術(shù)
該方法主要是指利用化學溶劑來萃取出油泥中的原油，主要工藝過程為污泥在化油池中經(jīng)初步分離后，油水等液態(tài)流體進入萃取裝置，將其中的油分離出來，作為燃料用油。提取原油后的污泥和水進入離心脫水裝置進行脫水，分離出的污泥用作型煤的燃料。其優(yōu)點是油、水、泥都能得到有效利用，且用于萃取的溶劑化學性質(zhì)穩(wěn)定，可循環(huán)利用。缺點是:流程長，工藝復(fù)雜，只適用于含大量難以降解的有機物石油污泥。目前超臨界液態(tài)CO2萃取劑及超臨界流體萃取(SPE)技術(shù)的開發(fā)是含油污泥的溶劑萃取新的研究方向。
[0005](4)、生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)的機理是利用微生物對含油污泥進行降解，將其中的烴類有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水，這種方法根據(jù)處理方式又可分為地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)器法。在我國該技術(shù)還處于起步階段有較大的發(fā)展前景和發(fā)展空間。
[0006](5)、含油污泥的深度催化焦化技術(shù)
由于含油污泥中含有較多的原油，以礦物油重質(zhì)組分居多(焦化材料的良好原料)。該方法處理過程的實質(zhì)就是對油泥進行深度的熱解處理即重質(zhì)油的裂解和縮合過程。該法具有操作簡單，處理徹底、油回收率高的優(yōu)點有利于推廣。
[0007]石油焦是石油煉制過程中的最終副產(chǎn)物，隨著世界范圍內(nèi)重質(zhì)原油的供應(yīng)不斷增加，石油深度轉(zhuǎn)化的不斷加強，石油焦產(chǎn)量在平穩(wěn)增長。石油焦目前大多作為煉鋁工業(yè)燃料燃燒，價值低，且加工深度低。石油焦具有灰分少、碳氫比高、價格低廉等特點，并且石油焦經(jīng)過一些簡單的處理加工就能制備出多種高比表面積、高吸附能力的高性能活性炭。成本低、收率高工藝簡單、易于產(chǎn)業(yè)化這些特點使得石油焦是一種優(yōu)質(zhì)的活性炭制備先驅(qū)體。但是石油焦結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶度高，石墨化程度高，活化時的均一性不高，是制備多孔碳材料的影響因素之一。
[0008]多孔碳材料是一種可用于氣相和液相吸附的多孔大比表面積材料，它可以是各種富含碳的煤質(zhì)或木質(zhì)材料經(jīng)過高溫熱解作用后的得到的材料，具有多孔、大比表面家和強吸附性能的特點。由于其具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及特殊的表面性質(zhì)，因此它是一種優(yōu)良的吸附劑，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于化工工業(yè)、石油工業(yè)、食品加工、環(huán)境保護、冶金、醫(yī)療、軍事等各個領(lǐng)域。
[0009]各種炭材料主要是通過炭化和活化兩個階段來制成多孔碳材料的。活化的方法分為物理活化、化學活化、物理化學活化和催化活化，其中物理活化和化學活化最為常用。
[0010](I)、炭化
炭化是原料去除有機揮發(fā)成分，得到具有一定強度適合活化過程的碳素體。其本質(zhì)是有機物的熱解反應(yīng)過程。炭化過程可以分為三個階段，第一階段在400°c以前，以脫水脫氣為主，此階段雖然發(fā)生脫水脫氣等一次分解反應(yīng)，但-O-鍵不分解，此階段煤質(zhì)本身并未發(fā)生變化。第二階段主要以熱分解為主，在這階段，煤的大量官能團、脂肪側(cè)鏈斷裂，氧以水、二氧化碳、一氧化碳等形式產(chǎn)生，脫去揮發(fā)組分，并且在這階段中芳香族化合物之間形成鍵、結(jié)合形成煤焦油，這一階段在600~700°C左右完成。第三階段主要是脫氫反應(yīng)為主，在這階段大量芳烴發(fā)生脫氫聚合，使得芳烴結(jié)構(gòu)不斷增大，碳數(shù)增加，最終形成聚合芳烴環(huán)平面狀分子結(jié)構(gòu)，即石墨微晶結(jié)構(gòu)。
[0011](2)、活化 ①物理活化`
物理活化法通常使用氧化性氣體如水蒸氣、二氧化碳、氧氣、空氣等氣體催化劑對炭化后的原料進行活化，使得原料中的碳原子部分被氧化、氣化，通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔等作用，從而形成發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)。
[0012]②化學活化法
化學活化法是把活化劑加入到原料中，然后加熱到一定溫度使原料炭化和活化，從而制備活性炭。常用的活化劑有氫氧化鉀、氫氧化鈉、磷酸、氯化鋅等。
[0013]目前在國外如美國由于發(fā)展較早，環(huán)境要求也要嚴格對于含油污泥早已達到了產(chǎn)業(yè)化處理的水準，具有豐富的管理和設(shè)計經(jīng)驗，而在我國含油污泥處理起步較晚和國外相比差距很大。而對于石油焦在美國和日本已研制出利用石油焦制備出比表面積達3000m2/g的超級活性炭，并且早已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，相對于國內(nèi)，雖然也可以制備出同樣高比表面積的活性炭但是在用KOH化學活化法的前提下實現(xiàn)的，而且是用高堿碳比，也只局限于在實驗室。由于KOH的強腐蝕性、高成本這種方法要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有很大的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，發(fā)揮石油焦與含油固體廢物協(xié)同作用，從而實現(xiàn)二者的資源化和無害化利用，同時制備具有較大比較面積的窄孔徑分布的多孔碳材料。[0015]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，依次包括如下步驟:
