一种提高沥青基球状活性炭压碎强度的方法
【专利摘要】一种提高沥青基球状活性炭压碎强度的方法是将高软化点沥青、萘、碘化物均匀混合后，于230-350℃反应获得改性沥青；之后加入到含有浓度为1-5wt%聚乙烯醇水溶液的高压釜中，在85-150℃下搅拌0.5-3h，获得沥青球；沥青球经过氧化不融化，炭化活化处理获得产品。本发明具有可大规模生产，压碎强度高的优点。
【专利说明】一种提高沥青基球状活性炭压碎强度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活性炭的制备方法，具体地说涉及一种提高浙青基球状活性炭压碎强度的方法。
【背景技术】
[0002]球状活性炭可应用于很多领域，其中以浙青为原料制备的浙青基球状活性炭由于原材料成本低廉、原材料易得而获得研究人员的青睐，因此对其的研究主要表现在如下几方面:
(1)制备方面:如申请号为201310673124.1 “以水溶性浙青制备球形活性炭的方法”、CN97101617.8 “一种球状活性炭的制备方法”、CN98104975.3 “浙青基球状活性炭的制备方法”以及CN200910241779.5 “一种活性炭微球及其制备方法”；
(2)促进氧化不融化或不用氧化不融化方面:CN201110108729.7 “一种无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法”、CN201210317727.3 “浙青基球形活性炭的低耗能制备方法”、CN96102663.4 “促进浙青球不熔化过程的方法”；
(3)产品孔结构调控方面:CN201410071680.6“一种介孔发达的浙青基球形活性炭的制备方法”、CN03178572.7 “富含中孔的浙青基球状活性炭的制备方法”、CN98104731.9 “添加金属无机盐制备浙青基球状活性炭的方法”、CN200810037092.5 “浸溃金属盐二次炭化制备中孔浙青基球形活性炭的方法”、CN98123530.1 “一种中孔浙青基球状活性炭的制备方法”、CN99102012.X “一种控制浙青基球状活性炭孔结构的方法”；
(4)活性炭后处理方面:CN201010583089.0 “一种防护H2S、NH3的浙青球浸溃炭的制备方法”、CN200810041080.X “一种球形活性炭燃料油吸附脱硫剂及其制备方法”、CN200810040665.X “一种新型球状活性炭及其在脱硫领域的应用”；
(5)原材料改性方面:CN200610127621.1 “一种制备重金属含量低的球形活性炭的方法”、CN200810037093.X “一种含氮浙青基球形活性炭的制备方法”；
(6)提高产品收率方面:CN200810037093.X“一种高碳收率浙青基球形活性炭的制备方法”。
[0003]尽管进行了上述研究，但在关于提高浙青基球状活性炭的压碎强度方面却没有相关文献。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种可大规模生产，压碎强度高的提高浙青基球状活性炭压碎强度的方法。
[0005]本发明的制备方法包括如下步骤:
(1)改性浙青的制备:将质量比为1:(0.2-05):(0.1-0.3)的高软化点浙青、萘、碘化物均匀混合后，于230-350°C反应3-5h，获得改性浙青；
(2)浙青球的制备:改性浙青经破碎筛分后获得0.l-2mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为l_5wt%聚乙烯醇水溶液的高压釜中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的5-15%，在85-150°C下搅拌0.5-3h，获得浙青球；具体的制备方法按照CN97101617.8 “一种球状活性炭的制备方法”制备；
(3)浙青球的氧化不融化:以30-120°C/h升温速率从室温升温到230-350°C，停留2_5h，获得氧化浙青球；具体氧化不融化方法按照专利201310227294.7 “浙青球氧化不熔化方法”进行处理；
(4)氧化球的炭化活化:以3-10°C/min升温速率在惰性气氛中从室温升温到800-1000°C停留0.5-2h，之后切换为水蒸气或C02活化l_5h，获得产品，具体的制备方法按照CN97101617.8 “一种球状活性炭的制备方法”制备。
[0006]如上所述的碘化物为碘化钾、碘化钠、碘化铵中的一种或二种。
[0007]如上所述的高软化点浙青的软化点范围在200-300°C。
[0008]本发明压碎强度测定采用专利200820105920.X “单粒球形颗粒压碎强度测定仪”方法:选取直径为0.8mm的球状活性炭26粒，在强度仪上测量球状活性炭的单粒压碎强度，舍去最大、最小值各三个，计算20粒的平均值。重复3次，再取平均值作为单粒的压碎强度。
[0009]本发明具有如下优点:
由于本专利在原材料中即掺杂上改性剂，从而可获得表相和体相均匀的改性，致使最终产品的性能可达到所发明的高强度；
通过本专利发明的方法，可显著提升以浙青为原料制备的球状活性炭的压碎强度；本专利还可进一步推广到其它以浙青为原料制备的活性炭的强度提升方面，如柱状活性炭、蜂窝状活性炭、无定形活性炭等。
