石油渣油與焦油渣聯(lián)合制備活性炭和燃料油的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油渣油與焦油渣混合制備顆粒活性炭、燃料油的方法，所得活性炭具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構和巨大的比表面積，燃料油可用于工業(yè)鍋爐；本發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物利用領域。
【背景技術】
[0002]焦油渣是焦化廠焦油氨水澄清槽分離和粗苯工序再生器中產(chǎn)生的殘渣組成；對于年產(chǎn)焦炭250萬噸的焦化廠，每年可產(chǎn)生焦油渣1100頓；焦油渣揮發(fā)物中含有相當數(shù)量的多環(huán)芳烴，對人和動物有致癌作用，特別是其中的苯丙芘，是國際上公認的致癌物，危害極大；目前多數(shù)廠家都是堆放廠區(qū)，降雨會造成地下水污染；隨著電石渣中揮發(fā)分逸出，又會造成空氣污染；一些工廠通常是賣給附近居民做生活燃料，或作燒磚的燃料，大量廢氣排入大氣，造成嚴重污染；因此如何變廢為寶、化害為利，是一項緊迫的任務。
[0003]石油渣油是石油經(jīng)蒸餾加工后剩余的殘渣，其比率約占石油加工前的50%，由于渣油質(zhì)量差，雜質(zhì)和非理想組份含量高，加工難度大，致使渣油曾作為禍爐燃料被燒掉，不僅浪費有限資源，而且對環(huán)境造成了污染。
焦油渣和石油渣油中含有大量未燃盡的碳和煤焦油及輕質(zhì)組分；可作為制備活性炭、燃料油的優(yōu)質(zhì)材料；通過焦油渣和石油渣油的聯(lián)合配比，油質(zhì)組分根據(jù)相似相溶原理聚集到一起，可通過廉價、快捷的方法進一步加工，制取燃料油。
磷酸作為新型活化劑，能夠使許多含碳的物質(zhì)活化得到高比表面積的活性炭而受到世界各國的關注；目前對用低質(zhì)量的煤焦油渣和石油渣油提煉輕質(zhì)組分，剩余的殘渣進行磷酸-空氣聯(lián)合活化處理的方法未見報道；焦油渣和石油渣油制取活性炭一般都是以氫氧化鈉和氫氧化鉀等化學藥劑進行化學活化，但污染較大；而且從焦油渣里提取各種化工原料，成本較高，工藝復雜，回收企業(yè)較難掌握；本研究以煤焦油渣和石油渣油作為原料，用兩種原料配比的處理方法提煉燃料油，用空氣和磷酸進行聯(lián)合活化制備活性炭，為解決煤焦油渣和石油渣油再利用的問題提出一條很好的解決方案。
[0004]本發(fā)明以煤焦油渣和石油渣油為原料，采用兩種原料混合配比處理，提煉出輕質(zhì)組分用以制備符合工業(yè)爐窯燃燒的燃料油；剩余的殘渣可采用磷酸和空氣活化處理，制備高比表面的活性炭，將煤焦油渣和石油渣油作為一張寶貴的能源使用，達到變廢為寶、化害為利的目的；到目前為止，并沒有石油渣油與焦油渣聯(lián)合制取活性炭和燃料油的相關報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種以減壓蒸餾制取燃料油以及磷酸-空氣聯(lián)合活化焦油渣制取高比表面積活性炭的方法；包括以下步驟。
[0006]1.將焦油渣和石油渣油進行一定的配比混合，在一定溫度下進行減壓蒸餾，過濾，減壓蒸餾組分作為配制燃料油原料。
[0007]2.用溶劑溶解剩余的殘渣中可溶物，收集溶解物。
[0008]3.將以上的輕質(zhì)組分預與收集的油質(zhì)混合，加入5?30%的溶劑，溶劑分別為苯溶劑油、焦化廠洗油和蒽油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)；對溶劑進行攪拌及破碎，使之充分混合均勻，制得燃料油。
[0009]4.殘渣干燥后取出冷卻，加入磷酸浸潰。
[0010]5.磷酸浸潰后物質(zhì)在臥式炭化爐在空氣中進行活化，活化溫度為400-1000°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性；樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
[0011]6.對產(chǎn)品的粘度、密度、甲苯不溶物、發(fā)熱量、閃點和硫分進行分析檢測，并進行油品穩(wěn)定性實驗；通過調(diào)整添加劑的種類、用量，可以將焦油渣燃料油制成冷噴油或者熱噴油。