(1)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10%；
(2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:1~5混合均勻；
(3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至50~200目；
(4)、將步驟3所得混合物料浸潰于復(fù)合活化劑溶液中，常溫下浸潰12~24h后，然后取出放入鼓風干燥箱中，在110°C烘干至恒重；
(5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以2~20°C/min的速度升溫至300~500°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間0.5~4h，冷卻后取出；
(6)、將步驟5所得的產(chǎn)物置于高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以2~20°C/min的速度升溫至活化溫度600~900°C，并在最終活化溫度下保溫0.2~6h，隨爐冷卻至常溫；
(7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為5~15%的鹽酸或硫酸溶液中并浸泡2h，而后使用70~80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具備如下優(yōu)勢:
1、二者共熱解，既能資源化利用石油焦和含油污泥，又能夠制備出高吸附性能的多孔碳材料。
[0017]2、石油焦與含油污泥共熱解制備出的多孔碳產(chǎn)品吸附性能明顯高于單獨處理的石油焦或者含有污泥。二者的混合熱解過程對多孔碳產(chǎn)品吸附性能的提高是有利的。
[0018]3、由于石油焦可以彌補含油污泥熱值低的缺陷，而含油污泥可以作為石油焦活化制備多孔碳的粘結(jié)劑，使炭質(zhì)骨料與活化劑潤濕、粘合，且含油污泥中富含的有機質(zhì)很有可能促進石油焦炭化活化過程。二者共熱解產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)能促使產(chǎn)品的性能更好，對多孔碳材料成孔機理作用影響顯著。
[0019]4、本發(fā)明采用含油污泥熱解部分低含氧量的煙氣為預(yù)氧化提供氧分，使得石油焦以及污泥混合物顆粒的表面活性增加，活化作用更容易深入到原料顆粒內(nèi)部，制得多孔碳材料孔隙發(fā)達。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為含油污泥和石油焦共熱解制備多孔碳材料的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，依次包括如下步驟:
(I)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10% ；
所述的污泥預(yù)干燥可以在烘箱中進行，溫度控制80~120°C，干燥時間24~48h，此時含油污泥中絕大部分水分轉(zhuǎn)化成為水蒸氣；
(2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:1~5混合均勻；
所用石油焦為石油煉制過程中，經(jīng)焦化裝置裂解焦化而產(chǎn)生的黑色固體產(chǎn)物；
(3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至50~200目；
(4)、將步驟3所得混合物料浸潰于復(fù)合活化劑溶液中，常溫下浸潰12~24h后，然后取出放入鼓風干燥箱中，在110°C烘干至恒重；
所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:1~5 ;
所述復(fù)合活化劑選自氯化鋅、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀和氯化鉀組成的一組物質(zhì)中的一種或幾種；
所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20 ;
(5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以2~20°C /min的速度升溫至300~500°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間0.5~4h，冷卻后取出；
在該過程中產(chǎn)生干餾氣，將干餾氣進行冷卻回收；
所述的惰性氣體可以是氮氣、氬氣或氦氣；
(6)、將步驟5所得的產(chǎn)物置于高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以2~20°C/min的速度升溫至活化溫度600~900°C，并在最終活化溫度下保溫0.2~6h，隨爐冷卻至`常溫；
所述的惰性氣體可以是氮氣、氬氣或氦氣；
(7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為5~15%的鹽酸或硫酸溶液中并浸泡2h，而后使用70~80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。
[0022]以下為石油焦與含油污泥共熱解生產(chǎn)活性炭材料的實施例，所用原料均為勝利油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含油污泥以及京博石化科技有限公司焦化裝置生產(chǎn)的石油焦:
實施例一
利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，依次包括如下步驟:
(1)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10%；
所述的污泥預(yù)干燥可以在烘箱中進行，溫度控制110°c，干燥時間24h，此時含油污泥中絕大部分水分轉(zhuǎn)化成為水蒸氣；