[0010]本专利方法简单，改性剂是常规化学试剂，易于大量购得。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
将质量比为1:0.5:0.1的300°C软化点浙青、萘、碘化钾均匀混合后，于230°C反应5h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得0.1_浙青颗粒，之后加入到含有浓度为lwt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的5%，在85°C下搅拌3h，获得浙青球；浙青球以120°C /h升温速率从室温升温到230°C，停留5h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以10°C /min升温速率从室温升温到800°C停留2h，之后切换为水蒸气活化3h，获得产品。
[0012]该产品的单颗粒压碎强度为10.2N,比表面积为1450m2/g，球径在0.08-0.12mm之间。
[0013]实施例2
将质量比为1:0.2:0.3的240°C软化点浙青、萘、碘化钠均匀混合后，于350°C反应3h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得0.5_浙青颗粒，之后加入到含有浓度为5wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的10%，在150°C下搅拌lh，获得浙青球；浙青球以30°C /h升温速率从室温升温到330°C，停留2h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以3°C /min升温速率从室温升温到1000°C停留0.5h，之后切换为水蒸气活化0.5h，获得产品。
[0014]该产品的单颗粒压碎强度为13.3N,比表面积为1140m2/g，球径在0.3-0.65mm之间。
[0015]实施例3
将质量比为1:0.3:0.2的200°C软化点浙青、萘、碘化铵均匀混合后，于320°C反应4h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得1.5mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为3wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的15%，在145°C下搅拌0.5h，获得浙青球；浙青球以60°C /h升温速率从室温升温到350°C，停留5h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以4°C /min升温速率从室温升温到900°C停留lh，之后切换为C02活化5h，获得产品。
[0016]该产品的单颗粒压碎强度为15.4N,比表面积为1320m2/g，球径在1.3-1.62mm之间。
[0017]实施例4
将质量比为1:0.25:0.15的280°C软化点浙青、萘、碘化钾和碘化钠(二者按质量比1:1)均匀混合后，于300°C反应4h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得2_浙青颗粒，之后加入到含有浓度为2wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的12%，在140°C下搅拌Olh，获得浙青球；浙青球以30°C /h升温速率从室温升温到350°C，停留5h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以3°C /min升温速率从室温升温到950°C停留2h，之后切换为水蒸气活化lh，获得产品。
[0018]该产品的单颗粒压碎强度为13.9N,比表面积为1410m2/g，球径在1.8-2.0mm之间。
[0019]实施例5
将质量比为1:0.4:0.25的300°C软化点浙青、萘、碘化钾和碘化铵(二者按质量比2:1)均匀混合后，于280°C反应5h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得0.8mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为4wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的8%，在90°C下搅拌2h，获得浙青球；浙青球以100°C /h升温速率从室温升温到260°C，停留3h,获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以8°C /min升温速率从室温升温到850°C停留2h，之后切换为C02活化5h，获得产品。
[0020]该产品的单颗粒压碎强度为18.1N,比表面积为1120m2/g，球径在0.6-1.2mm之间。
[0021]实施例6
