专利名称：一种碳分子筛的制备方法
技术领域：
本发明涉及碳分子筛领域，具体地说是一种碳分子筛的制备方法。
背景技术：
碳分子筛具有很小微孔组成，孔径分布在0.3nm Inm之间。碳分子筛是一种变压吸附制氮的吸附剂，是变压吸附空气分离技术(制氮机)的首选吸附剂，被广泛用于空气分离以制取富氮气体。目前国际上主要采用酚醛树脂或煤为原料，而国内对除采用以上原料外，近几年出现采用酚醛类工业废弃泡沫材料，其生产工艺大致相同，即将酚醛树脂经固化(采用酚醛泡沫可省此步)一粗粉碎一干馏一细粉碎一成型一烘干一炭化一沉积一空分检测一再沉积等工序制成的。其生产过程中，工序复杂、耗能高,成本高,在固化、粗粉碎、干馏、炭化、沉积等工序均有污染排放。用酚醛泡沫虽然原料成本相对低一些，但受原料来源限制，很难形成产业化。还有的用苹果渣、坚果壳、石油焦等作原料制备碳分子筛，制备过程是第一步先经加工后粉化，然后与基料揉合，基料主要是增加强度，防止破碎粉化的材料；第二步是活化造孔，在600 1000°C温度下通入活化剂，常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。第三步为孔结构调节，利用化学物质的蒸气如苯在碳分子筛微孔壁进行沉积来调节孔的大小，使之满足要求。由于产品性能较低，均难以形成产业化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种原料来源广泛、生产成本低、节能降耗明显、无污染的碳分子筛制备方法。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种碳分子筛的制备方法，其特征在于选用新鲜酒糟为原料，将新鲜酒糟直接加入湿式微粉机中，微粉加工得到直径为25 30微米的酒糟颗粒，而后用单螺杆成型机进行挤出成型，挤出成型的条状半成品物料直接装入旋转式热处理炉进行炭化成孔处理，在氮气保护条件下升温，0 200°C区间内，控制温升速率5°C /分钟，200 600°C区间内，控制温升速率在15°C /分钟，当温度达到200°C后，收集保存热处理炉排出的炭化尾气，当温度升到600°C后恒温保持，并用纯度99. 5%、压力0. 2Mpa、流量15 30ml/min的氮气保护，同时，将前期收集的炭化尾气，在0.05 0. I Mpa压力下，以80 120ml/min的流量重新引入处理炉内，进行成孔调孔处理，持续30分钟，冷却后得到孔径为2. 6-6. 5埃的碳分子筛成品。检测并根据指标进行分类封装，取得合格的碳分子筛产品。本发明所述新鲜酒糟为新鲜粮食酒糟，可以为大麦、小麦、豆类、薯类等各种自然状态下的新鲜粮食酒糟，灰分含量(以干物质计)(5% (重量含量，以下同)，淀粉含量(以干物质计)为2. 4% 8. 5%,水含量为50% 70%。本发明所述氮气保护条件下升温过程所用氮气纯度为95%、流量为I 3ml/min、 压力为0. 2Mpa。本发明所述挤出成型的条状半成品物料的直径为I. 8 2. 2毫米。
本发明采用上述技术方案，利用废弃酒糟，收集保存热处理炉前期排出的炭化尾气，并用酒糟炭化尾气作为活化气体，制备碳分子筛。对照现有技术，本发明原料来源广泛、成本低，其工艺简单，节能降耗，节能效果比传统工艺降低超过50%。生产周期短，污染小，生产效率高，是一种理想的碳分子筛的制备方法。同时，本发明还解决了制酒行业的酒糟污染问题。制备的碳分子筛产品可用于PSA法空气分离制氮，且无需再处理即可制取高纯氮气。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述。一种碳分子筛的制备方法，其选用新鲜酒糟为原料。所述新鲜酒糟为新鲜粮食酒糟，可以为大麦、小麦、豆类、薯类等各种自然状态下的新鲜粮食酒糟，灰分含量(以干物质计)彡5%(重量含量，以下同)，淀粉含量(以干物质计)为2. 4% 8. 5%，水含量为50% 70%。将自然状态下的新鲜酒糟直接加入湿式微粉机中进行微粉，微粉加工得到的颗粒直径为25 30微米，而后将球磨微粉好的酒糟原料用单螺杆挤条机进行挤条成型处理，挤出成型的条状半成品物料的直径为I. 8 2. 2毫米。