含油污泥含水率為47.0%，含油率35.80%,固含率17.40%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:1混合均勻；
所用石油焦為石油煉制過程中，經(jīng)焦化裝置裂解焦化而產(chǎn)生的黑色固體產(chǎn)物，其灰分含量為0.66%，揮發(fā)分含量10.60%，水分0.80%,固定碳含量為87.87%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至100目；
(4)、將步驟3所得混合物料浸潰于活化劑溶液中，常溫下浸潰24h后，取出后放入鼓風干燥箱中，在110°c烘干至恒重；
所述的混合物料與活化劑按照質(zhì)量比為1:3 ;
所述活化劑選用氫氧化鉀；
所述的活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20 ；
(5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以5°C /min的速度升溫至500°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間2h，冷卻后取出；
在該過程中產(chǎn)生干餾氣，將干餾氣進行冷卻回收；
所述的惰性氣體為氮氣；
(6)、將步驟5所得的產(chǎn)物繼續(xù)在高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以10°C/min的速度升溫至活化溫度700°C，并在最終活化溫度下保溫3h，隨爐冷卻；
所述的惰性氣體為氮氣；
(7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸溶液中并浸泡2h，而后使用80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。
[0023]制得的多孔碳材料的吸附性能根據(jù)碘吸附值以及苯吸附值測定來評價，所得多孔碳材料的碘吸附值為1034mg/g,`苯吸附值為837mg/g。
[0024]實施例二
利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，依次包括如下步驟:
(1)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10%；
所述的污泥預(yù)干燥可以在烘箱中進行，溫度控制110°c，干燥時間24h，此時含油污泥中絕大部分水分轉(zhuǎn)化成為水蒸氣；
含油污泥含水率為47.0%，含油率35.80%,固含率17.40%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:3混合均勻；
所用石油焦為石油煉制過程中，經(jīng)焦化裝置裂解焦化而產(chǎn)生的黑色固體產(chǎn)物，其灰分含量為0.66%，揮發(fā)分含量10.60%，水分0.80%,固定碳含量為87.87%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至180目；
(4)、將步驟3所得混合物料浸潰于復(fù)合活化劑溶液中，常溫下浸潰24h后，取出后放入鼓風干燥箱中，在110°C烘干至恒重；
所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:3 ;
所述復(fù)合活化劑選用氫氧化鉀與碳酸鉀，二者質(zhì)量比為8:2 ；
所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20 ；
(5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以15°C /min的速度升溫至400°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間lh，冷卻后取出；
在該過程中產(chǎn)生干餾氣，將干餾氣進行冷卻回收；所述的惰性氣體為氮氣；
(6)、將步驟5所得的產(chǎn)物繼續(xù)在高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以10°C/min的速度升溫至活化溫度900°C，并在最終活化溫度下保溫1.5h，隨爐冷卻；
所述的惰性氣體為氮氣；
(7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為15%的鹽酸溶液中并浸泡lh，而后使用80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。
[0025]制得的多孔碳材料的吸附性能根據(jù)碘吸附值以及苯吸附值測定來評價，所得多孔碳材料的碘吸附值為960mg/g,苯吸附值為526mg/g。
[0026]實施例三
利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，依次包括如下步驟:
(1)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10%；
所述的污泥預(yù)干燥可以在烘箱中進行，溫度控制110°c，干燥時間24h，此時含油污泥中絕大部分水分轉(zhuǎn)化成為水蒸氣；
含油污泥含水率為47.0%，含油率35.80%,固含率17.40%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:1混合均勻；
所用石油焦為石油煉制過程中，經(jīng)焦化裝置裂解焦化而產(chǎn)生的黑色固體產(chǎn)物，其灰分含量為0.66%，揮發(fā)分含量10.60%，水分0.80%,固定碳含量為87.87%，均為質(zhì)量分數(shù)；
(3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至200目；
(4)、將步驟3所得混合物料浸潰于復(fù)合活化劑溶液中，常溫下浸潰24h后，取出后放入鼓風干燥箱中，在110°C烘干至恒重；