[0012]7.對活性炭比表面積和孔徑分布進行分析；調(diào)整活化劑配比、活化溫度、活化時間和浸潰溫度等條件，獲得制取不同比表面積和孔徑分布的活性炭。
[0013]重點解決的關鍵問題在于石油渣油與焦油渣的配比、磷酸活化劑的添加量、空氣活化溫度的確定；通過測定活性炭的氮氣吸附等溫線和二氧化碳吸附等溫線，分析活性炭的孔隙結(jié)構，并采用Boehm酸堿滴定法測定活性炭的表面官能團含量；獲得實驗條件對活性炭孔徑分布的影響。而且，活性炭的孔隙結(jié)構和表面化學性質(zhì)可以通過改變浸潰時磷酸濃度和活化溫度進行調(diào)控。
[0014]活性炭顆粒度可按要求分成100-320目，按級活化；制備的活性炭指標預期為匕表面積 800-3000m2/g。
[0015]制備燃料油的預期指標為:發(fā)熱量高于30MJ / kg ;閃點高于100°C。
[0016]本發(fā)明主要以石油渣油與焦油渣為原料，采用減壓蒸餾和根據(jù)石油渣油和焦油渣內(nèi)含有的油質(zhì)組分相似相溶原理，可提煉出燃料油。剩余組分(殘渣)通過磷酸-空氣聯(lián)合活化，制取活性炭；本研究為探索石油渣油和焦油渣制取燃料油及活性炭提供研究基礎。
【具體實施方式】
[0017]實施例1。
[0018]將焦油渣和石油渣油進行1:1配比混合，在350°C下進行減壓蒸餾，過濾，分離出輕質(zhì)組分作為配制燃料油原料。
[0019]將剩余殘渣收集，加入20%的溶劑，溶劑為苯溶劑油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，液固分離后將液體與上述輕質(zhì)組分混合。
[0020]將剩余的殘渣加入20%磷酸溶液浸潰2小時。
[0021]浸潰后的碳在空氣中用臥式炭化爐進行活化，活化溫度為820°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性。樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
實施例2。
[0022]將焦油渣和石油渣油進行1:3配比混合，在340°C下進行減壓蒸餾，過濾，分離出輕質(zhì)組分作為配制燃料油原料。
[0023]將剩余殘渣收集，加入10%的溶劑，溶劑為焦化廠洗油和蒽油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，液固分離后將液體與上述輕質(zhì)組分混合。
[0024]將剩余的殘渣加入30%磷酸溶液浸潰6小時。
[0025]浸潰后的碳在空氣中用臥式炭化爐進行活化，活化溫度為800°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性。樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
[0026]實施例3。
[0027]將焦油渣和石油渣油進行3:1配比混合，在350°C下進行減壓蒸餾，過濾，分離出輕質(zhì)組分作為配制燃料油原料。
[0028]將剩余殘渣收集，加入20%的溶劑，溶劑為焦化廠洗油和18烷基聚氧乙烯醚，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，液固分離后將液體與上述輕質(zhì)組分混合。
[0029]將剩余的殘渣加入15%磷酸溶液浸潰4小時。
[0030]浸潰后的碳在空氣中用臥式炭化爐進行活化，活化溫度為800°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性。樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
[0031]實施例4。
[0032]將焦油渣和石油渣油進行1:2配比混合，在340°C下進行減壓蒸餾，過濾，分離出輕質(zhì)組分作為配制燃料油原料。
[0033]將剩余殘渣收集，加入15%的溶劑，溶劑為焦化廠洗油和蒽油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，液固分離后將液體與上述輕質(zhì)組分混合。
[0034]將剩余的殘渣加入20%磷酸溶液浸潰2小時。
[0035]浸潰后的碳在空氣中用臥式炭化爐進行活化，活化溫度為840°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性。樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
