專利名稱：類分子篩型活性炭及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種類分子篩型活性炭的制備技術(shù)，尤其是涉及一種利用無煙煤制備類 分子篩型活性炭的制備方法。
背景技術(shù)：
類分子篩型活性炭產(chǎn)品具有特殊的微孔分布，微孔發(fā)達又高度集中,目前主要應用在 高純氣體凈化工藝上。在重要場合應用的高端產(chǎn)品，目前國內(nèi)依賴進口。國內(nèi)僅有四川 綿陽活性炭廠一家生產(chǎn)類分子篩型活性炭的產(chǎn)品，應用在變壓吸附精制氫氣場合。其活 化工藝采用傳統(tǒng)的水蒸氣活化法。由于水蒸氣同碳的反應速度較快，同時水蒸氣進入炭 內(nèi)部需要一定的擴散時間，因此易造成產(chǎn)品最終孔結(jié)構(gòu)呈廣譜分布或集中性不好，影響 產(chǎn)品的吸附效果。申請?zhí)枮?00510094024.9，名稱為類分子篩型活性炭的制備方法中披 露了一種采用煤粉與煤焦油或木焦油制備類分子篩型活性炭的方法，但是該方法的活化 溫度比較高在750 950°C。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對環(huán)境友好的類分子篩型活性炭的制備方法，由本發(fā)明制得的活性 炭產(chǎn)品具有吸附效果好且其孔結(jié)構(gòu)高度集中的優(yōu)點，能用于高純氣體的凈化工藝。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種類分子篩活性炭的制備方法，以無煙煤為原料，添加適量高錳酸鉀作為催化劑， 按煤粉高錳酸鉀煤焦油或木焦油之比為(1.0-3.0): (0.01-0.05): 1的重量比，在 80-15(TC下攪勻后擠壓成顆粒，將成型顆粒在100-250。C下硬化l-3小時，然后將成型顆 粒加熱至250-50(TC進行預炭化2-4小時，最后，采用按水蒸汽與二氧化碳之重量比為 (1.0-5.0): 1的活化劑，將經(jīng)上述處理后的物料在650-745-C下活化反應2-10小時， 即可制成類分子篩型活性炭。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
本專利技術(shù)采用強氧化劑高錳酸鉀作為活化反應催化劑及水蒸氣+二氧化碳聯(lián)合活化，與常規(guī)的物理法活化反應溫度(800-95(TC)相比，降低了活化反應溫度至650-745 °C，使活化反應勻速進行，使產(chǎn)品最終孔結(jié)構(gòu)高度集中，分子篩效應更明顯，大大提高 了產(chǎn)品的氣相吸附效率。具體來說
(1) 本發(fā)明首次采用強氧化劑高錳酸鉀作為活化反應催化劑來制取類分子篩活性炭 產(chǎn)品，有效地降低了活化反應溫度，有利于產(chǎn)品形成均勻的孔隙結(jié)構(gòu)。
(2) 本發(fā)明對無煙煤進行了預處理、硬化、炭化、活化等操作，使其制備的顆?；?性炭具有類分子篩型活性炭的特殊孔隙結(jié)構(gòu)，半徑小于9A的孔容占總的孔容的大于90%， 同時，按BET計算方法比表面積在800m7g-1150m7g。在測試溫度25。C，測試氣體壓力 0. lMPa(絕壓)，抽空真空度-O. 093MPa(表壓)的條件下，其二氧化碳吸附量指標在50-60 ml/g，高于綿陽活性炭廠32.05 (ml/g)的產(chǎn)品指標，也高于申請?zhí)枮?00510094024.9的 申請制備的活性炭的40ml/g。
(3) 本發(fā)明對無煙煤粉進行了預處理、硬化，特別是由于活化反應溫度的降低，使 制備的顆?；钚蕴磕湍姸忍岣叩酱笥?8%，高于申請?zhí)枮?00510094024.9的申請制備 的活性炭的96%。相應地延長了產(chǎn)品的使用壽命。
(4) 本發(fā)明采用的活化催化劑高錳酸鉀，對生產(chǎn)設備無任何腐蝕，基本上無環(huán)境污染。
具體實施方式
實施例1.
1、 一種類分子篩活性炭的制備方法，以無煙煤為原料，添加適量高錳酸鉀作為催化
劑，按煤粉高錳酸鉀煤焦油或木焦油之比為(1.0-3.0): (0.01-0.05): 1的重量比，
在80-150。C下攪勻后擠壓成顆粒，將成型顆粒在100-25(TC下硬化l-3小時，然后將成型 顆粒加熱至250-50(TC進行預炭化2-4小時，最后，采用按水蒸汽與二氧化碳之重量比為 (1. 0-5. 0): 1的活化劑，將經(jīng)上述處理后的物料在650-745'C下活化反應2-10小時， 即可制成類分子篩型活性炭，其中，半徑小于9A的孔容占總的孔容的92。/6，同時，按BET 計算方法比表面積在920mVg。在測試溫度25。C，測試氣體壓力0. lMPa (絕壓)，抽空真 空度-0.093MPa (表壓)的條件下，其二氧化碳吸附量指標在53 ml/g。 實施例2.
