制备分子筛碳的方法技术

制备分子筛碳的方法，包括以热固性树脂为原料的固化物的加热氧化步骤；加热氧化处理后的氧化改性物的粉碎步骤；所获粉碎物的造粒步骤；所获粒状物的干馏步骤；干馏步骤所获碳化物的热处理步骤；和热处理后的碳化物的细孔调整步骤。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
制备分子筛碳的方法
本专利技术涉及一种以热固性树脂为原料制备分子筛碳的方法。
技术介绍
分子筛碳(以下简称MSC)已知可以用作例如将空气分离成氧气和氮气的吸附剂。这种MSC一般由碳化物制备，碳化物可通过诸如焦炭、煤和椰子壳炭等碳材料或者酚醛树脂之类的热固性树脂的碳化来制备。这里应当指出，碳化处理是指对固化的热固性树脂进行干馏挥发碳之外的其它成分。图1是利用热固性树脂制备分子筛碳的现有技术的图例。原料热固性树脂1在固化步骤S1进行固化处理获得固化物2，固化物2通过干馏步骤S2进行干馏获得干馏物3，随后利用象球磨机一类的普通粉碎设备，通过粉碎步骤S3将3粉碎成粉碎物4(一次粒子)，将粉碎物4与粘合剂混合经造粒步骤S4造粒获得粒状物5，粒状物5进一步通过干馏步骤S5进行干馏产生碳化物6，碳化物6通过热处理步骤S6进行热处理，然后在细孔调整步骤S7中进行细孔调整等处理，因此制备出MSC7。此外也可以不经过干馏步骤S2，而将固化物2直接通过粉碎步骤S3进行粉碎处理。另外，当以市售且经过固化处理的热固性树脂粉8作原料时，也可以不经过粉碎步骤S3，而直接在造粒步骤S4造粒，再经过干馏步骤S5进行干馏，从而获得碳化物6。这是因为原料热固性树脂已经具备了粉状形态。然而，若欲生产微细的粉末，最好有粉碎步骤S3。在这种情况下，在干馏步骤S2中进行干馏，转化为干馏物3，进而进行粉碎步骤S3。上述制备MSC的方法中，粉碎步骤S3是非常重要的一步，它决定碳化物粉(一次粒子)的粒径和粒度分布，并对MSC的最终性能有较大影响。-->然而，传统方法利用象球磨机一类的普通粉碎装置，可以在粉碎的最初阶段短时间(大约1小时)内获得100μm或更小的微粒，然而使用这种方法，即使粉碎过程此后持续较长的时间，微粒的粒径也不易进一步降低，并且微粒的粒度分布较宽。因此，所得MSC性能变差。专利技术的公开本专利技术旨在提供一种粒径小、粒度分布窄的高性能MSC的制备方法。本专利技术制备分子筛碳的方法包括以下步骤：以热固性树脂为原料的固化物的加热氧化步骤；加热氧化处理后的氧化改性物的粉碎步骤；所获粉碎物的造粒步骤；所获粒状物的干馏步骤；干馏步骤所获碳化物的热处理步骤；和热处理后的碳化物的细孔调整步骤。前述热固性树脂可使用象酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、呋喃树脂和不饱和聚酯树脂等各种热固性树脂，从获取的容易性出发，酚醛树脂最适宜作原料。加热氧化处理是指在含氧的气氛中，对以热固性树脂为原料的固化物进行加热处理。因此，只要是含有氧的气体均可使用，但空气更为实用。在空气被用作气氛气体时，适宜的加热温度为150-400℃，最好为180-300℃。如果气氛温度低于150℃，则加热氧化处理不能充分进行，导致在随后粉碎步骤中不能获得充分的粉碎效果；如果气氛温度高于400℃，则在加热氧化处理中固化物被氧激活，从而导致MSC的不良后果。如果气氛气体中氧的含量高于空气，可优选使用较低的气氛温度，相反，如果气氛气体中氧的含量低于空气，则可优选使用较高的气氛温度。本专利技术分子筛碳的制备方法除了加热氧化处理外，基本上与现有方法相同。然而，同现有技术制备的MSC相比，本专利技术制备的MSC粒度分布窄且粒径小，因而吸附量增大、分离效果提高，较之现有技术性能更高。也就是说，利用MSC对气体进行吸附分离时，一般认为，优选吸附剂的一次粒子(原料粉)粒径较小且大小一致。然而消耗较长时间进行粉碎以获得这种一次粒子是不现实的，因这将导致粉碎成本的上升。因此粉碎步骤在MSC的制备中是非常重要的，它决定一次粒子的-->性能及状态。实际上，粉碎过程是在兼顾成本的情况下进行的。如上所述，当利用酚醛树脂之类的热固性树脂做原料制备MSC时，通过在粉碎前进行加热氧化处理，可用球磨机之类的普通粉碎设备以较低的粉碎成本容易地获得直径一致的微细的一次粒子。结果可得到具有高吸附量和出色分离性能的MSC。