CN110872120A - 活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1，配制羧甲基纤维素钠水溶液；S2，将原料煤粉、所述原料煤粉总质量6～10％的高温煤焦油和所述原料煤粉总质量36～40％的所述羧甲基纤维素钠水溶液捏合均匀并压制形成柱状料条；S3，将所述柱状料条从室温加热至450～650℃后并保持大于0～30min得到炭化料；S4，将所述炭化料加热至600～800℃时按1～1.5mL/min/100g所述炭化料的量通水，加热至850～940℃时恒温1～3h。还提供该方法制备的活性炭及其应用。本发明采用CMC水溶液部分替代高温煤焦油，可降低高温煤焦油的使用成本，可采用的原料煤来源广泛，无需额外添加助剂可制备出高饱和硫容量的活性炭。

Description

活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭，特别涉及一种脱除硫化氢用活性炭的制备方法。
背景技术
硫化物按其化合状态可分为两类：无机硫化物，主要是硫化氢(H2S)；有机硫化物，如二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、硫醇(C2H5SH)和噻吩(C4H4S)等。有机硫化物在较高温度下进行变换时，几乎全部转化为硫化氢，所以合成气的脱硫主要指脱除其中的硫化氢。
在以石油、煤和天然气为原料的合成氨、尿素、联醇、焦化厂、煤气厂等生产厂，若合成气中含有硫化氢，其存在不仅会严重腐蚀输气管道和设备，而且将造成催化剂中毒。因此，对合成气进行脱硫预处理至关重要。
活性炭法属于脱硫方法中的干法脱硫，其原理为在一定的条件下，利用活性炭的多孔性，吸附硫化氢气体，在氧气和氨气存在的情况下，发生催化还原反应，析出的单质硫附着在活性炭上。脱除硫化氢用活性炭是一种具有脱硫精度高、硫容量高、反应速度快、稳定性耐磨性好、再生性能良好和副反应容易控制等优点的活性炭吸附材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱除硫化氢用活性炭的制备方法。
本发明一方面提供一种活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1，配制羧甲基纤维素钠水溶液；S2，将原料煤粉、所述原料煤粉总质量6～10％的高温煤焦油和所述原料煤粉总质量36～40％的所述羧甲基纤维素钠水溶液捏合均匀并压制形成柱状料条；S3，将所述柱状料条从室温加热至450～650℃后并保持大于0～30min得到炭化料；S4，将所述炭化料加热至600～800℃时按1～1.5mL/min/100g所述炭化料的量通水，加热至850～940℃时恒温1～3h。
根据本发明的一实施方式，所述S1步骤中所述羧甲基纤维素钠水溶液的浓度质量百分比为2～4％。
根据本发明的另一实施方式，所述S2步骤中，所述原料煤粉选自弱粘煤、气肥煤中的一种或多种。
根据本发明的另一实施方式，所述原料煤粉为弱粘煤和气肥煤时，所述弱粘煤和所述气肥煤的质量比为6～9：1～4。
根据本发明的另一实施方式，所述原料煤粉的细度为200目通过率90％以上。
根据本发明的另一实施方式，所述S3步骤中，炭化最终温度为500～600℃，炭化保持时间为10～20min。
根据本发明的另一实施方式，所述S4步骤中，加热至650～750℃时按1.2～1.4mL/min/100g所述炭化料的量通水，加热至900～930℃时恒温1.5～2.5h。
本发明另一方面提供一种活性炭，通过上述方法制备。
本发明另一方面还提供一种上述活性炭作为脱除硫化氢的应用。
本发明采用羧甲基纤维素钠水溶液部分替代高温煤焦油，因此可降低高温煤焦油的使用成本；该方法可采用的原料煤来源广泛，不受特定煤种限制；无需额外添加助剂即可制备出饱和硫容量较高的活性炭。可广泛应用于以石油、煤和天然气为原料的合成氨、尿素、联醇、焦化厂、煤气厂等生产厂中合成气中硫化氢的脱除。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本发明的制备活性炭的流程图。
图2是本发明实施例的制备活性炭的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明的脱除硫化氢的活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1，配制羧甲基纤维素钠水溶液；S2，将原料煤粉、原料煤粉总质量6％的高温煤焦油和原料煤粉总质量40％的羧甲基纤维素钠水溶液捏合均匀并压制形成均匀的颗粒；S3，将柱状料条从室温加热至450℃后并保持30min得到炭化料；S4，将炭化料加热至600℃时按1.25mL/min/100g炭化料的量通水，加热至850℃时恒温2～3h。
在S1步骤中羧甲基纤维素钠水溶液的浓度质量百分比为2～4％。羧甲基纤维素钠水溶液的浓度低于2％时，黏度低不能有效捏合；当浓度高于4％时，黏度偏高，使搅拌变得困难，对捏合过程不利。
在S2步骤中，原料煤粉选自弱粘煤、气肥煤中的一种或多种。原料煤粉为质量比6～9：1～4为弱粘煤和气肥煤的混合物。原料煤粉的细度为200目通过率90％以上。
