专利名称：一种石油焦制备活性炭的方法
技术领域：
本发明提供一种以石油焦制备活性炭的方法，属于精细化工领域。
背景技术：
石油焦作为石油化工的副产品，原料丰富，含碳量高， 一般在85 95%，且灰份低 (<0.5%)，是制备活性炭的理想原料，但石油焦石墨化程度较其他几类原料要高，相对 比较难于活化。关于以石油焦为原料制备活性炭的报道多采用化学活化法，其中以K0H 等碱金属氢氧化物活化为主，碱炭比例一般在3 8:1。美国专利US 4082694将石油焦 与3倍的活化剂K0H充分混合，在300 — 50(TC温度下进行脱水预活化，再在700 1000 t温度下活化，最后将活化后的混合物冷却并充分水洗，制得粉状活性炭比表面积可达 2600 m7g;日本关西焦炭与化学品公司在800'C减压条件下用3倍量的KOH直接活化石 油焦制得了比表面大于3000m7g的活性炭(JP 95-215711),并于1993年进行了工业化生 产；CN 1304788A将K0H与石油焦按5:1的质量比直接混合后高温活化，产品比表面积 超过3500m2/g。该类方法制备的活性炭虽然具有超高的比表面积，但工艺复杂，收率低， 且大量使用价格很高的KOH原料，导致产品成本非常高，同时生产过程中的污染问题也 十分严重。
超高比表面积的活性炭由于价格昂贵，只在医药、电子等有限领域有少量应用，而 对于活性炭的主要需求市场——食品、化工、环保等其他更广泛的应用领域，则一般需 要价格便宜、比表面积在1000 1300m7g的产品，因此研究低成本的石油焦活化方法有 着重要价值。美国联合石油公司在90(TC下用多磷酸活化石油焦，制备出比表面积 500m7g的活性炭；日本专利JP 74-14395在90(TC下以水蒸汽活化石油焦，制得活性炭 的碘吸附值为600mg/g;将磨细的石油焦配入煤等辅料成型后用水蒸气活化，所得活性 炭的碘值能达到855mg/g ("新型炭材料"，2003， Vol. 18(3));若在石油焦中添加5% 的酸性活化剂，用水蒸气活化后制得活性炭的碘吸附值可以提高到800 900mg/g ("林 产化学与工业"，2004， Vol. 24(3))。但由于这些活性炭比表面积偏低，只能用于废水 处理等低端市场。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以煅前石油焦为原料制备性能优良、成本低廉的活性炭 的方法。本发明的技术方案如下-
将煅前石油焦破碎至O. 1 2.5mm，在含氧气的气氛下，以5 25°C/min的速度升 温至300 55(TC,并保持温度进行预氧化处理，使易挥发物质氧化烧失，形成具有一定 孔隙度的预氧化焦。将预氧化焦粉碎至90%过200目(75um)，再与粘结剂按预氧化焦 粘结剂质量比例为10 1. 5:1进行混合，然后挤压成型。将型料先在400 70(TC下炭化 0.2 3小时，然后用气体活化剂进行活化，活化温度为800 950°C，活化时间为1 48 小时，冷却后得到活性炭产品。
本发明煅前石油焦首先进行预氧化处理。预氧化处理是在含氧气体积为5 30%的气 氛中进行。预氧化处理过程煅前石油焦烧失率控制在5 40%，预氧化焦孔隙度的碘吸 附值控制在80 380mg/g。煅前石油焦预氧化处理的时间在0. 2 8小时之间。
本发明粘结剂为煤焦油、煤沥青、石油沥青、石油渣油、酚醛树脂以及羧甲基纤维 素等纤维素类有机化合物。
本发明气体活化剂为水蒸汽、水蒸汽与CO的混合气或水蒸气与空气的混合气。
本发明活化温度为800 950°C，活化时间为1 48小时。
本发明具有以下优点-
1. 采用氧气预氧化工艺，可使石油焦的石墨化程度降低，并形成更多反应活性点， 使其更容易进行活化。
2. 采用氧气预氧化工艺，使石油焦经预氧化形成一定孔隙，为活化气体提供通畅 的通道，可提高活化效率，提高产品得率。
3. 预处理工艺简单，直接利用含氧气气氛进行处理，对设备要求低。
4. 制得的活性炭密度高，灰份小于0.5%，比表面积可达700 1200m7g。
具体实施方式
实例l
将锦州石化煅前石油焦破碎至80 120目，在空气气氛下，以10 20。C/min的速 度升温至420"C，预氧化处理2小时，烧失率30%，预氧化焦碘吸附值235mg/g。将预 氧化焦球磨至90%过200目，与煤焦油按4:1的质量比配料，用捏合机混合均匀，然后
用挤出机成型，制成直径2mm的型料。型料在65(TC下炭化0. 5小时，然后在85(TC下 用水蒸气活化24小时，冷却后得到活性炭，比表面积为1050mVg。
权利要求
1.一种以石油焦为原料制备活性炭的方法，其特征为将煅前石油焦破碎至0.1～2.5mm，在含氧气体积为5～30％的气氛下升温至300～550℃，并保持温度0.2～8小时，使易挥发物质氧化烧失率控制在5～40％之间，同时形成孔隙在80～300mg/g之内的预氧化焦；将预氧化焦粉碎至90％过200目，再与粘结剂按1.5～10∶1重量比进行混合，然后挤压成型，先在400～700℃的温度下炭化0.2～3小时，然后在800～950℃的温度下用气体活化剂活化1～48小时，冷却后得到活性炭产品。
2. 根据权利要求1所述的制备活性炭的方法，其特征是粘结剂为煤焦油、煤沥青、 石油沥青、石油渣油、酚醛树脂以及羧甲基纤维素类有机化合物。
3. 根据权利要求1所述的制备活性炭的方法，其特征是气体活化剂为水蒸汽、水 蒸汽与CO的混合气或水蒸气与空气的混合气。
全文摘要
一种以石油焦为原料制备活性炭的方法。将煅前石油焦破碎至0.1～2.5mm，在含氧气的气氛下进行预氧化处理，使易挥发物质氧化烧失，形成具有80～300mg/g孔隙度的预氧化焦。将预氧化焦粉碎至90％过200目，与粘结剂按1.5～10∶1体积比进行混合，然后挤压成型。型料经炭化，再用水蒸气等气体进行活化，冷却后得到比表面积可达700～1200m<sup>2</sup>/g的活性炭。
文档编号C01B31/00GK101343059SQ20071012267
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者张文峰, 曹高萍, 杨裕生 申请人:中国人民解放军63971部队