[发明专利]用脱油沥青制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭的制备方法技术领域，特别是涉及一种用脱油沥青制备活性炭的方法。尤其是柱状活性炭的方法。

背景技术

目前，在重油加工中，对于减压渣油含量高达40%～50%的较重原油，为将其转化为优质的轻质油品和高附加值的化工产品，提高炼油厂整体效益，溶剂脱沥青工艺是常选择的技术路线之一。但该工艺在获得质量较好的脱沥青油的同时，不可避免地会副产一部分软化点高、粘度大、粘结性能差的脱油沥青（DOA）。由于脱油沥青（DOA）的软化点高、碳氢比高、芳烃含量高、硫、氮及重金属含量也较高，因此，限制了其应用。

如何拓宽DOA应用领域，提高其附加值，对于提高重油加工的整体效益具有重要的意义。通过对DOA使用领域的深入研究，认为其可向两个方向开拓: (1) 面向量大面广的重工业、交通业或农林业，例如用于造气发电、炼焦钢铁、冶金铸造、钻井筑路，土壤改良等，用以代替原来使用的煤、燃料油或粘结材料等。(2) 制成高附加价值的产品，如碳素纤维等碳素制品。但对产品质量要求高，加工工艺相对复杂。

含碳量较高的活性炭，在环保、医药、军事等领域都具有广泛的用途。以木材及优质煤为原料生产活性炭，存在着原料来源少、成本高等问题，而炼油副产物DOA富含碳质，价格低；另外，其灰分、挥发份含量低，生产的活性炭杂质少。因此以DOA为原料制备活性炭，既能充分利用石油资源，又能降低活性炭生产成本。

以脱油沥青为原料制造活性炭的工艺过程中，关键是使其成为对热稳定的炭材料，若解决这一问题就可按照传统的工艺过程①造粒，②炭化，③活化工序来制取活性炭。为将沥青转化为热稳定的炭材料，需对前驱体沥青进行预处理，这些方法包括：以硫磺为预处理剂加入沥青中促进沥青的交联、炭化；采用碱金属氢氧化物或碱金属的碳酸盐(主要是钠盐、钾盐)加入沥青中，在430℃-650℃的反应温度下进行热处理来促进沥青的炭化。采用C₃～C₇烷烃中的一种或两种以上物质做溶剂进一步抽提，以此降低沥青的热软化熔融性。这些工艺采用腐蚀性较强的试剂或有机溶剂对原料沥青进行预处理，易对设备造成腐蚀，污染环境，且工艺较复杂。

发明内容

本发明在目的由此产生，提出一种用脱油沥青制备柱状活性炭的方法。通过采用无毒气体为介质调制高软化点沥青，达到简化工艺、避免腐蚀和环境污染、拓宽DOA应用领域、提高经济效益的目的。

本发明实现上述目的采取在技术方案是：一种用脱油沥青制备活性炭的方法，包括下述步骤：

（1）、DOA预处理

将DOA置于磁力搅拌反应釜中，通入空气1.0～30mL/min.g，在0～-0.096MPa压力下，以3～10℃/min的升温速率升温至260～400℃，恒温，待反应釜中的沥青完全软化后开启磁力搅拌器，并在此恒温温度下反应30～200min后出料，得到软化点240～390℃的高软化点沥青，反应过程中逸出的轻组分收集在另一容器内；

（2）、成型

把步骤1所得高软化点沥青粉碎至160目以下，按照沥青：水：粘结剂100：20～100：4～40的比例装入混捏机中，混捏均匀，在10～45℃下挤出成型，在室温下放置二天；

（3）、炭化

将步骤2所得的成型沥青放到管式电阻炉中炭化的优选条件为：在氮气保护下，以2～8℃/min的升温速率升温至500～700℃，恒温0.5～3小时；

（4）、活化

将步骤3所得的炭化沥青置于管式炉恒温区，在N₂保护下，升温至700～900℃，通入水蒸汽0.1～0.7mL/min.g，活化处理1～3h，得到BET比表面积600～1800m²/g，强度70%～95%的活性炭。

在所述DOA预处理步骤1中，优选的通入空气气量为7.0～20mL /min.g，反应压力为-0.03～-0.08MPa压力下，反应终温为300～360℃。

在所述成型步骤2中，优选的沥青：水：粘结剂的配比为100：40～80：10～30，挤出温度为30～40℃。

在所述成型步骤3中优化的炭化条件为：将步骤2所得的成型沥青，在氮气保护下，以4～6℃/min的升温速率管式电阻炉中升温至550～650℃，恒温0.8～2小时后得到柱型碳；

在所述活化步骤4中，优选的活化反应温度为750～850℃，通入水蒸汽0.3～0.6mL/min.g，活化处理1.5～2.5h。

所述活性炭形状为柱状活性炭。