在S3步骤中，将柱状料条从室温加热至450～650℃后并保持大于0～30min得到炭化料。优选，将柱状料条从室温加热至500～600℃后并保持10～20min。
在S4步骤中，将炭化料加热至600～800℃时按1～1.5mL/min/100g炭化料的量通水，加热至850～940℃时恒温1～3h。优选，将炭化料加热至650～750℃时按1.2～1.4mL/min/100g炭化料的量通水，加热至900～930℃时恒温1.5～2.5h。
通过本发明方法制备的活性炭，适于用作石油、煤和天然气为原料的合成氨、尿素、联醇、焦化厂、煤气厂等生产厂中合成气中硫化氢的脱除。
如图2以采用弱粘煤和气肥煤为例，详细解释本发明的制备方法。首先，将一定比例的弱粘煤和气肥煤进行破碎、磨粉得到混合煤粉。然后，将混合煤粉与高温煤焦油、CMC水溶液按比例混合后，用捏合机将上述物料捏合均匀、成型备用。将捏合好的物料装入挤条机的料缸中，加压成型，得到柱状料条，自然晾干，截取成均匀的颗粒。随后，将柱状料条装入物料管中进行炭化，炭化结束后取出物料管，待冷却后出料，得到炭化料。最后，对炭化料进行活化，得到活化料。
实施例1
配制一定容积的质量分数2％的CMC水溶液，称做水溶胶，作为一种粘结剂备用。
将过200目筛＞90％的1#弱粘煤和气肥煤按质量比9:1混合，以原料煤粉总质量的约6％加入高温煤焦油，以原料煤粉总质量的约40％加入水溶胶，用捏合机将上述物料捏合均匀备用。
将捏合好的物料装入挤条机的料缸中，加压成型，得到直径为4mm的柱状料条，自然晾干，截取成均匀的颗粒。
称取一定质量的柱状料条装入物料管中进行炭化，从室温加热至450℃后并保持30min，取出物料管，待冷却后出料，得到炭化料。
称取一定质量的炭化料装入物料管中进行活化，待加热至600℃时按1.25mL/min/100g炭化料的量通水，加热至850℃时恒温2.5h，取出物料管，待冷却后出料，得到活化料。
实施例2
配制一定容积的质量分数2％的CMC水溶液，称做水溶胶，作为一种粘结剂备用。
将过200目筛>90％的3#弱粘煤和气肥煤按9:1混合，以原料煤粉总质量的约6％加入高温煤焦油，以原料煤粉总质量的约40％加入水溶胶，用捏合机将上述物料捏合均匀备用。
将捏合好的物料装入挤条机的料缸中，加压成型，得到直径为4mm的柱状料条，自然晾干，截取成均匀的颗粒。
称取一定质量的柱状料条装入物料管中进行炭化，从室温加热至450℃后并保持30min，取出物料管，待冷却后出料，得到炭化料。
称取一定质量的炭化料装入物料管中进行活化，待加热至600℃时按1.25mL/min/100g炭化料的量通水，加热至850℃时恒温2h，取出物料管，待冷却后出料，得到活化料。
实施例1-2制得的脱除硫化氢用活性炭的性能如表1。
表1脱除硫化氢用活性炭的性能
Figure BDA0001784893610000041
实施例1和实施例2各指标均满足GB/T 7701.1-2008中脱硫用煤质颗粒活性炭技术指标要求，且关键指标饱和硫容量远高于标准中的要求(饱和硫容量≥800mg/g)，说明本发明制备的柱状活性炭对硫化氢具有较好的脱除效果。
以上所述实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，配制羧甲基纤维素钠水溶液；
S2，将原料煤粉、所述原料煤粉总质量6～10％的高温煤焦油和所述原料煤粉总质量36～40％的所述羧甲基纤维素钠水溶液捏合均匀并压制形成柱状料条；
S3，将所述柱状料条从室温加热至450～650℃后并保持大于0～30min得到炭化料；
S4，将所述炭化料加热至600～800℃时按1～1.5mL/min/100g所述炭化料的量通水，加热至850～940℃时恒温1～3h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中所述羧甲基纤维素钠水溶液的浓度质量百分比为2～4％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述原料煤粉选自弱粘煤、气肥煤中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原料煤粉为弱粘煤和气肥煤时，所述弱粘煤和所述气肥煤的质量比为6～9：1～4。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原料煤粉的细度为200目通过率90％以上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步骤中，炭化最终温度为500～600℃，炭化保持时间为10～20min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4步骤中，加热至650～750℃时按1.2～1.4mL/min/100g所述炭化料的量通水，加热至900～930℃时恒温1.5～2.5h。
8.一种活性炭，其特征在于，通过权利要求1～7所述方法制备。
9.一种活性炭作为脱除硫化氢的应用，其特征在于，所述活性炭为权利要求8所述的活性炭。
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