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用于吸附脱除 汽油中硫化物的 活性炭及其制备方法

阅读：1033发布：2020-07-27

专利汇可以提供用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭及其制备方法；由下列各成分按重量百分比组成：石油焦 40％～70％；煤 10％～50％；粘结剂10％～30％；造孔剂0.1％～10％；改性剂0.1％～10％；石油焦的灰分小于1％，煤为无烟煤或挥发份小于35％的烟煤；粘结剂是煤沥青、煤焦油、减压渣油、焦化凝缩油、乙烯裂解渣油、催化油浆、石油沥青、石油沥青氧化物或它们的混合物；造孔剂是具有活性官能团、活性元素的炭黑、糠醛渣、二茂铁、糠醇、碳酸钾或它们的混合物；改性剂是：铬、铁、钴、镍、钼、钛、铜、锌的水合硝酸盐；该活性炭具有灰分低，强度高、选择性和吸附性能优良等特点。，下面是用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭，其特征在于：由以下方法制得：
将5份石油焦与2份煤混合后破碎为100～200目粉末，预热到50℃，加入3份的粘结剂搅拌混合，在混合过程中加入0.5份的水，粘结剂是丙烷脱沥青和催化裂化油浆按2：1的比例混合而成；
然后加入0.5份的造孔剂搅拌混合、捏和、成型，制成直径3毫米的条形，再进行晾晒，造孔剂为二茂铁；
成型料进炭化工序，炭化炉以5℃/分钟的速度升温，炭化温度控制在500℃，炭化3小时，然后进入活化工序，以15℃/分钟的速度升温，活化温度控制在900℃，活化10小时，活化介质是水蒸气；
活化产品用浓度为4mol/L的硝酸氧化6小时，冲洗至中性，干燥，然后再与浓度为
10g/100mlFe(NO3)3溶液进行活性炭浸渍，浸渍后于200℃下干燥、活化3小时。
2.一种用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭，其特征在于：由以下方法制得：
将4份石油焦与4份煤混合后破碎为100～200目粉末，预热到50℃，加入2份的粘结剂搅拌混合，在混合过程中加入0.5份的水，粘结剂是煤沥青和催化裂化油浆按2：1的比例混合而成；
然后加入1份的造孔剂搅拌混合、捏和、成型，制成直径10毫米的圆片，再进行晾晒，造孔剂为糠醇；
成型料进炭化工序，炭化炉以5℃/分钟的速度升温，炭化温度控制在600℃，炭化4小时，然后进入活化工序，以15℃/分钟的速度升温，活化温度控制在850℃，活化12小时，活化介质是水蒸气；
活化产品用浓度为2mol/L的硝酸氧化8小时，冲洗至中性，干燥，然后再与浓度为
10g/100mlCo(NO3)2溶液进行活性炭浸渍，浸渍后于250℃下干燥、活化2小时。
3.一种用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭，其特征在于：由以下方法制得：
将5份石油焦与3份煤破碎为100～200目粉末后再混合均匀，预热到50℃，加入2份的粘结剂搅拌混合，在混合过程中加入0.5份的水，粘结剂是石油氧化沥青和煤焦油按2：
1的比例混合而成；
然后加入1份的造孔剂搅拌混合、捏和、成型，制成直径10毫米的圆片，再进行晾晒，造孔剂为炭黑；
成型料进炭化工序，炭化炉以5℃/分钟的速度升温，炭化温度控制在550℃，炭化2小时，然后进入活化工序，以15℃/分钟的速度升温，活化温度控制在950℃，活化9小时，活化介质是水蒸气；
活化产品用浓度为6mol/L的硝酸氧化4小时，冲洗至中性，干燥，然后再与浓度为
10g/100mlCu(NO3)2溶液进行活性炭浸渍，浸渍后于250℃下干燥、活化2小时。

说明书全文

用于吸附脱除 汽油中硫化物的 活性炭及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工生产技术领域，涉及一种由石油焦和煤为原料制备活性炭的方法，特别是用于吸附脱除汽、柴油中硫化物的活性炭性炭的制备方法。

背景技术

[0002] 活性炭是一种多孔的含碳物质，具有高度发达的空隙结构和巨大的比表面积，且具有稳定的物理、化学性质，是优良的吸附剂。利用活性炭对多取代硫化物有较好的吸附性能的特点，使用活性炭为基质，通过改性、改善活性炭的孔结构，增加活性炭的容量和选择性，来吸附脱除汽油中的有机硫化物。

[0003] 随着人们环保意识的不断增强，汽车尾气所带来的污染越来越成为人们关注的焦点。使用汽车尾气催化转化器是减少汽车尾气污染物排放量的最佳途径，但是高性能的尾气催化转化器需要高质量的燃料油，特别是汽油中的硫含量对尾气催化转化器的性能有显著的影响。

