煤半焦催化活化制备多孔活性炭
煤半焦催化活化制备多孔活性炭刘 洋,张香兰,王启宝,史红霞(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)摘 要:综述了煤半焦催化活化用催化剂的研究进展,介绍了碱金属、碱土金属、铁、镍及其它催化剂的催化机理;论述了不同催化剂对多孔活性炭孔隙结构的影响;提出了催化剂的加入方法及选择方法。
关键词:煤半焦;催化活化;催化剂;多孔活性炭中图分类号:TQ42411 文献标识码:A 文章编号:100528397(2005)0620032204收稿日期:2005206221作者简介:刘 洋(1980—),男,河南淮阳人,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院矿物加工工程03级在读硕士研究生,主要研究方向:煤基炭素材料制备,废气净化等。
以煤为原料制备的煤基多孔活性炭广泛应用于水处理和气体吸附等领域,并且随着环保要求的提高,需求量越来越大。
在多孔活性炭的制备过程中,普遍应用物理活化法和化学活化法,但是这两种方法都存在急需解决的问题。
气化活化法(物理活化法)所用的活化剂主要为H 2O 和CO 2。
但是,在适宜的活化温度下,需要相当长的活化时间才能制备出高吸附性能的多孔活性炭。
相关的过程动力学研究表明:活化气体在大孔和中孔中的扩散很快,在微孔系统内的扩散很慢,对于直径小于5!的微孔或其入口,气体的扩散是一种活化过程。
在温度低于1000℃和粒度小于2mm 时,多数煤半焦的气化(活化)主要受化学反应控制,粒度对反应动力学的影响很小[1]。
但是,绝大多数制备多孔活性炭时的活化温度都低于1000℃。
即使在研究活化条件时,活化温度的上限值也仅为950℃,一般取900℃,最佳温度在750～850℃之间。
这样就存在一个活化温度与活化时间的矛盾。
而解决这一问题的方法只有催化活化,即降低活化过程中化学反应的活化能,提高活化反应速度,降低活化的温度和时间。
化学活化法存在的问题,在很大程度上并不是由于活化本身而是由活化工艺造成的。
化学活化法能够制备出B ET 比表面积超过3000m 3/g 的活性炭,但是活化剂的用量非常大,与炭材料的比例通常在4∶1左右。
化学试剂用量大不仅提高了成本,而且在高温下对设备的腐蚀严重,活化后需要用大量水清洗活性炭,这些废水经过复杂处理工艺后才能达到排放标准,大大提高了活性炭的制备成本。
1 催化活化催化活化法也称为物理化学活化法,就是将化学活化法和气体活化法结合,制造特殊孔隙分布的活性炭材料。
首先在原料煤中加入一定量的化学药品(催化剂),然后加工成型,再经过炭化和气体活化作用后制造出具有特殊性能的优质活性炭。
几乎所有金属元素对碳的气化有催化作用,碱金属、碱土金属、过渡金属及稀土金属都曾用作煤炭气化的催化剂[2]。
从C 1A 1Mims 提供的煤半焦催化气化用元素周期表中可以看出:对煤半焦-H 2O/CO 2气化反应有强催化作用的主要元素有:碱金属、除铍以外的碱土金属、除钯以外的第八族元素、钛、钼、锑、铊等。
对煤半焦-H 2O/CO 2气化反应有弱催化作用的主要元素有:钒、铬、锰、铜、锌、锆、钯、银、铅、铋、铀等。
但是,C 1A 1Mims 对原子序数大于92(铀)的元素未作任何研究。
虽然煤半焦催化造孔过程的本质也是煤气化反应,但是适合煤气化的催化剂却未必适合于煤半焦活化的造孔过程。
催化气化追求更高的产率,更低的温度,或者提高目的产物的选择性,而半焦活化则追求烧失单位重量的炭,得到最2005年第6期 煤炭加工与综合利用COAL PROCESSIN G &COMPREHENSIV E U TIL IZA TION No 16,2005大限度的孔体积,或得到特殊分布的孔径结构。
