一種用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于回收有機(jī)溶劑的活性炭的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，有機(jī)溶劑的使用數(shù)量越來越大，而廣泛使用的苯、 甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑屬于致癌物，無論揮發(fā)在室內(nèi)還是室外，都會給人體帶來危害，因 此，針對有機(jī)溶劑的回收研究是極有意義的。目前，利用活性炭作為固體吸附劑用于大量回 收有機(jī)溶劑是現(xiàn)有發(fā)展的主要技術(shù)。
[0003] 活性炭根據(jù)來源可分為木質(zhì)活性炭和煤質(zhì)活性炭，其中，煤質(zhì)活性炭的原料煤來 源豐富，生產(chǎn)成本低，應(yīng)用較為廣泛。一般來說，腐植煤中泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤都可作為 生產(chǎn)煤質(zhì)活性炭的原料煤，但由于原料煤性質(zhì)不同，不同煤種生產(chǎn)的活性炭性質(zhì)差別很大， 其適用領(lǐng)域也不相同。
[0004] 有研究發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)工藝基本相同的條件下，煤基活性炭孔結(jié)構(gòu)類型主要由煤本 身的性質(zhì)決定:煙煤加熱時會產(chǎn)生燒結(jié)和膨脹，可制備中孔發(fā)達(dá)的活性炭，主要用于液相脫 色和較大孔隙的催化劑載體;無煙煤由于其反應(yīng)性能差，活化周期產(chǎn)長，得到的產(chǎn)品微孔發(fā) 達(dá)，孔容大，主要用于凈水和中低壓吸附儲氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用煙煤和無煙煤混合的原料煤制備中孔發(fā)達(dá) 的活性炭的工藝，該活性炭可用于回收有機(jī)溶劑。
[0006] 本發(fā)明解決該技術(shù)問題的技術(shù)方案是： 一種用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其制備過程如下： a.將混合煤種經(jīng)預(yù)氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉； b .將煤粉、催化劑、硝酸鹽溶液和焦油按質(zhì)量比75 : 2 : 1: 22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌 12min，其中，捏合鍋溫度保持在80~90°C; c. 將攪拌后的煤膏進(jìn)行壓制，壓制出柱狀炭，并將該炭條晾曬20~24h; d. 將瞭曬后的炭條勾速加入炭化爐內(nèi)，在重力作用下，以0.4~0.5m/min的速度勾速從 爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~500°C，爐頭溫度600~700 °C； e. 將前述炭化料在蒸汽壓力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，溫度850~880°C的條 件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化時間25h，第二次活化時間35~44h。
[0007] 所述混合煤種為新疆煙煤和寧夏太西煤以質(zhì)量比3:1混合得到的煤種。
[0008] 所述預(yù)氧化過程為加熱風(fēng)干過程。
[0009] 所述催化劑為四氧化三鐵粉末。
[0010] 所述硝酸鹽溶液為硝酸鈉溶液或者硝酸鉀溶液。
[0011] 本發(fā)明采用的煤種為新疆地區(qū)的煙煤和寧夏太西煤混合得到的混合煤種，該混合 煤種具有低灰、粘結(jié)性強(qiáng)、含碳量高等特點(diǎn)，且其本身就具有一定的孔隙。后續(xù)加入的催化 劑四氧化三鐵粉末和硝酸鹽溶液能夠促進(jìn)石墨微晶結(jié)構(gòu)的形成，有利于制備3~4nm的中孔 結(jié)構(gòu)；同時，在活化過程中，四氧化三鐵的轉(zhuǎn)化可加速活化速率并提高中孔數(shù)量。產(chǎn)品以流 量0.9~1.2噸/小時的高速蒸汽進(jìn)行活化，可將炭化過程中產(chǎn)生并積蓄在活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中 的焦油物質(zhì)及裂解產(chǎn)物清除，使活性炭封閉的孔打開，同時，在催化劑的作用下，進(jìn)一步分 解官能團(tuán)，改善活性炭的孔徑分布，從而提高活性炭的孔容和比表面積。
[0012]采用本發(fā)明制備的活性炭，對甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑的回收率可達(dá)到50%以上， 最高可大于55.0%，而目前市售的優(yōu)質(zhì)活性炭對有機(jī)溶劑的回收率為45~48%，相較而言，本 發(fā)明的活性炭產(chǎn)品對苯系有機(jī)溶劑具有更好的吸附效果。另外，采用本發(fā)明制備的活性炭 產(chǎn)品，其總孔容可達(dá)到0.703ml/g，中孔比表面積為586m 2/g，中孔容>0.56ml/g，中孔率> 80.0%〇
【具體實施方式】 [0013] 實施例1 首先將該混合煤種預(yù)氧化20小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過20小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.4m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.2MPa，蒸汽流量 為0.9噸/小時，溫度為850~880°C的條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次 活化35小時。
[0014] 實施例2 首先將該混合煤種預(yù)氧化24小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過20小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.4m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。
[0015]將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.2MPa，蒸汽流量為0.9噸/小時，溫 度為850~880°C的條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次活化35小時。 [0016] 實施例3 首先將該混合煤種預(yù)氧化24小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過24小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.5m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。
