[发明专利]一种回收钾蒸气的方法

说明书

技术领域

本发明一种回收钾蒸气的方法，具体涉及一种回收在含炭前驱体与KOH高温反应过程中产生金属钾蒸气的方法。

背景技术

目前，在超级活性炭制备时要采用KOH作为活化剂以便得到高比表面积的活性炭，但当反应温度升高到800℃以后产生大量的金属钾，后者以蒸气的形式逸出反应体系。如不进行处理或回收，将造成环境污染，同时也浪费宝贵的钾资源。

名称为“一种缓和金属钾危害的方法”，申请号为：200710022323.0的专利公开了一种办法是将反应过程中生成的金属钾蒸气用含有醇的蒸气或水蒸气进行消除，使之转化为醇钾或KOH。该专利的存在的问题有：1、处理钾蒸气时采用醇类蒸气，导致活性炭制备成本的上升；2、采用在醇蒸气中添加少量水蒸气的方法一方面很麻烦，另一方面如何确切控制二者的数量也较困难；3、由于是在反应系统中采用水蒸气，而水蒸气将不可避免地与反应物料反应，导致所得活性炭的比表面积降低，甚至严重时活性炭被刻蚀烧掉。因此，该方法在实际操作中比较困难。

发明内容

本发明克服现有技术存在的问题，所要解决的问题是提供一种既方便同时又能够回收宝贵的金属钾资源的方法。

为了解决上述问题，本发明采用的方案为：一种回收钾蒸气的方法，先将重量比为1∶1-6的含炭前驱体与KOH的混合物装入活化炉，通入保护气体，然后从室温升到预定的反应温度800-1000℃，然后冷却到室温的过程，按照以下步骤回收钾蒸气：第一步，将此过程中产生的废气全部通入带冷凝功能的密闭容器中；第二步，然后向密闭容器中加入溶剂，此时加入溶剂的量为每公斤含炭前驱体与KOH的混合物需要加入2-20升；充分振荡后静置1-2小时后，然后将溶剂排出，按照此步骤重复2-4次；第三步，再向密闭容器中加入溶剂，此时加入溶剂的量为每公斤含炭前驱体与KOH的混合物需要加入1-10升，然后在溶剂的保护下将附着在密闭容器内壁上的钾剥离下来，存储在溶剂内；第四步，待钾全部剥离后，连同溶剂一起排出保存；上述第二步和第三步的溶剂为煤油、或为汽油，或为石油醚，或为其任意混合物；所述保护气体均为氮气，或为惰性气体。

在使用密闭容器之前，将密闭容器抽成真空，或用保护气体，将密闭容器中的空气排净；其中保护气体均为氮气，或为惰性气体。

密闭容器带冷凝功能可以采用外壳设置有水冷夹套，并通入冷却水来实现。

每公斤含炭前躯体与KOH的混合物需要密闭容器的体积为10-100升。

本发明的实施原理如下：

在含炭前躯体与KOH反应过程中，产生含有金属钾蒸气、煤焦油、H₂、CH₄、CO和CO₂等气体，其中金属钾的和煤焦油的含量约占全部废气的70％以上。这些废气组分中，金属钾蒸气和煤焦油的沸点较高，在较低的温度如在室温下即可全部冷凝，而上述废气中的其它气体则很难冷凝，只能够以气体的形式排到反应器外，通过点火燃烧的方法可将其完全除去。本发明根据金属钾蒸气和煤焦油易冷凝的特点，将反应废气直接通入含有水夹套冷凝器的密闭容器中内，将金属钾蒸气和煤焦油进行冷凝，从而实现钾和煤焦油与其它气体的分离。分离后的金属钾和煤焦油冷凝后将各自聚集到一起，利于对二者进一步的分离。由于金属钾不能溶解到煤油、石油醚和汽油等溶剂中，而煤焦油则正好相反，可以完全溶解到煤油、石油醚和汽油的溶剂中，为此可实现二者的分离。这样也就实现了金属钾的回收。

本发明的优点：首次实现了宝贵的金属钾资源的回收，可显著降低超级活性炭制备的成本；操作极其简单，无需发生任何蒸气，也不必进行蒸气等的控制；减少了煤焦油对大气环境的污染，回收后的煤焦油可通过进一步提炼后用作原料使用。

本发明的实施过程如下：

首先加工一带有水夹套的储存罐作为密闭容器，该储存罐为广口容器，目的是方便取出金属钾。容器上部采用法兰密封，法兰上设置有废气进气管和废气出气管，废气进气管和废气出气管上均设置有阀门，该管子直接通入储存罐的底部，储存罐的底部设置有带阀门的出液口。废气出气管用于未被冷凝的气体如CH₄、CO和CO₂等的逸出，同时在反应结束后才能够加入煤油、汽油或石油醚等溶剂。带阀门的出液口则用于在反应结束后排除已溶解了煤焦油的煤油、汽油或石油醚的液体。