一种无需不熔处理工艺的沥青基球形活性炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无需不熔处理工艺的沥青基球形活性炭的制备方法，将煤沥青放入熔融装置内，通入0.1-0.5MPa压缩空气并搅拌，当熔融温度280℃至350℃时保持2～8小时，使基质原料沥青的软化点达到200℃～260℃，待冷凝后再加工成粉体沥青；按照质量百分比称取炭粉34%～79%，粘结剂1%～10%，以及粉体沥青20%～65%；然后将取得的炭粉、粘结剂与粉体沥青在常温下制成直径在0.5mm～5mm的圆球形的颗粒，直接进入沥青炭化炉内，在600℃-900℃炉温下完成炭化过程，得到球炭；然后进行活化处理，得到沥青基球形活性炭。本发明专利技术的制备方法，显著降低了加工难度同时大幅度减少了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭制备
，涉及一种无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法。
技术介绍
浙青基球形活性炭具有球形度好，机械强度高、固定床容通阻力小、广谱吸附性能强、吸脱附速度快以及可以再生等系列优点，在环保、医疗、化工、军事领域有着广泛的应用，是活性炭家族的高端品种，但其高昂的技术成本是工业化生产、推广应用的主要障碍。目前以日本吴羽化学工业株式会社为代表的浙青基球形活性炭生产工艺都必须经历五个工序1.改性浙青原料的制备、2.浙青颗粒的成球、3.不熔处理(包括化学浸渍)、 4.球形浙青颗粒的炭化、5.浙青球炭的活化。为了在高温炭化时球体颗粒之间不发生熔并，还必须在炭化前增加一个对球型浙青颗粒进行不熔化处理的工艺，这一工艺在业内称之为不熔处理。现有的浙青基球形活性炭不熔处理工艺是与球体成形阶段处于熔融状态密不可分的，无论成球是悬浮法、乳化法还是热缩聚法或其他方法均是依靠浙青颗粒在热熔状态下自身的表面张力在不相互溶的液相(或气相)介质中自动收缩成球，用此种工艺制得的球形浙青颗粒则必须经过不熔处理后才可进入高温炭化工序。不熔处理工艺是整个工艺中最为艰难的技术环节，其加工费用往往占总成本的一大半，不熔处理工艺使得浙青基球形活性炭的加工技术难度以及生产成本急剧增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法，降低了加工难度同时减少了生产成本。本专利技术所采用的技术方案是，一种无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法，具体按照以下步骤进行步骤1、制备粉体浙青选取煤浙青作为基质原料，将煤浙青放入熔融装置内，通入0. IMPa-O. 5MPa的压缩空气并搅拌，至熔融温度为280°C -350°C时，保持2-8小时，使基质原料浙青的软化点达到 2000C -260°C，待冷凝后再加工成粉体浙青； 步骤2、浙青颗粒的成球按照质量百分比称取炭粉34%-79%，粘结剂1%-10%，以及步骤1制得的粉体浙青 20%-65%，以上组分的质量百分比总和为100% ；然后将取得的炭粉、粘结剂与粉体浙青在常温下通过制丸机械制成直径在0. 5mm-5mm的圆球形颗粒； 步骤3、球型颗粒浙青的炭化将步骤2得到的圆球形颗粒直接进入浙青炭化炉内，在惰性气体保护、600°C -900°C炉温下完成炭化过程，得到球炭；步骤4、浙青球炭的活化对步骤3得到的球炭进行活化处理，得到浙青基球形活性炭。本专利技术的特征还在于，粘结剂选用羧甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素，或羧甲基纤维素与羟丙基甲基纤维素的组合，组合时，组份之间没有含量配比的要求。炭粉是指经过粉碎的浙青焦、石油焦、煤焦、煤、植物制成的炭或活性炭以及符合 800°C以内可以炭化且又不会产生相变的粉体材料的其中一种或两种以上的组合，两种以上组合时组份之间没有含量配比的要求。球炭进行活化处理的具体过程是，将球炭在活化装置通入高温蒸汽对球炭进行活化。本专利技术的有益效果是去掉了现有工艺过程中的不熔处理这道工艺，以适当比例的粉状浙青和炭粉调以粘结剂，用常规的机械加工方法，在常温下机械造粒成球后直接煅烧使之炭化与活化。与传统工艺相比本专利技术的制丸工艺简单高效，同时免去了耗能巨大、成本高昂的不熔处理这一道工艺。附图说明图1是本专利技术浙青基球形活性炭的制备工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法的工艺流程，总体来说如图1所示，其中包括以下四个步骤步骤1、浙青的前期处理，步骤2、浙青的成球，步骤 3、球型浙青的炭化，步骤4、球炭的活化。