一种活性炭的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种活性炭的制备方法。
【背景技术】
[0002]煤催化气化技术是煤洁净高效利用的一种重要方式，煤原材料在一定条件(如
3.5MPa、700?800°C )下与气化剂(如水蒸汽、氧气)在催化剂的作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷(ch4)气体并产生副产物焦油(也称为煤焦油)。焦油中的轻质部分(小分子量的烃类混合物)可直接加工为化工产品，附加值较高。由于催化气化反应容器中物料堆叠的床层较高，导致煤原材料在反应过程中延迟焦化的现象明显，产生的重质焦油(大分子量的烃类混合物)芳构化程度高，沥青的含量较大，沥青直接利用的难度不大，但加工经济价值低，目前仅能用作铺路原料使用。
[0003]由于沥青占气化焦油产品的比重可达40%?50%，如何有效加工利用煤焦油中的沥青成为制约煤化工技术发展的难题。现有技术提出了对焦油沥青加工获得吸附材料活性炭的技术方案，然而，现有的加工工艺通常都要经过对沥青的预氧化或焦化(包括热解聚合等步骤)等多道工艺加工才能生成分子量更大、更稳定的活性炭；且由于加工工艺繁琐，不利于工业化生产。
【发明内容】
[0004]鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种活性炭的制备方法，该方法与传统的煤焦油沥青加工活性炭的方法相比，省去了对沥青进行预氧化或焦化的工艺，易于工业化生产。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]本发明实施例提供了一种活性炭的制备方法，所述制备方法包括:获取沥青产物，所述沥青产物中含有碱金属离子；向所述沥青产物中加入催化剂，得到第一混合物；所述催化剂含有碱金属离子、碱土金属离子以及铁离子中的至少一种；对所述第一混合物进行蒸汽活化处理，得到第一产物；向所述第一产物中加入表面活性剂，对加入有所述表面活性剂的所述第一产物进行成型处理，得到成型的第二混合物；对所述第二混合物进行碳化处理，得到颗粒状的活性炭。
[0007]可选的，在所述催化剂含有碱金属离子的情况下，所述催化剂含有的碱金属离子与所述沥青产物中含有的碱金属离子不相同。
[0008]可选的，在所述获取沥青产物的步骤之后，且在所述向所述沥青产物中加入催化剂，使所述沥青产物与所述催化剂发生催化反应，得到第一混合物的步骤之前，所述制备方法还包括:对所述沥青产物进行粉碎处理，得到沥青颗粒；所述向所述沥青产物中加入催化剂，使所述沥青产物与所述催化剂发生催化反应，得到第一混合物的步骤包括:向所述沥青颗粒中加入催化剂，使所述沥青产物与所述催化剂发生催化反应，得到第一混合物。
[0009]优选的，粉碎处理后得到的所述沥青颗粒的粒径尺寸取值范围为100?300 μπι。
[0010]可选的，所述催化剂的加入量为所述沥青总质量的1%?5%。
[0011]可选的，催化剂具有粘结性；和/或，在所述向所述第一产物中加入表面活性剂，对加入有所述表面活性剂的所述第一产物进行成型处理，得到成型的第二混合物之前，加入粘结剂。
[0012]优选的，所述催化剂为腐植酸盐。
[0013]优选的，所述表面活性剂的加入量为所述沥青颗粒总质量的0.1%?0.6%。
[0014]优选的，当所述沥青颗粒的粒径尺寸取值范围为100?200 μπι时，所述表面活性剂的加入量为所述沥青颗粒总质量的0.1?0.3% ;当所述沥青颗粒的粒径尺寸取值范围为200?300 μ m时，所述表面活性剂的加入量为所述沥青颗粒总质量的0.3?0.6%。
[0015]可选的，所述表面活性剂含有碱金属离子、碱土金属离子以及铁离子中的至少一种。
[0016]优选的，在所述表面活性剂含有碱金属离子的情况下，所述表面活性剂含有的碱金属离子与所述沥青产物中含有的碱金属离子不相同。
[0017]优选的，所述表面活性剂为苯磺酸盐。
[0018]基于此，本发明实施例提供了一种由催化气化的煤焦油沥青加工吸附材料活性炭的新制备方法，该方法对加入有金属离子催化剂的沥青产物进行首先蒸汽活化，提高金属离子在沥青表面以及内部孔道中的附着率，向其中加入表面活性剂再经混捏成型后，采用一定的热处理工艺在碳化室中进行碳化处理即可得到优质的活性炭。相比于现有技术省去了对沥青进行预氧化或焦化的过程，步骤相对较少，易于工业化生产，沥青的经济价值能够得以充分体现。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例提供的一种活性炭的制备工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0023]如图1所示，本发明实施例提供了一种活性炭的制备方法，该制备方法包括:
[0024]S01、获取沥青产物，该沥青产物中含有碱金属离子；
[0025]S02、向沥青产物中加入催化剂，得到第一混合物；催化剂含有碱金属离子、碱土金属离子以及铁离子中的至少一种；
[0026]S03、对第一混合物进行蒸汽活化处理，得到第一产物；
[0027]S04、向第一产物中加入表面活性剂，对加入有表面活性剂的第一产物进行成型处理，得到成型的第二混合物；
[0028]S05、对第二混合物进行碳化处理，得到颗粒状的活性炭。
[0029]需要说明的是，沥青是煤焦油中的富碳残渣，可作为制备主要由无定形碳构成的吸附材料活性炭的原材料。针对上述步骤S01，沥青产物可以是直接购买的，也可以是对煤原材料进行催化气化后的产物煤焦油进行分馏处理得到的，本发明实施例对此不作限定。其中，分馏处理的次数可根据焦油品质的不同灵活调整，本发明实施例对此不作限定。
[0030]由于煤原材料进行催化气化工艺中，碱金属催化剂在高温氧化区易发生挥发，在焦油冷凝系统中碱金属催化剂会与焦油一同冷凝下来，同时由于冷凝的气速较高，含有催化剂的物料会夹带在焦油中，使得焦油沥青中含有丰富的碱金属催化剂(如钾离子)。
[0031]并且，由于催化气化产出的沥青中不稳定的有害物质相对较少，具有污染低、环境友好的特点。因此上述步骤S01优选地以催化气化的煤焦油为原料，对煤焦油进行分馏处理，得到含有碱金属离子的沥青产物。
[0032]针对上述步骤S02，加入的催化剂可以为碱金属盐、碱土金属盐以及铁盐等，例如可以为钾盐、钙盐、铁盐中的至少一种。
[0033]由于加入的催化剂含有碱金属离子、碱土金属离子以及铁离子中的至少一种，当上述催化剂含有的金属离子与沥青产物中含有碱金属离子相同时，能够使得上述的沥青产物中具有大量的催化剂，有利于在后续步骤S05的碳化过程中形成活性炭表面的孔道或孔隙，以增大形成的活性炭的比表面积，提高其吸附能力。这里，综合考虑催化剂反应活性和工艺成本，催化剂的加入量可以为上述沥青总质量的1%?5%。
[0034]进一步的，当上述催化剂含有碱金属离子时，若催化剂含有的碱金属离子与沥青产物中含有的碱金属离子不相同，两种不同的催化剂共同作用能够复配形成复配型催化剂，具有强烈的催化协同效应，有利于后续步骤S05的碳化过程中具有高品位、更大比表面积的活性炭的生成。
[0035]因此，优选的，在上述催化剂含有碱金属离子的情况下，催化剂含有的碱金属离子与沥青产物中含有的碱金属离子不相同。