两者有共同之处,区别也很明显。
111 碱金属的催化活化碱金属元素的活性很强,用钾、钠的氢氧化物或盐作催化剂,多数情况下因过烧而无法制成活性炭,生产条件控制得好时可生产微孔发达的活性炭,但很难形成中孔活性炭。
机理研究表明,钾盐(硝酸钾)在高温下分解为氧化钾或与碳反应生成碳酸钾。
碳酸钾的生成,不仅使局部炭烧失,产生孔隙,还会影响周围碳原子电子云的分布,形成活性点。
其反应式如下:4KNO32K2O+5O2+2N24KNO32K2O+4NO+3O24KNO3+5C2K2CO3+3CO2+2N22KNO3+3C K2CO3+CO2+CO+N2在有水蒸气存在时,还发生如下反应[3]:K+H2O K-H2OK-H2O K-O+H2K-O+C K+CO另外,钾化合物在高温下与煤中的灰分反应,将二氧化硅和氧化铝等难溶于酸的化合物转变成了易溶于酸的钾霞石和钙硅镁石等化合物。
此外,经催化剂处理后,三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等的脱除率也明显提高。
碱金属硝酸盐与原料煤的混合物料在炭化过程中,硝酸盐分解释放出氧气,将煤分子上的烷基侧链氧化成二氧化碳、一氧化碳等气体,并在煤的大分子上形成含氧官能团。
在煤被氧化的同时,还伴随着煤的热分解。
这两种作用均使煤分子的侧链官能团断裂,煤大分子的核也受到不同程度的破坏,从而抑制了煤热解过程中分子的重排,降低了分子的芳香度,在炭化后形成非石墨化炭化料。
由于硝酸盐在煤的毛细孔隙内部的氧化作用,使炭化过程中形成的初始孔隙率较高。
催化剂能够促使煤分子在低温下就开始分解,这样就减少了一次热解产物在孔隙中的二次热解,从而也就减少了积碳,使孔隙中的阻塞物减少,活化气体的利用率提高。
这对于活性炭的扩孔、造孔、提高活化速度都是非常有利的。
在活化过程中,生成的氧化钾和碳酸钾与碳继续反应,钾化合物被还原为金属钾。
高温下,金属钾挥发后在煤半焦的孔隙内壁微晶的层片间穿行,撑开芳香层片,使其发生扭曲或变形,使孔隙增大,进一步增强了活化气体的利用率,更重要的是金属钾影响了芳香层片上碳原子的电子云分布,使其成为活性点,易于活化气体反应而造孔。
钾原子与煤分子的作用点成为活化反应的反应点,在钾原子移动的方向上,活化反应进行得较快,加速了孔隙的形成。
因此,钾元素的存在,使不同方向上的活化反应速度差加大,造孔速度加快,无谓的烧失减少。
采用含钾化合物和硝酸盐为添加剂,在适宜的制备条件下制备出的活性炭具有较高的微孔容积和总孔容积,特别是孔径在110～115nm的孔较多[4]。
112 碱土金属的催化活化碱土金属催化剂的催化作用比较温和,关于其催化气化与造孔关联的研究还很薄弱。
在碱土金属中,钙被较广泛地应用于与煤利用相关的研究中。
在高温下,钙的碳酸盐、氢氧化物、氧化物很容易相互转化或者处于一种不稳定的混合物状态。
因此,无论最初加入的是哪一种化合物,其催化气化与造孔机理相差不大。
人们提出了各种关于钙催化物理活化理论,其中影响较大的是两步催化和单一催化机理。
氧化钙可能通过氧溢流简单地增加了活性点的数量,碳酸根离子在催化剂与碳的界面处还原[2]。
氧化钙具有降低煤热解过程中熔聚的特性,可以催化脱烷基和脱氢反应[5],即可以催化炭化。
催化气化主要发生在钙-碳界面的活性点并形成孔洞,同时,在金属颗粒发生移动时产生孔道,钙催化剂使C-H2O反应活化能从185kJ/mol降低到164～169kJ/mol[2]。
钙催化物理活化制备活性炭时,结合水蒸气和二氧化碳,使钙催化物理活化的温度范围扩大,既减少了单独使用水蒸气烧结钙催化剂的情况,又避免了单独使用二氧化碳耗能高的问题。
在水蒸气的协助下,二氧化碳与钙催化剂作用更为有效,可以制造出更多5～10nm的孔,更有效利用了孔内的碳活性点。
