[发明专利]一种利用煤直接液化残渣制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备活性炭的方法，具体涉及到一种以煤直接液化残渣为原料制备高比表面积活性炭产品的方法。

背景技术

中国能源资源的特点是煤炭资源丰富，而石油、天然气相对贫乏，这就决定了我国的能源结构必须是以煤为主体，而且这种能源结构在今后相当长的时间内不会发生根本性的变化。我国自90年代以来一直靠进口石油弥补国内石油产量的不足。随着中国经济的进一步发展，石油的供需矛盾将日益突出。在全球面临严重石油能源危机的今天，为了保障国家的能源和经济安全，用煤作为石油的替代品，已经成为各国政府以及研究人员共同努力的方向。煤液化是利用丰富的煤炭资源缓解石油紧张状况的重要途径，丰富而廉价的煤炭资源是中国可以率先利用此技术的重要前提。

煤液化的目的是将煤中尽可能多的有机质转化为液体产品，煤基液体可以作为石油的替代品进行燃料、化学品的生产。煤液化按其工艺路线可分为两种，即直接液化(高压加氢)和间接液化(煤炭气化，然后将合成气催化转化)。煤的直接液化首先于20世纪初在美国、德国、英国和日本实现，我国从20世纪80年代初开始了煤的直接液化技术研究，目前这一技术已趋于成熟。

煤的直接液化也称为加氢液化，是在高压氢气和催化剂存在的条件下，加热煤(400-460℃)使其在溶剂中发生化学变化，将煤中有机质大分子转化为液体燃料小分子来获得液体油品和化学品的环境友好型洁净煤技术。煤直接液化在为人类提供液态燃料的同时，也不可避免会产生固体废弃物-液化残渣。煤直接液化液化残渣是一种高碳、高灰和高硫的物质，熔融状态下为黑色粘稠液体，常温下为不规则的块状固体，其性质和组成不仅与原煤的性质有关，还与液化工艺过程有关，特别是与煤的液化程度及固液分离技术有关。在煤液化加工过程中，煤液化残渣占到液化原煤总量的30％左右，可见液化残渣对液化过程的热效率和经济性所产生的影响是不可低估的。因此，出于经济和环保两方面的考虑，在对液化工艺本身的开发研究过程中，对煤液化残渣的研究一直在进行。在液化残渣的性能研究方面，日本学者做了大量的工作，研究内容包括液化残渣的结构、性质以及流变性、热解性和气化行为等方面。目前，煤直接液化残渣的利用途径主要有以下几个方面：用德士古气化技术将液化残渣气化制备合成气，得到的合成气经净化和变换等处理后，生产液化所需的氢气，这是煤液化残渣的一种常见利用方式；将液化残渣进行干馏以回收残渣中的油，提高液体产品的收率；最简单的利用方法则是将液化残渣作为用于锅炉和窑炉的燃料；也可以把其中的沥青质等液相重质有机物分离出来生产高附加值的碳材料或沥青改性剂。国内外有关煤液化残渣性质和应用的研究工作包括：

Olino T.等人先用CH₃COOH、H₂SO₄或HF溶液对残渣进行酸洗脱灰处理，然后再将预处理过的残渣在400℃的条件下加氢热解60min，从而有效的增加了液体油收率；

山西煤炭化学研究所刘振宇等人对煤液化残渣的组成、结构、物化性质及其气化特性进行了一系列的研究，并从不同角度分析论证了集成优化煤直接液化过程，从化学上将其归纳为加氢/脱碳并举的部分液化过程，即在温和条件下将煤中易液化和富氢的部分液化，而将难液化和富碳部分气化，从理论上进一步论证了残渣气化的合理性；

李文等人研究了煤直接液化残渣的CO₂气化反应性，考察了添加剂、液化残渣的组成对其气化反应的影响；

北京煤化工研究分院陈明波等人研究了煤直接液化残渣的焦化特性，发现液化残渣具有极强的粘结性，即使配入40％的没有粘结性的神华煤，配合煤样的粘结指数仍能满足炼焦要求；

浙江大学周俊虎等人研究了煤液化残渣与褐煤、生物质混合燃烧过程中硫污染物的排放规律，以及煤液化残渣的燃烧过程的特征参数，为煤液化残渣作为燃料燃烧的利用提供了参考数据。

这些研究工作加深了人们对液化残渣的认识，在不同程度上为液化残渣的有效利用提供了理论和实践依据。

尽管有关煤液化残渣性质和应用途径的研究已有一定的进展，但如何有效的利用这些宝贵的煤液化废弃物，使其产生更大的经济效益一直是煤化工科技界关注的一个富有挑战性的课题。