所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:4 ；
所述復(fù)合活化劑選用氫氧化鉀與氯化鉀，二者質(zhì)量比為8:2 ；
所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20 ;
(5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以5°C/min的速度升溫至500°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間2h，冷卻后取出；
在該過程中產(chǎn)生干餾氣，將干餾氣進行冷卻回收；
所述的惰性氣體為氮氣；
(6)、將步驟5所得的產(chǎn)物繼續(xù)在高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以5°C/min的速度升溫至活化溫度780V，并在最終活化溫度下保溫2h，隨爐冷卻；
所述的惰性氣體為氮氣；
(7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸溶液中并浸泡lh，而后使用80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。[0027]制得的多孔碳材料的吸附性能根據(jù)碘吸附值以及苯吸附值測定來評價，所得多孔碳材料的碘吸附值為1821mg/g,苯 吸附值為918mg/g。
【權(quán)利要求】
1.一種利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，以石油焦和含油污泥為原料，其特征在于，依次包括如下步驟: (1)、對含油污泥進行預(yù)干燥，以除去部分水分，使含油污泥含水率小于10%； (2)、將步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比1:1~5混合均勻； (3)、將步驟2混合均勻所得的含油污泥與石油焦混合物在粉碎機中進行粉碎，然后在電子磨粉機中進行研磨，篩分至50~200目； (4)、將步驟3所得混合物料浸潰于復(fù)合活化劑溶液中，常溫下浸潰12~24h后，然后取出放入鼓風干燥箱中，在110°C烘干至恒重； (5)、將步驟4得到的混合物置于低溫反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下，以2~20°C/min的速度升溫至300~500°C進行預(yù)活化，預(yù)活化時間0.5~4h，冷卻后取出； (6)、將步驟5所得的產(chǎn)物置于高溫反應(yīng)爐中惰性氣體保護下繼續(xù)活化，以2~20°C/min的速度升溫至活化溫度600~900°C，并在最終活化溫度下保溫0.2~6h，隨爐冷卻至常溫； (7)、將步驟6所得冷卻至常溫的活化產(chǎn)物加入質(zhì)量百分比濃度為5~15%的鹽酸或硫酸溶液中并浸泡2h，而后使用70~80°C的蒸餾水進行洗滌，直至濾液呈中性，得到固體產(chǎn)品，將固體產(chǎn)品放在鼓風干燥箱中110°C下干燥2h得到最終產(chǎn)品，即石油焦與含油污泥共熱解制備的多孔碳材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:在步驟(5)過程中產(chǎn)生干餾氣，將干餾氣進行冷卻回收。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:步驟(4)中，所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:1~5 ;所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:所述復(fù)合活化劑選自氯化鋅、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀和氯化鉀組成的一組物質(zhì)中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:所述的污泥預(yù)干燥在烘箱中進行，溫度控制80~120°C，干燥時間24~48h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:步驟(5)和步驟(6)所述的惰性氣體均為氮氣、氬氣或氦氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于: 步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比為1:1; 所述的混合物料與活化劑按照質(zhì)量比為1:3 ; 所述活化劑選用氫氧化鉀； 所述的活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比為1:3 ; 所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:3 ; 所述復(fù)合活化劑選用氫氧化鉀與碳酸鉀，二者質(zhì)量比為8:2 ； 所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于: 步驟I所得的含油污泥與石油焦按質(zhì)量比為1:1; 所述的混合物料與復(fù)合活化劑按照質(zhì)量比為1:4 ； 所述復(fù)合活化劑選用氫氧化鉀與氯化鉀，二者質(zhì)量比為8:2 ； 所述的復(fù)合活化劑溶液的配制方法如下:以水作為溶劑，乙醇作助溶劑，水:乙醇:活化劑的質(zhì)量比為10:1:20。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9所述的利用石油焦與含油污泥共熱解制備多孔碳的方法，其特征在于:步驟(5)和步驟(6)所述的惰性氣體為氮氣。
【文檔編號】C01B31/12GK103553040SQ201310568960
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】侯影飛, 郭寧, 谷雅雅 申請人:中國石油大學(華東)