采用钙-水蒸气催化活化时,氧化钙将很快大量的烧结,从而使催化作用不很明显,孔径分布较宽,产品性能较差。
但是在活化过程中可适当332005年第6期刘 洋,等:煤半焦催化活化制备多孔活性炭填入惰性物质,尽量减缓中间态氧化物的烧结速度。
用钙系催化剂制备活性炭的缺点:不可否认,钙催化剂的温和催化作用便于在实验室或者大规模生产活性炭的过程中进行控制,而且钙催化剂能够生产出具有特殊孔结构的半焦材料。
但是,从现有的关于钙催化剂对活性炭孔隙结构影响的研究中可以看出,钙催化剂是以阻塞微孔并使其发生横向活化的方法来扩展中孔的,显然,这是由于钙的烧结造成的。
张香兰[6]的研究表明,通过钙催化法制备的活性炭需酸洗才能使其中孔增加,。
另外,由于钙的温和催化活化,使得钙的催化作用较弱,这就需要延长活化时间。
而活化时间的延长和钙化合物(主要指CaCO3,Ca(OH)2,CaO)的烧结同时进行,使钙催化剂的颗粒迅速增大和失去活性,尤其是在较高活化温度(如900℃)下更为明显。
另外,钙与煤中无机物质的反应(钙的固硫作用)是很重要的问题。
在活化温度下,钙和硫能够生成稳定的化合物,而这种化合物只有在1000℃以上才能够分解。
这样,加入的钙化合物就生成了另外的稳定化合物,尽管这种反应有利于环境保护并且广泛地用于燃煤固硫,但是却不利于催化反应。
113 铁的催化活化作用在催化的过程中,铁直接参与了反应,而不像碱金属盐那样通过改变焦样表面的能量分布起到催化作用。
铁盐的催化作用可以用氧化和还原循环反应来描述[7]:MO+C f C f(O)+MM+CO2MO+COC f(O)CO+C f式中:MO———无机盐的氧化状态;M———无机盐的还原状态。
XRD的实验结果显示[8],铁的氧化态可以如上式所述直接与C反应生成CO。
铁的氧化状态是γ-Fe2O3,Fe的还原状态为Fe3C。
研究表明:铁的加入能够在很大程度上改变活性炭的孔隙结构。
例如,铁和钙的加入能够提高2～10nm孔隙的孔容[9]。
但是,铁一般都是和其它元素一起加入,比如前面的钙以及镍和锌[10]。
114 镍的催化活化在大多数气化气氛中,镍以离散的颗粒催化石墨。
在控制气氛的显微研究中观察到随着颗粒与活性炭界面上炭的脱除,在石墨上颗粒形成孔道。
在水蒸气气氛中,镍颗粒优先在结晶方向挖孔。
因此,镍催化活化是以“炭溶解”模型为基础的。
(1)炭溶解在Ni-C界面是快步骤,在界面附近的镍颗粒被炭饱和;(2)炭通过颗粒扩散到气-Ni界面;(3)在这个界面上炭与水蒸气中的氧反应;(4)颗粒由于形成石墨层的缩合而失活。
因中孔的大小与焦炭表面观察到的Ni催化剂颗粒大小很相近,负载Ni的煤半焦部分气化后可在焦炭上形成10nm的中孔。
在烟煤和褐煤蒸汽气化过程中,催化剂在不同煤种上的行为不同。
烟煤半焦上的Ni颗粒发生熔结且熔结程度大,特别是在负载量大时,熔结情况更剧烈;在褐煤半焦上Ni颗粒增大的速度非常慢。
烟煤上Ni催化剂随时间增加而活性下降的一个原因是Ni颗粒发生了熔结[11]。
115 其它催化剂的催化作用除了常用的催化剂,也有人研究用各种各样的金属及其不同的存在状态来制备和应用这些特殊孔隙结构的多孔活性炭。
例如,Hisashi等人[12]用稀土金属元素来制备极大孔活性炭并研究这种活性炭对极大分子的吸附。
煤基活性炭制备工艺研究
煤基活性炭制备工艺研究引言活性炭是一种具有优异吸附性能的吸附材料，广泛应用于水处理、空气净化、食品加工、医药等领域。
煤基活性炭是指以煤为原料制备的活性炭，具有丰富的资源、低成本和多孔结构等优点，因此备受关注。
本文将围绕煤基活性炭制备工艺展开研究，探讨煤基活性炭的制备方法、工艺参数优化以及其应用前景。