具体的来说，本专利技术的无需不熔处理工艺的浙青基球形活性炭的制备方法按照以下步骤进行步骤1、浙青的前期处理即高软化点粉体浙青的制备选取煤浙青做为基质原料，将基质原料放入熔融装置内，通入0. IMPa-O. 5MPa的压缩空气并搅拌，一直到熔融温度为280°C -350°C时，保持2 8个小时，使基质原料浙青的软化点达到200°C 260°C，待冷凝后再加工成粉体浙青。浙青中本身含有大量的轻组分，轻组分主要指浙青中的芳香族化合物、稠环芳烃等，如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、萘、甲基萘、联苯、茚、苊、蒽、咔唑等数十种物质，在浙青的前期处理过程中，大部分轻组分会随着通入到浙青熔体内且不断搅拌的空气逸出，此举对于成品质量以及在下一道工序即高温炭化的炉内安全保障十分重要。这是因为，过多的轻组分在高温炭化时会溢出，这样就会在球体内形成许多不规则的直径不等的空洞，这就必然会影响球体的形状和强度。另外，轻组分多为易燃易爆的物质，在密闭的高温炭化炉内如果数量积累到一定程度是不安全的，基于以上两点，浙青的前期处理就显得十分必要了。步骤2、浙青颗粒的成球按照质量百分比称取炭粉34%-79%，粘结剂1%-10%，以及步骤1制得的粉体浙青 20%-65%，以上组分的质量百分比总和为100% ；其中，粘结剂选用羧甲基纤维素(CMC)或羟丙基甲基纤维素(HPMC)，或羧甲基纤维素与羟丙基甲基纤维素的组合，组合时，组份之间没有含量配比的要求；炭粉是指经过粉碎的浙青焦、石油焦、煤焦、煤、植物制成的炭或活性炭以及符合800°C以内可以炭化且又不会产生相变的粉体材料的其中一种或两种以上的组合，两种以上组合时组份之间没有含量配比的要求。然后将取得的炭粉、粘结剂与粉体浙青在常温下通过制丸机械制成直径在0. 5mm 5mm的圆球形的颗粒。 步骤3、球型颗粒浙青的炭化成球后的半成品颗粒直接进入常规的浙青炭化炉内，在惰性气体保护600°C -900°C炉温下完成炭化过程。步骤4、浙青球炭的活化用常规的活化装置及方法即可完成对球炭的活化处理，比如通入高温蒸汽进行活化等。在本专利技术工艺方法中，利用浙青自身具有优良的无可替代的高温粘接性能、利用炭粉自身具有非常高比表面积的多孔结构以及自身优良的吸附性能，首先对浙青进行前期处理，再将这两种粉体材料通过粘接剂经制丸工艺加工成为给定尺寸的球形颗粒，将制得的球形颗粒放入高温炭化炉内炭化，球形颗粒中的浙青成分在升温过程中，必然要发生熔融以及一系列的化学缩合聚合反应，缩聚反应必然将导致球形颗粒的几何形状发生变化， 此时球形颗粒中的炭粉成分将起到两个非常重要的作用，第一个作用是球形骨架作用，在制丸工艺中，球形颗粒中的炭粉成分与粉体浙青成分通过粘接剂已经均质的相互粘连成为一个密致的圆球，当在升温时球体中的浙青成分必然要由固相转变成为液相，然而球体中的炭粉成分则不会因为温度升高而发生相变，这样球体中的炭粉就自然形成了一个圆球形的网格骨架，这个圆球形的骨架具备球体中挥发性气体的通道以及在高温下熔融浙青膨胀的容纳空间，可以有效地消除在高温下由于浙青缩聚反应而产生的形变以及裂隙，可以避免应力集中。它的第二个重要的作用就是炭粉的高比表面积多孔结构以及自身优良的吸附性能，此多孔结构的吸附性能完全可以将球体中的浙青熔融液相物质及时的吸附到固相的炭粉成分中去，故有效的避免了浙青熔融液在高温下会溢出球体而导致颗粒之间的相互熔并与粘连。当球体中的浙青成分随着进一步升温必然会由液相转变为固相直至彻底炭化， 此时浙青自身特有的高温粘接性能将球体中的炭粉成分牢牢的粘接并炭化成为了一个几何形状及强度均符合要本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种无需不熔处理工艺的沥青基球形活性炭的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤１、制备粉体沥青选取煤沥青作为基质原料，将煤沥青放入熔融装置内，通入０．１ＭＰａ－０．５ＭＰａ的压缩空气并搅拌，至熔融温度为２８０℃－３５０℃时，保持２－８小时，使基质原料沥青的软化点达到２００℃－２６０℃，待冷凝后再加工成粉体沥青；步骤２、沥青颗粒的成球按照质量百分比称取炭粉３４％－７９％，粘结剂１％－１０％，以及步骤１制得的粉体沥青２０％－６５％，以上组分的质量百分比总和为１００％；然后将取得的炭粉、粘结剂与粉体沥青在常温下通过制丸机械制成直径在０．５ｍｍ－５ｍｍ的圆球形的颗粒；步骤３、球型颗粒沥青的炭化将步骤２得到的圆球形颗粒直接进入沥青炭化炉内，在惰性气体保护、６００℃－９００℃炉温下完成炭化过程，得到球炭；步骤４、沥青球炭的活化对步骤３得到的球炭进行活化处理，得到沥青基球形活性炭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞祥敏，孔亦周，
申请(专利权)人：孔亦周，俞祥敏，史金生，
类型：发明
国别省市：61