一种工业脱硫用活性炭及其制备方法与流程

1.本发明属于活性炭材料技术领域，具体涉及一种工业脱硫用活性炭的其制备方法。


背景技术：

2.煤炭资源洁净转化与高效利用技术是我国经济、社会可持续发展和环境友好的重要能源利用技术，其中焦炉煤气制备工艺作为煤转化效率最高的洁净煤技术之一。焦炉煤气主要由氢气(55％～60％)、甲烷(23％～27％)、一氧化碳(5％～8％)以及二氧化碳(1.5％～3％)组成以及含有各种硫化物，硫化物的存在会腐蚀设备和管道，导致后续变换、重整、合成工艺中的催化剂中毒，如果含有硫化物的尾气不经处理排放到空气中，还会造成环境的污染经紫外线照射变成二氧化硫，进而形成酸雨，污染土壤和水源等，对人的身体健康造成威胁等。焦炉煤气中主要存在的硫化物有羰基硫(cos)和h2s，其中，h2s是含硫化合物恶臭污染物的典型代表，无色透明气体，具有臭鸡蛋味，对人体有强烈刺激性，较难与水相溶，易溶于有机溶剂，羰基硫分子结构较为简单，属线性分子结构，氧碳、碳硫原子之间以双键彼此相连，物理化学性质比较特殊且稳定，在焦炉煤气深度净化的过程中，羰基硫较硫化氢相比更难脱除，且现行的工业尾气处理中针对羰基硫去除的方法较少。
3.而且目前工业尾气处理中针对h2s去除大多采用干法、半干法和湿法脱硫，其中干法脱硫主要采用活性炭吸附，市面上用于脱硫的活性炭主要有常规活性炭及改性活性炭，常规活性炭即用煤炭直接吸附，仅靠活性炭自身的孔隙吸附能力进行脱硫，吸附效率低；改性活性炭是指对活性炭表面进行改性，进而提高对h2s的吸附作用或对h2s进行催化，将h2s转化为单质硫，从而提脱硫效果。然而利用改性活性炭作脱硫剂去除尾气中的硫化氢，容易出现两个问题，一是在吸附达到饱和之后，需要定期解吸再生、清洗或更换，二是改性活性炭对硫化氢的催化氧化反应生成物单质硫会堵塞活性炭孔隙，硫化氢去除率随脱硫剂使用时间的延长不断降低、脱硫剂使用寿命短、运行费用高、操作管理复杂等缺点。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种工业脱硫用活性炭，该活性炭比表面积大、机械强度高、表面富含官能团，能有效针对脱去工业尾气中的羰基硫(cos)和h2s，脱硫速度快、脱硫效率高。
5.本发明是由以下技术方案实现：
6.一种工业脱硫用活性炭，按重量份包括以下组分：70～80份无烟煤、15～30份烟煤、活性剂10～20份、催化剂5～8份、粘结剂2～8份、水40～50份。
7.本发明选用无烟煤和烟煤混混合制备活性炭，将无烟煤的微孔结构与烟煤的大孔结构混合，制备得到中孔结构占比较大的活性炭，提高活性炭的比表面积，并且能使活性炭的孔径较为均衡，加快硫化速度，提高硫化效率；活化剂的掺入使得活性炭表面具有较高活性，加快活性炭表面发生的活化反应；在活性炭表面负载催化剂，使得催化剂有着较大的表
面积和较高的机械强度，从而加快硫化物与活性炭表面的活化剂的反应进行，提高脱硫速度。
8.优选地，所述活化剂为氢氧化物水溶液。氢氧化物水溶液是活性炭领域较为常见的活性剂，其能深入活性炭内部孔隙中，避免活性炭富集在活性炭表面堵塞孔隙结构问题的同时，与cos和h2s发生反应，转化为单质硫，实现工业尾气的脱硫处理。进一步地，氢氧化物水溶液为氢氧化钠溶液。
9.优选地，所述催化剂为金属氧化物。在活性炭表面负载金属氧化物，金属氧化物与cos 进一步反应，深度降解工业尾气中的cos。进一步地，金属氧化物选用铜氧化物、铁氧化物、铝氧化物、锰氧化物或镍氧化物的一种或多种。
10.优选地，所述粘结剂为煤焦油。煤焦油中的主要成分是沥青，沥青对煤粉颗粒具有较好的湿润效果，在两者接触时，煤焦油首先润湿煤粉颗粒表面，促进煤粉颗粒混捏成型。
11.本发明的另一目的在于提供一种工业脱硫用活性炭的制备方法，其包括以下步骤：
12.s1：将无烟煤与烟煤粉碎后混合，过筛，得到原料颗粒；
13.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入粘接剂和水进行混合，混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成型后自然晾干；
14.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭；
15.s4：将初级活性炭表面涂覆催化剂，然后放入活性剂中浸泡，随后烘干得到活性炭。
16.进一步地，步骤s2中，混合时间为25～30min，混捏温度为55～60℃。
17.进一步地，步骤s3中，煅烧时间为3～5h，煅烧温度为600～800℃。
18.进一步地，步骤s4中，初级活性炭与活性剂的体积比为1：2，且活性剂的量浓度为 30～50wt％。
19.进一步地，步骤s4中，初级活性炭与活性剂的浸渍时间为3～10h。
20.基于上述方案，本发明具有以下有益效果：
21.本发明制备得到的活性炭的机械强度高、硫容量大、脱硫速度快、通过利用活性炭内部和表面的催化剂和活性剂的催化作用和活化作用，将cos降解为h2s，同时去除h2s，从而实现对工业尾气中硫化物的深度去除。
22.本发明的活性炭采用常用的化工原料制备得到，其成本低廉，原料方便获取，大大降低生产成本，具有较为显著的经济效益。
具体实施方式
23.为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅限于下面的实施例，本发明的保护范围不限于此。
24.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可方便获得。
25.实施例1
26.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
27.s1：将76份无烟煤与18份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混
合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
28.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入5份煤焦油和45份水进行混合搅拌25min，在55℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后自然晾干；
29.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为650℃，煅烧4h；
30.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡6h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:1.5，氢氧化钠的量浓度为45wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入6份氧化铜，浸泡完成后烘干得到活性炭。