[0017]將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.2MPa，蒸汽流量為0.9噸/小時，溫 度為850~880°C的條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次活化35小時。 [0018] 實施例4 首先將該混合煤種預(yù)氧化24小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過24小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.5m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。
[0019]將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.25MPa，蒸汽流量為1.0噸/小時，溫 度為850~880°C條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次活化35小時。
[0020] 實施例5 首先將該混合煤種預(yù)氧化24小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過24小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.5m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。
[0021]將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.3MPa，蒸汽流量為1.0噸/小時，溫 度為850~880°C的條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次活化44小時。 [0022] 實施例6 首先將該混合煤種預(yù)氧化24小時后，制備成180目煤粉，將煤粉、催化劑四氧化三鐵粉 末、硝酸鹽溶液、焦油按質(zhì)量比75: 2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12分鐘，捏合鍋溫度保持在 80~90°C，攪拌后的煤膏推進(jìn)四柱500型壓機(jī)進(jìn)行壓制，壓制成規(guī)格為直徑2.5mm±0.2mm，高 3.75~5mm柱狀炭，壓制后的炭條經(jīng)過24小時晾曬后，勻速加入炭化爐內(nèi)，利用傾斜重力原 理，炭條以〇.5m/min勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~ 500°C，爐頭溫度600~700°C。
[0023]將炭化料加入336型斯列普爐，在蒸汽壓力為0.25MPa，蒸汽流量為1.2噸/小時，溫 度為850~880°C的條件下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化25小時，第二次活化40小時。 [0024]將各實施例的測試結(jié)果列表如下。
[0025] 根據(jù)上述結(jié)果可知，采用本發(fā)明制備的活性炭，對甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑的回 收率可達(dá)到50%以上，最高可大于55.0%，而目前市售的優(yōu)質(zhì)活性炭對有機(jī)溶劑的回收率為 45~48%，相較而言，本發(fā)明的活性炭產(chǎn)品對苯系有機(jī)溶劑具有更好的吸附效果。另外，采用 本發(fā)明制備的活性炭產(chǎn)品，其總孔容可達(dá)到〇.703ml/g，中孔比表面積為586m 2/g，中孔容> 0.56ml/g，中孔率>80.0%，堆積密度最高可達(dá)700 g/Ι，機(jī)械強(qiáng)度最高可大于97%。
【主權(quán)項】
1. 一種用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其特征在于，制備過程如下： a. 將混合煤種經(jīng)預(yù)氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉； b. 將煤粉、催化劑、硝酸鹽溶液和焦油按質(zhì)量比75: 2:1: 22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌12min， 其中，捏合鍋溫度保持在80~90°C; c. 將攪拌后的煤膏進(jìn)行壓制，壓制出柱狀炭，并將該炭條晾曬20~24h; d. 將瞭曬后的炭條勾速加入炭化爐內(nèi)，在重力作用下，以0.4~0.5m/min的速度勾速從 爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，其中，爐尾溫度180~240°C，爐中溫度450~500°C，爐頭溫度600~700 °C； e. 將前述炭化料在蒸汽壓力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，溫度850~880°C的條件 下進(jìn)行兩次活化，其中，第一次活化時間25h，第二次活化時間35~44h。2. 如權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其特征在于，所述混合煤 種為新疆煙煤和寧夏太西煤以質(zhì)量比3:1混合得到的煤種。3. 如權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其特征在于，所述預(yù)氧化 過程為加熱風(fēng)干過程。4. 如權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其特征在于，所述催化劑 為四氧化三鐵粉末。5. 如權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)溶劑回收活性炭的制備方法，其特征在于，所述硝酸鹽 溶液為硝酸鈉溶液或者硝酸鉀溶液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于回收有機(jī)溶劑的活性炭的制備方法，制備過程為將混合煤種經(jīng)預(yù)氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉，將煤粉、催化劑、硝酸鹽溶液和焦油按質(zhì)量比75:2:1:22.4加入捏合鍋內(nèi)攪拌，將攪拌后的煤膏壓制出柱狀炭并晾曬20~24h，后勻速加入炭化爐內(nèi)，以0.4~0.5m/min的速度勻速從爐尾旋轉(zhuǎn)至爐頭出料，將炭化料在蒸汽壓力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，溫度850~880℃的條件下進(jìn)行兩次活化共計60~69h。采用本發(fā)明制備的活性炭，對甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑的回收率最高可大于55.0%。
【IPC分類】C01B31/10
【公開號】CN105502380
【申請?zhí)枴緾N201610017545
【發(fā)明人】于翔飛, 馬曉茹, 夏寧海, 劉裕軍, 馬金紅
【申請人】寧夏寶塔石化科技實業(yè)發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月12日