专利名称：用花泥边角料制备碳分子筛的方法
技术领域：
本发明涉及一种用花泥边角料制备碳分子筛的方法。
背景技术：
碳分子筛是一种新型吸附剂，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。目前国内碳分子筛的制造工艺， 一般是采用大连理工大学张艳、尤隆渤、胡浩权等公开发表的"酚醛树脂制备 碳分子筛的研究"一论文中所描述的方法，即将酚醛树脂经固化一粗粉碎一干 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、成本高，在固化、粗粉碎、干馏、炭化、沉积等工序 均有污染排放。在使用的过程中，产品的产氮率指标不能满足制取高纯氮气的
要求，且增加纯氮气的生产成本，应用范围受到限制。公开号CN101293648A的 一种碳分子筛制造工艺，也是采用了上述方法，需要干馏，在干馏的过程中会 产生大量的有毒气体，同时造成成本增加。由于选用煤焦油做粘结剂，炭化过 程中有大量废气排出，对环境影响极大，造成污染。另外，有采用原煤作原料 制备碳分子筛，在制备过程需要作酸性处理，污染也很大，生产的产品性能指 标较低，只能用于低纯度要求的制氮机。还有报道用苹果渣、坚果壳、石油焦 等作原料制备碳分子筛，由于产品性能较低，均难以形成产业化。
发明内容
本发明的目的为了克服上述技术的不足，提供一种生产原料成本低，工艺 过程简单、污染小，生产效率高的用花泥边角料制备碳分子筛的方法。
本发明解决其技术问题采取的技术方案，用花泥边角料制备碳分子筛的方 法，其特征在于将花泥边角料粉碎至8-20微米，按花泥粉100:粘结剂30— 50:水20—30的重量百分比粘合后，进行挤条成型处理，成型后进行炭化及孔 径调整处理，进行孔径检测；制备孔径为2.6-3.5埃的碳分子筛进行封装；如 果孔径过小，进行二次孔径调整通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整通入 调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。
其具体制备方法如下细粉碎将花泥边角料灰份《10%，挥发份40%—55%，粉碎至8—20微米。 按花泥粉IOO:粘结剂30—50:水20—30的重量百分比粘合后，进行挤条成 型处理，成型直径为1.1-2. O毫米。 所述的粘结剂是指植物淀粉。
成型后进行炭化及孔径调整处理，炭化温度为400-83(TC炭化温度，温度升 速率5-1(TC/分钟，在炭化83(TC后，温度控制在78(TC直接进行孔径调整处理。 制备高性能碳分子筛。
所述孔径调整处理在炭化料达到83(TC后，降温至78(TC保持恒温，将通 入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟。
所述孔径检测产品在转炉内用氮气保护维持78(TC恒温，取一定量高温样 品，在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情 况。分子筛孔径为2. 6-3. 5埃的合格产品进行封装，温度控制在60°C±5°C。
所述的如果孔径过小，进行二次孔径调整是对孔径调整处理后进行检测 未能达到标准时，孔径过小进行调整，采用在78(TC恒温下，向转炉内通入水， 流速为2毫升/分钟，通入时间5-30分钟，制备合格的碳分子筛进行封装。
所述的如果孔径过大，进行二次孔径调整是对孔径调整处理后进行检测 未能达到标准时，孔径过大进行调整，采用在78(TC恒温下，向转炉内通入调孔 剂，调孔剂流量为8毫升/分钟，通入时间5-60分钟，制备合格的碳分子筛进 行封装。
本发明具有生产原料成本低，其工艺简单，生产周期短，污染小，生产效 率高。本发明所得产品、孔径可控制在2.6-3.5埃，产品用于PSA法空气分离 制氮，且无需再处理即可制取高纯氮气。
图l是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合图1通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例l:用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备选择灰份《10%， 挥发份40%—55%的花泥边角料，用球磨机将其细粉粒度8—20微米，取花泥边角料粉100kg、植物淀粉30kg、水20kg进行粘合，粘合时间l小时；用双螺杆 挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，成型直径在1. 1毫米至2.0毫米之
间，成型料晾干将成型好的原料在常温25'C下晾置30分钟；炭化及调孔处理
将晾好料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率5-l(TC/分钟，在400-83(TC条件 下进行炭化，达到83(TC后，在氮气的保护下降温至780"C恒温，将通入氮气的 流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时 间100-150分钟，产品在转炉内用氮气保护维持78(TC恒温，取一定量高温样品， 在真空状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况， 经检测得到孔径2. 6-3. 5埃碳分子筛，产品的封装温度控制在60°C±5°C。