31.实施例2
32.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
33.s1：将70份无烟煤与25份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
34.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入2份煤焦油和40份水进行混合搅拌30min，在57℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后自然晾干；
35.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为600℃，煅烧4h；
36.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡8h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的量浓度为31wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入8份氧化铁，浸泡完成后烘干得到活性炭。
37.实施例3
38.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
39.s1：将80份无烟煤与30份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
40.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入8份煤焦油和50份水进行混合搅拌30min，在60℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后自然晾干；
41.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为800℃，煅烧3h；
42.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡4h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的量浓度为50wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入7份氧化铝，浸泡完成后烘干得到活性炭。
43.实施例4
44.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
45.s1：将74份无烟煤与20份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
46.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入6份煤焦油和46份水进行混合搅拌25min，在57℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后
自然晾干；
47.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为550℃，煅烧4h；
48.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡8h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的量浓度为40wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入5份氧化铁和氧化锰的混合物，浸泡完成后烘干得到活性炭。
49.实施例5
50.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
51.s1：将75份无烟煤与25份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
52.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入5份煤焦油和50份水进行混合搅拌30min，在57℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后自然晾干；
53.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为700℃，煅烧4h；
54.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡5h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的量浓度为48wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入8份氧化铜和氧化铝的混合物，浸泡完成后烘干得到活性炭。
55.实施例6
56.本实施例提供一种工业脱硫用活性炭，其掺入组分和制备步骤如下：
57.s1：将75份无烟煤与25份烟煤分别投入粉碎机中粉碎，粉碎至过200目筛，然后混合均匀，得到粒径均匀大小的原料颗粒；
58.s2：取定量原料颗粒加入到捏合机中，加入5份煤焦油和50份水进行混合搅拌30min，在57℃的温度下混捏得到混合物，将混合物放在压缩机上进行压缩，压缩成成型后自然晾干；
59.s3：将成型的混合物放入炭化炉进行煅烧形成初级活性炭，调节煅烧温度为700℃，煅烧4h；
60.s4：将初级活性炭放入氢氧化钠溶液中浸泡7h，其中初级活性炭与氢氧化钠溶液的体积比为1:2，氢氧化钠的量浓度为35wt％，同时在氢氧化钠溶液中加入6份氧化铜、氧化铝和氧化镍的混合物，浸泡完成后烘干得到活性炭。
61.将上述实施例1-6制备得到的活性分别进行各项性能测试。其测试结果如下表1所示：
62.表1实施例1-6的活性炭的各项性能参数
[0063][0064]
从上述表可知，本发明实施例1-6制备得到的活性炭满足现行活性炭的标准(国标 gb/t7702-1997，强度，％≥90孔容积，cm3/g≥0.6；比表面积，m2/g≥800；饱和硫容量， mg/g≥900；)，并且对工业尾气中的h2s、cos有较好的去除效果，其中实施例1制备得到的活性炭性能最好。
[0065]
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。