一、煤基活性炭的制备方法1. 物理法物理法制备煤基活性炭是指利用物理方法进行煤的活化处理，不引入化学试剂。
常见的物理法包括高温蒸汽活化法、热解法和微波活化法等。
高温蒸汽活化法是将煤料置于高温蒸汽中，使煤料结构发生变化，增加孔隙结构，提高活性炭的吸附性能。
热解法则是通过高温热解煤料，使其发生结构改变，在不同温度下制备不同孔隙结构的活性炭。
微波活化法则是利用微波加热技术，使煤料在短时间内快速升温，从而形成活性炭。
2. 化学法化学法制备煤基活性炭是指在煤料活化过程中引入化学试剂进行处理，常见的化学法包括酸碱活化法、盐活化法和气相活化法等。
酸碱活化法是指将煤料浸泡在酸碱溶液中，通过酸碱的腐蚀作用使煤料表面形成大量微孔结构，提高活性炭的比表面积和孔隙度。
盐活化法是将含有碱金属盐的混合物与煤料一起进行高温处理，使煤料活化形成孔隙结构。
气相活化法则是将气体（如二氧化碳、水蒸汽等）引入煤料，在高温条件下使煤料发生活化反应，形成活性炭。
3. 组合法组合法是指将物理法和化学法相结合，利用物理和化学共同作用的方式进行煤基活性炭的制备。
采用酸碱活化法和高温热解法相结合，可以在不同温度下分别进行酸碱处理和高温热解，形成丰富的孔隙结构和独特的表面化学性质，提高活性炭的吸附性能。
二、煤基活性炭制备工艺参数优化1. 原料选择煤基活性炭的原料选择对活性炭的性能具有重要影响。
一般来说，煤基活性炭的原料主要包括无烟煤、褐煤和木质素等，其中无烟煤是较为理想的原料，因其含碳量高、结构致密，制备活性炭具有较高的吸附性能。
2. 活化剂选择活化剂的选择对制备煤基活性炭也具有重要影响。
煤半焦催化活化制备多孔活性炭
煤半焦催化活化制备多孔活性炭刘 洋,张香兰,王启宝,史红霞(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)摘 要:综述了煤半焦催化活化用催化剂的研究进展,介绍了碱金属、碱土金属、铁、镍及其它催化剂的催化机理;论述了不同催化剂对多孔活性炭孔隙结构的影响;提出了催化剂的加入方法及选择方法。
关键词:煤半焦;催化活化;催化剂;多孔活性炭中图分类号:TQ42411 文献标识码:A 文章编号:100528397(2005)0620032204收稿日期:2005206221作者简介:刘 洋(1980—),男,河南淮阳人,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院矿物加工工程03级在读硕士研究生,主要研究方向:煤基炭素材料制备,废气净化等。
以煤为原料制备的煤基多孔活性炭广泛应用于水处理和气体吸附等领域,并且随着环保要求的提高,需求量越来越大。
在多孔活性炭的制备过程中,普遍应用物理活化法和化学活化法,但是这两种方法都存在急需解决的问题。
气化活化法(物理活化法)所用的活化剂主要为H 2O 和CO 2。
但是,在适宜的活化温度下,需要相当长的活化时间才能制备出高吸附性能的多孔活性炭。
相关的过程动力学研究表明:活化气体在大孔和中孔中的扩散很快,在微孔系统内的扩散很慢,对于直径小于5!的微孔或其入口,气体的扩散是一种活化过程。
在温度低于1000℃和粒度小于2mm 时,多数煤半焦的气化(活化)主要受化学反应控制,粒度对反应动力学的影响很小[1]。
但是,绝大多数制备多孔活性炭时的活化温度都低于1000℃。
即使在研究活化条件时,活化温度的上限值也仅为950℃,一般取900℃,最佳温度在750～850℃之间。
这样就存在一个活化温度与活化时间的矛盾。
而解决这一问题的方法只有催化活化,即降低活化过程中化学反应的活化能,提高活化反应速度,降低活化的温度和时间。
化学活化法存在的问题,在很大程度上并不是由于活化本身而是由活化工艺造成的。
煤基活性炭制备工艺研究