挤出成型的条状半成品物料直接装入旋转式热处理炉进行炭化成孔处理，在氮气保护条件下升温，所述氮气保护条件下升温过程所用氮气纯度为95%、流量为I 3ml/min、压力为0. 2Mpa。升温过程，在0 200°C区间内，控制温升速率5°C /分钟，在200 600°C区间内，控制温升速率在15°C /分钟。当温度达到200°C后，收集保存热处理炉排出的炭化尾气，当温度升到600°C后恒温保持，并用纯度99. 5%、压力0. 2Mpa、流量15 30ml/min的氮气保护，同时，将前期收集的炭化尾气，在0.05 0. I Mpa压力下，以80 120ml/min的流量重新引入处理炉内，进行成孔调孔处理，时间持续30分钟。在600°C温度下，利用前期热处理炉排出的炭化尾气对炭化微孔进行微孔调整，以达到适宜氮氧分离的有效孔径范围。而后进行自然冷却，冷却后得到孔径为2. 6-6. 5埃的碳分子筛成品。检测并根据指标进行分类封装，取得合格的碳分子筛产品。
实施例用酒糟制备碳分子筛的方法，原料准备选择灰分含量(以干物质计)(5%，淀粉含量(以干物质计)在2. 4% 8. 5%的自然状态酒糟500kg装入湿式微粉机中进行微粉，至粒度达到直径25 30微米。成型处理用单螺杆挤条机对微粉好的料进行成型挤条处理，条径在I. 8 2. 2毫米之间。成孔调孔处理成型后的物料直接进入热处理炉进行处理，在0 200°C区间内控制温升速率5°C /分钟，200 600°C区间内控制温升速率在15°C /分钟，在温度达到200后开始对处理炉排出的尾气进行收集保存，当温度升到600°C后恒温，同时将前期收集的尾气用纯度99. 5%、压力0. 2Mpa、流量lm3/h的氮气将炭化尾气以lOOml/min的流量，在0. 05 0. I Mpa压力下，重新引入处理炉内，持续30分钟，处理结束。冷却后检测，根据指标进行分类封装，取得合格的碳分子筛产品。
权利要求
1.一种碳分子筛的制备方法，其特征是选用新鲜酒糟为原料，将新鲜酒糟直接加入湿式微粉机中，微粉加工得到直径为25 30微米的酒糟颗粒，而后用单螺杆成型机进行挤出成型，挤出成型的条状半成品物料直接装入旋转式热处理炉进行炭化成孔处理，在氮气保护条件下升温，O 200°C区间内，控制温升速率5°C /分钟，200 600°C区间内，控制温升速率在15°C /分钟，当温度达到200°C后，收集保存热处理炉排出的炭化尾气，当温度升到600°C后恒温保持，并用纯度99. 5%、压力O. 2Mpa、流量15 30ml/min的氮气保护，同时，将前期收集的炭化尾气，在O. 05 O. I Mpa压力下，以80 120ml/min的流量重新引入处理炉内，进行成孔调孔处理，持续30分钟，冷却后得到孔径为2. 6-6. 5埃的碳分子筛成品O
2.根据权利要求I所述碳分子筛的制备方法，其特征是所述新鲜酒糟为新鲜粮食酒糟，其中灰分含量(以干物质计X 5% (重量含量),淀粉含量(以干物质计)为2. 4% 8. 5%,水含量为50% 70%。
3.根据权利要求I所述碳分子筛的制备方法，其特征是所述氮气保护条件下升温过程所用氮气纯度为95%、流量为I 3ml/min、压力为O. 2Mpa。
4.根据权利要求I所述碳分子筛的制备方法，其特征是所述挤出成型的条状半成品物料的直径为I. 8 2. 2毫米。
全文摘要
本发明涉及一种碳分子筛的制备方法，其选用新鲜酒糟为原料，将新鲜酒糟直接加入湿式微粉机中，微粉至粒度25～30微米，而后用单螺杆成型机进行挤出成型，挤出成型的条状半成品直接装入旋转式热处理炉进行炭化成孔处理，在氮气保护条件下升温，当温度达到200℃后，收集保存热处理炉排出的炭化尾气，当温度升到600℃后恒温保持,并用纯度99.5%、压力0.2Mpa、流量15～30ml/min的氮气保护，同时，将前期收集的炭化尾气，以80～120ml/min的流量重新引入处理炉内，进行成孔调孔处理，持续30分钟，冷却后得到碳分子筛成品。本发明具有原料成本低、来源广，工艺简单，生产周期短、效率高，耗能低的特点。
文档编号C01B37/00GK102633253SQ20121013583
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者郑世涛 申请人:威海华泰分子筛有限公司