将质量比为1:0.35:0.3的260°C软化点浙青、萘、碘化钠和碘化铵(二者按质量比3:1)均匀混合后，于30(TC反应3h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得1.3mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为5wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的10%,在130°C下搅拌lh，获得浙青球；浙青球以60°C /h升温速率从室温升温到320°C，停留4h,获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以5°C /min升温速率从室温升温到930°C停留lh，之后切换为C02活化4h,获得产品。
[0022]该产品的单颗粒压碎强度为18.8N,比表面积为1520m2/g，球径在1.0-1.2mm之间。
[0023]实施例7
将质量比为1:0.5:0.2的270°C软化点浙青、萘、碘化钾均匀混合后，于330°C反应3h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得0.5mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为3wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的5%，在85°C下搅拌2h，获得浙青球；浙青球以120°C /h升温速率从室温升温到230°C，停留3h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以10°C /min升温速率从室温升温到900°C停留0.5h，之后切换为C02活化3h，获得产品。
[0024]该产品的单颗粒压碎强度为12.4N,比表面积为1620m2/g，球径在0.3-0.6mm之间。
[0025]实施例8
将质量比为1:0.25:0.25的290°C软化点浙青、萘、碘化铵均匀混合后，于350°C反应5h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得1.2mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为4wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的7%，在145°C下搅拌lh，获得浙青球；浙青球以50°C /h升温速率从室温升温到330°C，停留5h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以3°C /min升温速率从室温升温到930°C停留2h，之后切换为C02活化5h，获得产品。
[0026]该产品的单颗粒压碎强度为22.1N,比表面积为1180m2/g，球径在0.8-1.3mm之间。
[0027]对比例
将质量比为1:0.25的290°C软化点浙青、萘均匀混合后，于350°C反应5h，获得改性浙青；改性浙青经破碎筛分后获得1.2mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为4wt%聚乙烯醇的水溶液中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的7%，在145°C下搅拌lh，获得浙青球；浙青球以50°C /h升温速率从室温升温到330°C，停留5h，获得氧化浙青球；将空气切换为N2后以3°C /min升温速率从室温升温到930°C停留2h，之后切换为C02活化5h，获得产品。
[0028]该产品的单颗粒压碎强度为7.1N,比表面积为1150m2/g，球径在0.8-1.2mm之间。
【权利要求】
1.一种提高浙青基球状活性炭压碎强度的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)改性浙青的制备:将质量比为1:0.2-05:0.1-0.3的高软化点浙青、萘、碘化物均匀混合后，于230-350°C反应3-5h，获得改性浙青； (2)浙青球的制备:改性浙青经破碎筛分后获得0.l_2mm浙青颗粒，之后加入到含有浓度为l_5wt%聚乙烯醇水溶液的高压釜中，其中聚乙烯醇的质量为浙青的5-15%，在85-150°C下搅拌0.5-3h，获得浙青球； (3)浙青球的氧化不融化:以30-120°C/h升温速率从室温升温到230-350°C，停留2_5h，获得氧化浙青球； (4)氧化球的炭化活化:以3-10°C/min升温速率在惰性气氛中从室温升温到800-1000°C停留0.5-2h，之后切换为水蒸气或CO2活化l_5h，获得产品。
2.如权利要求1所述的一种提高浙青基球状活性炭压碎强度的方法，其特征在于所述的碘化物为碘化钾、碘化钠、碘化铵中的一种或二种。
3.如权利要求1所述的一种提高浙青基球状活性炭压碎强度的方法，其特征在于所述的高软化点浙青的软化点范围在200-300°C。
【文档编号】C01B31/10GK104276569SQ201410560489
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】李开喜 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所