煤基活性炭制备工艺研究煤基活性炭是一种重要的吸附材料，具有广泛的应用领域，如环境保护、水处理、气相净化等。
煤基活性炭制备工艺对其吸附性能和应用效果具有重要影响。
本文将从煤基活性炭的制备原理、工艺条件和研究进展等方面展开讨论，旨在探讨煤基活性炭制备工艺的最新研究进展和发展趋势。
一、煤基活性炭的制备原理煤基活性炭是在一定的条件下，通过煤的热解、气化和活化等过程制备而成的一种多孔材料。
其原理主要包括以下几点：1. 煤的热解：煤在高温下经过一定时间的加热，发生热解反应，生成固体焦炭和气体产物。
这是煤基活性炭制备的起始步骤。
2. 煤的气化：煤在气化剂的作用下，发生气化反应，生成可燃气体和灰渣。
气化是活性炭制备中的关键步骤，通过控制气化剂的种类和用量，可以调控活性炭的孔结构和表面化学性质。
3. 活化过程：经过煤的热解和气化后，得到的焦炭还不能满足活性炭的性能要求，需要进行活化处理。
活化是指将焦炭与活化剂（一般为水蒸气或二氧化碳）接触，使其在高温下发生气相反应，生成更多的活性位点和孔结构，提高活性炭的孔隙度和比表面积。
在实际生产中，煤基活性炭的制备工艺条件是影响其品质和性能的重要因素。
主要包括原料选择、炭化温度、气化剂种类和用量、活化温度和时间等。
1. 原料选择：煤基活性炭的原料主要是煤，而煤的种类、含量和组成对活性炭的性能有很大影响。
一般来说，煤中挥发分和固体碳含量较高的品种适合制备高孔隙度的活性炭，而灰分含量的增加可能会影响活性炭的孔结构和吸附性能。
2. 炭化温度：炭化温度是指煤在高温下发生热解反应的温度。
合适的炭化温度可以保证煤在热解过程中产生足够的焦炭，并且不会烧穿燃烧室。
一般来说，炭化温度在800 ~ 1000℃之间较为适宜。
3. 气化剂种类和用量：气化剂对活性炭的孔结构和表面化学性质有重要影响。
一般来说，二氧化碳气化得到的活性炭比水蒸气气化得到的活性炭具有更多的微多孔和介孔结构，但水蒸气气化更有利于提高活性炭的表面化学性质。
半焦法制备褐煤活性炭的炭化条件研究
半焦法和气体活化法 Ｊ 。我国对以半焦法制备
褐煤 基 活性炭 的工 艺 已经进 行 了研 究 ，但 是 工 艺 尚不成 熟 。
实 验所用 煤样 为 内蒙 古褐 煤 。表 １为褐 煤 的
煤 质分 析 。用 粉碎 机将 原煤 大颗 粒 进行 破 碎 ，炭 化 后所 得 半 焦 用 球 磨 机 磨 成 粉 状 ，使 粒 度 达 到
影 响。 １ 实验部 分
１ ． １ 实验 仪 器 与 试 剂
活性 炭是一 种具有 发达 孔 隙 和 巨大 比表 面积
的功能性碳材料 ， 具有吸附能力强 、化学稳定性 好 、机械强 度高、使 用后易再 生等特点 ，在 电
子 、化工 、食 品加工 、医疗卫 生 、交 通能 源 、环
２ ０ ０目。在 原料 成 型过 程 中需 要 添 加 适 量 的 粘结
内蒙古煤炭 资源丰 富，褐煤储 量居全 国首
位 ，但 资源 利用效 率并 不 高 。若 把 内蒙 古褐 煤 直 接作 为生产 活性 炭 的原 料 ，不但 可 以减 缓煤 炭 运 输 的交 通 压 力 ，还 可 以产 生 良好 的经 济 效 益 Ｊ ，
关键词：活性炭 ；褐煤 ；炭化；活化；试验
中图 分类号 ：Ｔ Ｑ ４ ２ ４ ． １ １ 文 献标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ ０ ５ ． ８ ３ ９ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ － ０ ０ ７ ４ － ０ ４ 化剂 ，测定褐 煤 活性炭 的性 能 。 由于褐 煤 相对 其 他煤 种化学 反应 性强 ，以往 的研 究 往往 忽 视 了褐 煤炭 化条 件的重 要性 ，本 文在 已确 定 的最 佳 活化 条件 基 础 上 探 究 炭 化 条 件 对 褐 煤 活 性 炭 性 能 的