附图简述图1是现有技术制备MSC的一例流程图。图2是本专利技术的制备MSC的一例流程图。实施专利技术的最佳方式图2显示的是以热固性树脂为原料制备MSC的本专利技术步骤的一例图例。原料热固性树脂11在与现有技术相同的固化步骤S11中进行固化处理成为固化物12。固化处理得到的固化物12在加热氧化步骤S12中与加热到150-400℃的空气中的氧接触进行加热氧化处理。上述加热氧化步骤S12所获氧化改性物13在球磨机等普通粉碎设备上通过粉碎步骤S13粉碎为所期望的粒度。另外，以由经过固化的粉末构成的热固性树脂15作原料时，可以直接在加热氧化步骤S12中进行加热氧化处理。然而，直接以这种状态难于充分进行加热氧化处理，所以加热氧化步骤S12在常规的造粒步骤S14和干馏步骤S15，或在常规的干馏步骤S15之后进行。或者可在用流化床干馏之后进行加热氧化步骤S12，或者也可以直接在流化床上进行加热氧化步骤S12。如上所述，通过在加热氧化步骤S12加热氧化处理后进行粉碎处理，即使使用普通粉碎设备也可获得与现有技术相比粒度分布狭且粒径小的粉碎物14(碳化物的一次粒子)。这里需要指出，依据在粉碎处理前不进行加热氧化处理的现有技术，通过利用球磨机等粉碎设备进行极长时间粉碎，粒子粒径也可以降到与本专利技术相同的小粒径水平，然而，众所周知，在粉体技术中，获得具有预想粒度分布的粉体是重要的，但是长时间的持续粉碎会导致过度粉碎，从而过小粒径的粒子所占百分比上升，并会导致其它一些不便。-->本专利技术的MSC可以用上述粉碎物14为原料，通过与现有技术相同的处理而获得。即在造粒步骤S16中，上述粉碎物14与煤油、杂酚油、煤焦油等常用粘合剂混合，造粒为所期望的粒度。造粒步骤S16中得到的粒状物16在干馏步骤S17中于400-700℃的惰性气体气氛中干馏2小时以内以生成碳化物17。干馏步骤S17生产的碳化物17在热处理步骤S18中于850-1200℃的惰性气体中热处理2小时以内。在热处理步骤S18中获得的碳化物在细孔调整步骤S19中利用苯、甲苯、二甲苯、甲烷、乙烷、丙烷等热分解性烃在500-900℃，最好是在600-800℃进行细孔调整。通这些步骤可制备本专利技术的MSC19。由粉碎步骤S13所获氧化物粉末组成的粉碎物14粒度分布窄且粒径小，因而通过以之为原料粉末制备MSC，可获得吸附量增加、性能较现有技术高的MSC。下面说明本专利技术的实施例和对比例。实施例1首先，将15份煤油加到100份酚醛树脂粉末中，对混合物进行捏制和粒化，制成直径为2mm、长度为4mm的条状，然后在加热到150℃的空气中固化，所得固化物在250℃的空气中进行12小时的加热氧化处理，再用球磨机进行4小时粉碎。粒度分布的测量结果列于表1中。对比例1实施例1中的前述固化物直接用球磨机进行粉碎，而不进行加热氧化处理。连续粉碎1小时、4小时和12小时。粒度分布的测量结果列于表1中。-->                              表1                    粒度分布(％)    实施例1                    比较例1         粉碎时间     4小时     1小时    4小时    12小时         范围(μm)          1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备分子筛碳的方法，包括以下步骤：对以热固性树脂为原料的固化物进行加热氧化的步骤；对加热氧化处理后的氧化改性物进行粉碎的步骤；对所得粉碎物进行造粒的步骤；对所得粒状物进行干馏的步骤；对干馏步骤所获碳化物进行热处理的步骤； 和对热处理后的碳化物的细孔进行调整的步骤。

【技术特征摘要】
1、制备分子筛碳的方法，包括以下步骤：对以热固性树脂为原料的固化物进行加热氧化的步骤；对加热氧化处理后的氧化改性物进行粉碎的步骤；对所得粉碎物进行造粒的步骤；对所得粒状物进行干馏的步骤；对干馏步骤所获碳化物进行热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳田胜吉，林田政嘉，
申请(专利权)人：日本酸素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]