一種類分子篩型活性炭的制備方法，是按照煤粉、高錳酸鉀與煤焦油(或木焦油) 之比(重量比)為1: 0.01: 1的比例。在8(TC下攪勻后，擠壓成顆粒，將成型顆粒在10(TC下硬化1小時，然后在30(TC下預炭化2小時，最后，活化劑按水蒸汽二氧化碳 =1: 1 (重量比)，在65(TC下將處理好的物料活化2小時，制成類分子篩型活性炭，其中， 半徑小于9A的孔容占總的孔容的95y。，同時，按BET計算方法比表面積在1050 m7g。在 測試溫度25°C，測試氣體壓力0. IMPa (絕壓)，抽空真空度-O. 093MPa (表壓)的條件下， 其二氧化碳吸附量指標在56 ml/g，耐磨強度大于98%。 實施例3.
一種類分子篩型活性炭的制備方法，是按照煤粉、高錳酸鉀與煤焦油(或木焦油) 之比(重量比)為2: 0.03: l的比例。在10(TC下攪勻后，擠壓成顆粒，將成型顆粒在 20(TC下硬化2小時，然后在40(TC下預炭化3小時，最后，活化劑按水蒸汽二氧化碳 =2: 1 (重量比)，在70(TC下將處理好的物料活化5小時，制成類分子篩型活性炭，其中， 半徑小于9A的孔容占總的孔容的98。/。，同時，按BET計算方法比表面積在1150 m7g。在 測試溫度25°C，測試氣體壓力0. IMPa (絕壓)，抽空真空度-O. 093MPa (表壓)的條件下， 其二氧化碳吸附量指標在60 ml/g，耐磨強度大于98%。
實施例4.
一種類分子篩型活性炭的制備方法，是按照煤粉、高錳酸鉀與煤焦油(或木焦油) 之比(重量比)為3: 0.05: l的比例。在15(TC下攪勻后，擠壓成顆粒，將成型顆粒在 250。C下硬化3小時，然后在500。C下預炭化4小時，最后，活化劑按水蒸汽二氧化碳 =5: 1 (重量比)，在745'C下將處理好的物料活化10小時，制成類分子篩型活性炭，半 徑小于9A的孔容占總的孔容的94W，同時，按BET計算方法比表面積在1000 m7g。在測 試溫度25。C，測試氣體壓力O. IMPa (絕壓)，抽空真空度-0. 093MPa (表壓)的條件下， 其二氧化碳吸附量指標在58 ml/g，耐磨強度大于98%。
權(quán)利要求
1.一種類分子篩活性炭的制備方法，以無煙煤為原料，按煤粉、高錳酸鉀及煤焦油或木焦油按(1.0-3.0)∶(0.01-0.05)∶1的重量比，在80-150℃下攪勻后擠壓成顆粒，將成型顆粒在100-250℃下硬化1-3小時，然后將成型顆粒加熱至250-500℃進行預炭化2-4小時，最后，采用按水蒸汽與二氧化碳之重量比為(1.0-5.0)∶1的比例，將經(jīng)上述處理后的物料活化反應2-10小時，即可制成類分子篩型活性炭，其特征在于，采用高錳酸鉀作為催化劑，按照高錳酸鉀煤焦油或木焦油之比為(0.01-0.05)∶1的重量比添加高錳酸鉀作為催化劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的類分子篩活性炭的制備方法，其特征在于，活化反應 溫度為650-745°C。
3. 如權(quán)利要求1所述的類分子篩活性炭的制備方法，其特征在于，以無煙煤 為原料，按煤粉高錳酸鉀煤焦油或木焦油之比為2: 0.03: 1的重量比，在 ll(TC下攪勻后擠壓成顆粒，將成型顆粒在180。C下硬化1.5小時，然后將成型 顆粒加熱至40(TC進行預炭化3小時，最后，采用按水蒸汽與二氧化碳之重量比 為3.0: 1的活化劑，將經(jīng)上述處理后的物料在65(TC下活化反應6小時，即可 制成類分子篩型活性炭。
4. 如權(quán)利要求1所述的類分子篩活性炭的制備方法制備的活性炭，其特征在 于，為類分子篩結(jié)構(gòu)，其中半徑小于9A的孔容占總的孔容的大于90%，按BET 計算方法比表面積在800m7g-1150 m7g，在測試溫度25°C，測試氣體壓力0. IMPa(絕壓)，抽空真空度-O. 093MPa.(表壓)的條件下，二氧化碳吸附量指標在50-60 ml/g以上，產(chǎn)品的耐磨強度達到大于98%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種類分子篩型活性炭及其制備方法，是煤粉、高錳酸鉀及煤焦油或木焦油按(1.0-3.0)∶(0.01-0.05)∶1的重量比，在80-150℃下攪勻后，擠壓成顆粒，將成型顆粒硬化1-3小時，然后將成型顆粒加熱至250-500℃進行預炭化2-4小時，最后，采用按水蒸汽與二氧化碳之重量比為(1.0-5.0)∶1的活化劑，將經(jīng)上述處理后的物料在650-745℃下活化反應2-10小時，即可制成類分子篩型活性炭；本發(fā)明具有制得的活性炭產(chǎn)品具有氣相吸附效果好且其孔結(jié)構(gòu)高度集中，能用于高純氣體的凈化工藝，耐磨強度在大于98％等優(yōu)點。
文檔編號C01B31/00GK101654246SQ20091018339
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉石彩, 康 孫, 戴偉娣, 童婭娟, 蔣劍春, 玉 許, 鄧先倫 申請人:中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所