煤质活性炭生产工艺
煤质活性炭生产工艺煤质活性炭是一种常用的吸附剂，广泛应用于水处理、空气净化、食品工业等领域。
下面是煤质活性炭生产工艺的详细介绍。
煤质活性炭的生产工艺主要包括煤炭炭化、炭化后处理、活化和活化后处理等几个步骤。
首先是煤炭炭化。
炭化是将煤炭在高温下进行分解和热转化过程。
首先需要选择合适的煤炭作为原料，煤炭的选择会直接影响活性炭的吸附性能。
一般选择贫煤或半焦煤作为原料。
然后将煤炭送入炭化炉中，加热到800-1000摄氏度，通过控制温度、压力和时间等参数，使煤炭中的挥发分和气体排出，得到煤焦。
炭化过程可以分为两种方式，即干热炭化和气流炭化。
炭化后需要进行炭化后处理。
炭化后处理主要是通过进一步处理煤焦，提高炭的物理和化学性能。
常用的炭化后处理方法有煅烧、焦化和胶结等。
其中，煅烧是将煤焦加热至900-1200摄氏度，使其中的气体和挥发分进一步分解和排出，使炭的孔结构增加，提高炭的表面积和吸附性能。
焦化是在高温下进行炭的炭化和炭的改性，使其增加活性。
胶结是将煤焦与一定比例的胶结剂混合，在高温下进行压制和炭化，增加炭的强度和耐磨性。
接下来是活化。
活化是将炭化后的炭通过化学或物理方法，使其增加大量的微孔和介孔结构，提高炭的吸附性能。
常见的活化方法有物理活化和化学活化。
物理活化是将炭放入高温下的活化器中，通过蒸汽或气体来激活炭的表面，其中的活化剂可以是氧气、二氧化碳等。
化学活化是将炭放入含有活化剂的溶液中进行处理，活化剂一般选择碱性或酸性溶液。
活化过程中，控制温度、压力和时间等参数，使炭的孔结构增加，活性增强。
最后是活化后处理。
活化后处理是为了进一步提高炭的吸附性能和增加炭的稳定性。
常见的活化后处理方法有高温处理、酸洗、碱洗等。
高温处理是将活化炭加热至高温，使其中的气体和水分进一步排出，增加炭的稳定性。
酸洗和碱洗是通过将活化炭进行酸性或碱性处理，去除其中的杂质和残留活化剂，提高炭的纯净度。
以上就是煤质活性炭生产工艺的基本步骤。
褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭的工艺研究
我们发现 ,按照上述工艺参数生产 ,当加料速 度为 015t/ h 时 ,产量为 515t/ d ;加料速度为 016t/ h 时 ,产量为 7 t/ d ,而且炭化料长度适中 ,外观 好 ,无裂纹 ,结块 ,强度好 ,最终制得的活性炭碘值 也比较高 。
为此 ,我厂生产规格 Φ512mm 的炭化料 ,其 炭化 工 艺 最 佳 条 件 为 : 炭 化 温 度 : T1 为 580 ～ 590 ℃, T2 为 410～430 ℃, T3 为 180～220 ℃;转炉 转速为 250 r/ h ;加料速度为 015～016t/ h ;炉压为 - 98～ - 147 Pa 。
4 5 6 7
产率 /% 42167 42122 32138 30176
碘值/ mg·g - 1 500155 543151 590180 685114
堆积密度 / g·cm - 3
01220 01214 01205 01198
由表 4 、5 可看出 ,活化温度和时间一定时 ,随 着水蒸气流量的增加 ,碘吸附值随之增大 ;产率和 堆积密度也随水蒸气流量的增加而增加 。水蒸气 流量一定时 ,碘值随活化时间的延长而增大 ,产率 和堆积密度减小 。分析认为 ,碳和水蒸气有一定 程度的反应 ,同时抑制了碳氧反应 。
存在使空气进入量减少 ,抑制了碳氧反应发生 ,碳 的烧损量减少 。
(2) 在活化温度 650 ℃的条件下 ,水蒸气流量 对活性炭产品性能的影响见表 4 ,活化时间对活 性炭产品性能的影响见表 5 。