[0004] 目前国内外开发的汽油脱硫技术主要有两类，一是加氢技术，脱硫的同时，烯烃饱和。该法除投资大，加工成本高缺点外，还会造成汽油辛烷值的下降。中国专利CN01142833.3和CN02129039.3公开的汽油脱硫方法都是在氢气存在情况下，在加氢脱硫催化剂的作用下，将汽油中的硫化合物转化成硫化氢。二是吸附法脱硫，最早的吸附脱硫技术主要用于气体脱硫，目前使用各种吸附材料脱除气体中的SO2、H2S等非理想组分技术在国内也已经得到广泛的应用。中国专利CN96118013.7公开了用1-3种选自Mg、Ca、Ba、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金属水溶性化合物进行分浸或共浸活性炭，浸后于30-500℃下干燥或活化而成。中国专利CN98104969.9公开了用球形或柱状活性炭为载体经水煮真空干燥后，用含0.5-15％载体重量的KOH、K2CO3或KI与乙二胺和乙醇的混合液，在室温-90℃范围内，等体积浸渍法浸渍，经干燥和惰性气体中焙烧活化而制得。上述两个专利都是用于化工原料气的净化和环境保护行业。

[0005] 现有的生产脱硫活性炭的技术中，是以煤或木材等含碳物质为原料，其制备方法一般是将煤或木材干燥、粉碎后，加入煤沥青、煤焦油、石油沥青、木焦油等粘合剂，经搅拌、捏合挤压成型，再经炭化、活化而制成成品。中国专利CN92104197.7公开的采用湿基糠醛废渣为原料及如一定的分散剂，经混捏、成型、干燥、炭化制得产品，其饱和硫容为900-1100mg/g，耐磨强度92-98％。

[0006] 石油焦系石油行业的副产品，作为活性炭原料，除了来源易得外，还具有灰分少，杂质低，固定碳含量高，芳香度大等许多优点，制备的活性炭收率高。中国专利CN11189453A公开了以石油沥青制成的石油焦为原料，加入碳质孔结构调变剂和粘结剂制成活性炭的方3 3
法。该专利制备的活性炭比表面积500～1200米 /克，孔容0.45～0.8厘米 /克，强度为85～98％，灰分小于5％。中国专利CN1406866A公开了以石油焦为原料，在碱性介质的
3
作用下，通过化学活化的方法制成BET比表面积大于3000米 /克的活性炭。但是石油焦结构致密，结晶度高，石墨化程度高，活化反应时的均一性高，不易于造孔，是制备活性炭不利的因素。

[0007] 以石油焦和煤两者混合作为原料，加入煤焦油等粘合剂，采用物理活化工艺可以制得碘吸附值800～900毫克/克、亚甲蓝吸附值90～110毫克/克、灰分＜10％的活性炭。美国专利US4082694公开了以石油焦和煤为原料，采用氢氧化钾为活化剂，先预煅烧处3
理再升温活化，制成BET比表面积大于3000米 /克的活性炭。

[0008] 上述的活性炭制备方法中，无论是以石油焦或煤或两者的混合物为原料，还是采用物理活化或化学活化的方法制得的活性炭，其选择性吸附性能不高。化学活化法虽然可以制得高比表面积的活性炭，但是需要使用强碱做活化剂，既成本高又易造成污染。发明内容：

[0009] 本发明以石油焦和煤为原料，加入适量的造孔剂和粘结剂，经搅拌捏和、成型、炭化、水蒸气物理活化等工序制成活性炭，再经过对活性炭表面的氧化、负载活性组分，达到对活性炭表面性能的改性，制造出具有灰分低，强度高、选择性吸附性能优良等特点的活性炭。

[0010] 本发明的技术特征在于：该活性炭由石油焦、煤、造孔剂、粘结剂和改性剂所组成，各组分的重量含量如下：

[0011] 石油焦：40％～70％；

[0012] 煤： 10％～50％；

[0013] 粘结剂：10％～30％

[0014] 造孔剂：0.1％～10％

[0015] 改性剂：0.1％～10％

[0016] 上述的石油焦是炼油厂延迟焦化装置生产的石油焦，其指标要求为：灰分小于1％，挥发分小于10％。煤为挥发分小于30％的无烟煤和烟煤。所用的粘结剂是煤沥青、煤焦油、减压渣油、焦化凝缩油、乙烯裂解渣油、催化油浆、石油沥青、石油沥青氧化物或它们的混合物。所用的造孔剂是具有活性官能团、活性元素的炭黑、糠醛渣、二茂铁、糠醇、碳酸钾或它们的混合物。所用的改性剂是铬、铁、钴、镍、钼、钛、铜、锌、镁、钙、铅的水溶性化合物。