实施例2:用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备取粒度8-20微 米的花泥边角料粉100kg、植物淀粉32kg、水25kg进行粘合，时间l小时；用 双螺杆挤条成型机，对粘合好的原料进行挤条成型，成型直径在1. 1毫米至2. 0 毫米之间，成型料晾干将成型好的原料在常温25。C下晾置30分钟；炭化及一 次调孔将晾好的成型料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率5-l(TC/分钟，在 400-83(TC条件下炭化及调孔处理，炭化料达到83(rC后，在氮气的保护下降温 至78(TC恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫 升/分钟，进行孔径调整，无需降温用特制取样装置取一定量高温样品，在真空 状态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况；根据检 测结果，如果孔径过小需要进行二次孔径调整，在氮气的保护下保持78(TC恒 温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，向转炉内通入2毫升/分钟的水， 通入时间5-30分钟，用同样方法取样检测得孔径2. 6-3. 5埃碳分子筛，产品的 封装温度控制在6(TC土5'C。
实施例3:用花泥边角料制备碳分子筛的方法，原料准备选择灰份《10%， 挥发份40%—55%的花泥边角料，直接用气流磨或球磨机将其细粉至8-20 y m，将 花泥粉100kg、植物淀粉50kg、水30kg进行粘合，粘合时间l小时，用双螺杆 挤条成型机，对粘合好的原料进行挤条成型，直径在1. 1毫米至2毫米之间，
成型料晾干将成型好的原料在常温25r下晾置30分钟；炭化及调孔处理将
晾好的成型料导入转炉内进行炭化处理，温度为40(TC至83(rC。温升速率为5-10XV分钟，炭化料达到83(TC后停止升温，在氮气的保护下降温至78(TC恒温， 在氮气保护下，向转炉内通入调孔剂，用18毫升/分钟流量的调控剂进行孔径 调整，时间120分钟，无需降温用特制取样装置取一定量高温样品，在真空状 态快速冷却，用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况；根据检测 结果，如果孔径过大，需要进行二次孔径调整，即在78(TC恒温下，将通入氮气 的流量控制在4立方米/小时，向转炉内通入调孔剂，调孔剂流量为8毫升/分 钟，通入时间5-60分钟，制得孔径2.6-3.5埃碳分子筛，产品的封装温度控制 在60。C士5。C。
目前，生产每吨碳分子筛需要酚醛树脂约1. 8吨，按价格1. 2万元/吨计算， 材料成本为2. 16万元，生产用电约1.5万元/B屯，人工费约0.4万元/吨，成本 合计4.06万元/吨。用本发明制备碳分子筛，每吨约需花泥边角料2吨，价格 约0. 5万元/吨，材料成本为1万元，生产用电约0. 8万元/吨，人工费约0. 3 万元/吨，成本合计2. l万元/吨。
权利要求
1、用花泥边角料制备碳分子筛的方法，其特征在于将花泥边角料粉碎至8-20微米，按花泥粉100∶粘结剂30-50∶水20-30的重量百分比粘合后，进行挤条成型处理，成型后进行炭化及孔径调整处理，孔径检测；制备孔径为2.6-3.5埃的碳分子筛进行封装；如果孔径过小，进行二次孔径调整通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整通入调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。
2、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于花泥边角料灰份 《10%，挥发份40%—55%。
3、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于所述的粘结剂 是指植物淀粉。
4、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于挤条成型的直径 为1. 1-2.0毫米。
5、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于所述的炭化过程温度为400-830°C，温度升速率5-l(TC/分钟。
6、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于所述孔径调整 处理在炭化料达到830。C后，降温至78(TC保持恒温，将通入氮气的流量控制 在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟，时间100-150分钟。
7、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于孔径检测产品 在转炉内用氮气保护维持78(TC恒温，取一定量高温样品，在真空状态快速冷却， 用比表面积及孔结构分布仪快速评价其孔径分布情况。
8、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于如果孔径过小， 进行二次孔径调整，即在78(TC恒温下，向转炉内通入水，流速为2毫升/分钟， 通入时间5-30分钟。
9、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于如果孔径过大， 进行二次孔径调整，即在780'C恒温下，向转炉内通入调孔剂，调孔剂流量为8 毫升/分钟，通入时间5-60分钟。
10、 根据权利要求1所述制备碳分子筛的方法，其特征在于碳分子筛产 品的封装温度控制在60°C ±5°C 。
全文摘要
本发明涉及用花泥边角料制备碳分子筛的方法，其特征在于将花泥边角料粉碎至8-20微米，按花泥粉100粘结剂30-50∶水20-30的重量百分比粘合后，进行成型处理，成型后进行炭化处理，炭化后孔径调整处理，孔径检测；制备孔径为2.6-3.5埃的碳分子筛进行封装；如果孔径过小，进行二次孔径调整通入水；如果孔径过大进行二次孔径调整通入调孔剂；制备合格的碳分子筛进行封装。本发明具有生产原料成本低，其工艺简单，生产周期短，污染小，生产效率高，产品用于PSA法空气分离制氮，且无需再处理即可制取高纯氮气。
文档编号B01J20/30GK101642701SQ200910017500
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者郑世涛 申请人:威海华泰分子筛有限公司