表 4 水蒸气流量对活性炭 性能的影响 (活化时间 4h)
水蒸气流量 / ml·min - 1
414181 658152 964144 1166167
(1) 在活化温度 600 ℃的条件下 ,水蒸气流量 对活性炭产品性能的影响见表 2 ,活化时间对活 性炭产品性能的影响见表 3 。
褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭的工艺研究
褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭的工艺研究
褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭的工艺研究
范艳青;陈雯;蒋训雄;汪胜东
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】通过对褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭原理的探讨及实验研究,分析了活化温度及时间、水蒸气流量等影响因素;用煤焦油做粘结剂制得的活性炭具有优越的物理和化学性能;在褐煤半焦粒度-100目,活化温度700℃,活化时间4h,水蒸气流量1088.89ml/min时,制得的活性炭碘吸附值达到了1136.39mg/g.
【总页数】5页(35-39)
【关键词】褐煤;半焦;水蒸气;活化;活性炭;碘值
【作者】范艳青;陈雯;蒋训雄;汪胜东
【作者单位】北京矿冶研究总院,北京,100044;昆明理工大学,材料与冶金工程学院,云南,昆明,650093;北京矿冶研究总院,北京,100044;北京矿冶研究总院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1
【相关文献】
1.半焦法制备褐煤活性炭的炭化条件研究 [J], 杨巧文; 陈思; 赵昕伟; 杨金华
2.水蒸气活化对活性炭电吸附脱盐性能的影响 [J], 庞自钊; 孟庆函; 曹兵
3.水蒸气活化法制备松籽壳活性炭工艺 [J], 胡志杰; 郑尊彬
4.褐煤半焦掺杂焦粉制备活性炭研究 [J], 王石维; 陈科宇。
褐煤半焦掺杂焦粉制备活性炭研究
褐煤半焦掺杂焦粉制备活性炭研究摘要：通过褐煤半焦掺杂20%焦粉制备活性炭，研究了活化温度、水蒸气通量以及活化时间对活性炭的碘吸附值、烧失率的影响。
实验表明，最佳活化参数为：活化温度为900℃、水蒸气通量为1.0kg/（kg料·h）、活化时间为2.0h。
同时利用N2等温吸附脱附对褐煤半焦中掺杂20%焦粉制得的活性炭的孔径分布和等温吸附脱附曲线进行测定。
结果表明：掺杂20%焦粉的活性炭中孔数目有较大的增加。
关键词：焦粉;活化;活性炭;N2吸附-脱附0 引言活性炭是一种孔隙发达的多孔材料在工业生产、环境保护、宇航、海洋作业和尖端科学等领域也有着广泛的应用[1]。
褐煤的煤化程度低、热值低，是有待开发利用的煤炭资源，褐煤制备活性炭就是其有效利用的途径[2]。
褐煤含碳低、水分大、质软又对利用褐煤制备活性炭带来困难，因此研究褐煤制备活性炭有实际意义。
褐煤半焦是弱粘性煤在隔绝空气的条件下，低温干馏受热分解出来的产物，所得的可燃性固体产物色黑多孔，主要成分是碳、灰分和挥发分。
因为尚未热解完全，半焦内部含有较多的氢和氧，含有丰富的孔隙及表面结构。
焦粉是冶金、化工、电石等生产企业将工业焦炭破碎时产生的副产物，因其粒度较小故被废弃，对环境造成污染。
废弃焦粉具有固定碳含量高、灰分、挥发分低、强度高、原料易得[3]。
本文将褐煤半焦掺杂20%焦粉制备活性炭，着重研究活性炭的活化工艺并对活性炭进行表征分析。