[0017] 本发明中用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭制备方法如下：

[0018] (1)按比例将石油焦和煤混合均匀，再粉碎至100目以上；也可以先分别将石油焦和煤粉碎至100目以上，再将两者混合。

[0019] (2)按比例先加入粘结剂搅拌至混合均匀，再加入造孔剂进行搅拌混合、捏和；

[0020] (3)经成型机成型、晾干后进炭化炉炭化，再进活化炉活化。

[0021] (4)用浓硝酸氧化活性炭。

[0022] (5)将活性炭与金属活性组分浸渍、干燥和焙烧，得到改性活性炭。

[0023] 上述的石油焦和煤先混合，再粉碎，可以使两者充分混合均匀。

[0024] 上述加入粘结剂的过程中可以先对石油焦粉和煤粉预热到20℃～100℃，在加入粘合剂后进行搅拌混合和捏和过程中，可以加入0％～5％的水。

[0025] 上述加入造孔剂的过程是在粘结剂充分拌合均匀后再加入，进行搅拌混合和捏和。

[0026] 所述的炭化工序，以5℃～10℃/分钟的速度升温，炭化温度控制在450℃～600℃，炭化时间2～6小时。

[0027] 所述的活化工序，以10℃～20℃/分钟的速度升温，活化温度为750℃～1000℃，通入水蒸气活化。水蒸气的量的控制方法是按每公斤活化料通入1-2Kg/h的水蒸气。活化时间8～15小时。

[0028] 所述表面改性工序是，以2～10mol/L的硝酸氧化2～10小时，冲洗至中性，干燥，然后再与1～3种选自金属铬、铁、钴、镍、钼、钛、铜、锌、镁、钙、铅的水溶性化合物进行浸渍活性炭，浸渍后于100～400℃下干燥、活化1～5小时。浸渍液金属化合物浓度为10～40/100ml，浸渍液与活性炭的比例在2～5∶1。

[0029] 本发明的有益效果是，与已有技术相比具有以下特点：

[0030] (1)以本发明方法制备的活性炭具有的特性如下：BET比表面积800～1000米3/3
克，孔容0.6～1.1厘米 /克，灰分＜3％，强度95～98％、碘吸附值1000～1200毫克/克、亚甲蓝吸附值100～200毫克/克、四氯化碳吸附率60～80％。

[0031] (2)在充分混合的石油焦和煤的粉末以及粘结剂后，加入5～10％的水分充分拌合，水分被石油焦粉和煤粉吸收，有助于造孔剂在粉末内外表面的吸附。经过炭化工序后，造孔剂在石油焦和煤的粉末以及粘结剂的表面形成了网状结构。调节造孔剂的品种和加入量可以改变网状结构，从而调节孔径的大小。

[0032] 在活化工序中，由于网状结构的存在，控制活化过程的汽化反应，得到目的产物。

[0033] (3)对活性炭进行硝酸的氧化处理，经过金属盐类的浸渍，达到增加活性炭表面的碱性，促进对硫化物的吸附，从而改变活性炭表面性能的目的，得到具有选择性吸附的活性炭。改变硝酸的氧化条件和浸渍条件，可以得到具有不同选择性的活性炭。

[0034] [4]本发明采用物理活化的方法，得到了灰分低，强度高、选择性吸附优良的活性炭，工艺简便、成本低、污染小。

具体实施方式

[0035] 实施例1：

[0036] 将5份石油焦与2份煤混合后破碎为100～200目粉末，预热到50℃，加入3份的粘结剂搅拌混合，在混合过程中加入0.5份的水。粘结剂是丙烷脱沥青和催化裂化油浆按2∶1的比例混合而成。

[0037] 然后加入0.5份的造孔剂搅拌混合、捏和、成型，制成直径3毫米的条形，再进行晾晒。造孔剂为二茂铁。

[0038] 成型料进炭化工序，炭化炉以5℃/分钟的速度升温，炭化温度控制在500℃，炭化3小时。然后进入活化工序，以15℃/分钟的速度升温，活化温度控制在900℃，活化10小时。活化介质是水蒸气。

[0039] 活化产品用浓度为4mol/L的硝酸氧化6小时，冲洗至中性，干燥，然后再与浓度为10g/100mlFe(NO3)3溶液进行活性炭浸渍，浸渍后于200℃下干燥、活化3小时。

[0040] 采用上述方法得到的活性炭产品性能如下：

[0041] BET比表面积882米3/克，孔容0.63厘米3/克，灰分1.51％，强度96.3％、碘吸附值1088毫克/克、亚甲蓝吸附值131毫克/克、四氯化碳吸附率62.66％。

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