[0036]實施例5。
[0037]將焦油渣和石油渣油進行2:1配比混合，在340°C下進行減壓蒸餾，過濾，分離出輕質(zhì)組分作為配制燃料油原料。
[0038]將剩余殘渣收集，加入15%的溶劑，溶劑為蒽油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，液固分離后將液體與上述輕質(zhì)組分混合。
[0039]將剩余的殘渣加入20%磷酸溶液浸潰4小時。
[0040]浸潰后的碳在空氣中用臥式炭化爐進行活化，活化溫度為830°C，冷卻后用去離子水洗滌至中性。樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭。
【主權項】
1.將焦油渣和石油渣油進行一定的配比混合，在一定溫度下進行減壓蒸餾，過濾，減壓蒸餾組分作為配制燃料油原料；用溶劑溶解剩余的殘渣中可溶物，收集溶解物；將以上的輕質(zhì)組分預與收集的油質(zhì)混合，加入5?30%的稀釋劑，10?60%的穩(wěn)定分散劑，稀釋劑分別為苯溶劑油、焦化廠洗油和蒽油，溶解油質(zhì)中的浙青質(zhì)，對溶劑進行攪拌及破碎，使之充分混合均勻，制得燃料油；殘渣干燥后取出冷卻，加入磷酸進行活化；磷酸活化后物質(zhì)在臥式炭化爐在空氣中進行活化，活化溫度為400-100(TC，冷卻后用去離子水洗滌至中性；樣品在120°C下焙燒干后，制得顆粒狀活性炭；對產(chǎn)品的粘度、密度、甲苯不溶物、發(fā)熱量、閃點和硫分進行分析檢測，并進行油品穩(wěn)定性實驗；通過調(diào)整添加劑的種類、用量，可以將焦油渣燃料油制成冷噴油或者熱噴油；對活性炭比表面積和孔徑分布進行分析；調(diào)整活化劑配比、活化溫度、活化時間和浸潰溫度等條件，獲得制取不同比表面積和孔徑分布的活性炭。
2.根據(jù)權利I要求所述的一種石油渣油與焦油渣混合制備顆?；钚蕴?、燃料油，其特征在于石油渣油與焦油渣的配比關系、活化劑的添加量、活化溫度的確定；活性炭的孔隙結(jié)構和表面化學性質(zhì)可以通過改變浸潰時磷酸濃度、活化時間和活化溫度進行調(diào)控。
3.根據(jù)權利I要求所述的一種石油渣油與焦油渣混合制備顆?；钚蕴?、燃料油，其特征在于石油渣油與焦油渣的配比關系、活化劑的添加量、活化溫度的確定；活性炭的孔隙結(jié)構和表面化學性質(zhì)可以通過改變浸潰時磷酸濃度、活化時間和活化溫度進行調(diào)控。
4.根據(jù)權利I要求通過粘度、密度、甲苯不溶物、發(fā)熱量、閃點和硫分等測定儀器，測定燃料油的燃燒性能，改變石油渣油與焦油渣的配比關系、稀釋劑和分散劑的添加量，得到符合工業(yè)爐窯燃燒的燃料油。
5.根據(jù)權利2要求所述的一種石油渣油與焦油渣混合制備顆?；钚蕴?、燃料油的方法，其特征在于制備顆粒活性炭、燃料油，按級活化；制備的活性炭指標預期為:比表面積800-3000m2/g ;制備燃料油的預期指標為:發(fā)熱量高于30MJ / kg ;閃點高于100°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石油渣油與焦油渣混合制備顆?；钚蕴俊⑷剂嫌偷姆椒?所得活性炭具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構和巨大的比表面積，燃料油可用于工業(yè)鍋爐?；钚蕴孔鳛橐环N多孔炭材料可應用于氣體和液體的精制、分離以及水處理和空氣凈化方面等。同時，本發(fā)明通過控制石油渣油與焦油渣配比關系，降低其中油質(zhì)的粘度，溶解其中的瀝青質(zhì)，同時添加穩(wěn)定劑和分散劑，可以使焦油渣和石油渣油所含的油質(zhì)充分混合，達到制備燃料油的目的。利用空氣-磷酸聯(lián)合活化制備燃料油剩余后的殘渣，獲得不同比表面積和孔徑分布的活性炭。本發(fā)明利用焦油渣、石油渣油作為原料，可達到廢物利用，變廢為寶的目的，并可減少環(huán)境污染。
【IPC分類】C01B31-12, C10G1-00
【公開號】CN104556029
【申請?zhí)枴緾N201410794351
【發(fā)明人】趙海, 劉俊清, 董興, 隋順康, 陶冶丞, 裴國龍, 潘鴻, 牟春鑫
【申請人】沈陽工程學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月21日