1 实验1.1 原料性质实验选取来自内蒙的褐煤，该类型的褐煤在煤炭资源储备很大，具有一定的代表性。
焦粉来自内蒙乌海焦化厂，该焦粉是焦化厂常见的废料，具有代表性。
1.2 实验步骤实验采用内蒙褐煤，粉碎到100目。
然后马弗炉中干馏，条件为：升温速率为5℃/min，干馏时间为30min，干馏温度为600℃，制得活性焦。
将制得的活性焦与焦粉按质量比4∶1的比例掺杂，加入煤焦油作为粘结剂，制得料条。
由于活性半焦掺杂了焦粉，并且成型过程中添加了粘结剂，所以要对料条进行二次炭化。
半焦焦粉制作活性炭以及和煤质炭的差异_崔永君
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煤 炭 转 化 ห้องสมุดไป่ตู้1998年
1. 2 试验内容
1. 2. 1 工艺过程 选用 1 mm～ 3 mm 粒级范围的废弃半焦焦粉 ,
用物理活化法分别制作破碎炭和柱状炭。制作破碎 炭采用一步活化法 , 即直接入活化炉活化 , 不经单 独的炭化工艺 ; 制作柱状炭为传统两步法 , 经炭化、 活化两阶段 , 工艺流程如下: 焦油、 水 ↓ 1 m m～ 3 mm 半焦焦粉 磨粉 混捏 成型 水蒸汽 ↓ 炭化 活化 产品
用半焦焦粉制作的活性炭水容量高而碘吸附值 低 , 能粗略说明此炭非微孔发达 , 孔容积较高 , 孔 隙结构分析见图 2和图 3. 同原煤产品比较 , 比表面 积小 (为 574. 7 m2 /g , 见图 2) , 但孔容积大 (为 0. 57 ml /g , 见图 3) , 这是产品中不同的孔径分布造成的 结果。半焦焦粉产品中微孔和煤质炭相比 ,比表面积 所占比例由 60. 24% 降为 51. 88% , 孔容积所占比例 由 36. 36% 降为 24. 56% , 可见非微孔所提供的比表 面积占 48. 12% , 孔容积占 75. 44% , 分别高于原煤 的 39. 76% 和 63. 64% . 但由于微孔总量少 , 造成比 表面积较煤质炭低 , 并且非微孔比例高会引起装填 密度偏低 , 这是其不利因素。在此需要说明的是 , 由 于试验条件所限 , 各产品质量指标可能偏低 , 但仍 不失相互之间的可比性。
1 试验部分
1. 1 原料性质
生产半焦的原料为陕西府谷西城沟侏罗纪 3#
煤 , 原煤性质见表 1.
表 1 原煤性质分析
工业分析 /% Ma d Ad Vda t
元素分析 /% , daf
G RC G 煤种
一种煤气化半焦制备活性炭的系统[实用新型专利]
专利名称：一种煤气化半焦制备活性炭的系统专利类型：实用新型专利
发明人：张林,吴志红,杨骥
申请号：CN201620350196.1
申请日：20160422
公开号：CN205575655U
公开日：
20160914
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种煤气化半焦制备活性炭的系统，包括反应室、热量回收单元、气固分离器、气体分离器和活化单元；所述反应室、热量回收单元和气固分离器顺次相连；所述气固分离器的固体出口与所述活化单元相连，气体出口与所述气体分离器相连；所述气体分离器的二氧化碳出口与所述活化单元相连。
本实用新型所述的系统综合利用煤气化制备合成气过程中产生的半焦和二氧化碳，提高了系统的能源利用率，活化过程可控，能制得高比表面积的活性炭。
申请人：江苏省星霖碳业股份有限公司
地址：210007 江苏省南京市白下区光华东街6号
国籍：CN
代理机构：北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：王文君
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