本發(fā)明屬于催化裂化裝置外甩油漿固液分離廢渣利用領(lǐng)域，涉及一種催化裂化裝置外甩油漿固液分離廢渣資源化利用工藝，具體而言，涉及一種利用油漿廢渣制備活性炭的方法及該活性炭。
背景技術(shù)：
重油催化裂化過程中會產(chǎn)生大量的催化油漿，但催化油漿中含有一定量的催化劑粉末，一般為500～6000μg/l，甚至更高，且其中固體催化劑粉末的粒徑范圍為0～80μm，平均粒徑為20μm左右，很難去除，制約了其深加工的應(yīng)用?？梢砸靡恍＠墨I(xiàn)或期刊文獻(xiàn)，介紹一下相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
重油催化裂化過程中會產(chǎn)生大量的催化油漿，但催化油漿中含有一定量的催化劑粉末，一般為500～6000μg/l，甚至更高，且其中固體催化劑粉末的粒徑范圍為0～80μm，平均粒徑為20μm左右，很難去除，制約了其深加工的應(yīng)用。
針對反沖洗式過濾器產(chǎn)生的渣漿，通常煉廠的處理方法是將渣漿作為催化裂化的原料返回提升管反應(yīng)器回?zé)?。但?渣漿中除催化劑粉末外，還含有多環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，多環(huán)芳烴易脫氫發(fā)生縮合反應(yīng)，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)難以汽化，其裂化穩(wěn)定性比新鮮原料低得多。如果,渣漿優(yōu)先與高活性催化劑接觸，將影響催化劑的活性，對提升管內(nèi)反應(yīng)不利。并且，大量渣漿在裝置中不斷循環(huán)，不僅會導(dǎo)致處理能力下降，而且還會導(dǎo)致催化劑生焦并放出大量的熱，使裝置的安全穩(wěn)定性降低，因此這種渣漿處理方式有很大的局限性。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種利用油漿廢渣制備活性炭的方法，為了實現(xiàn)煉廠催化裂化油漿固液分離出來的固體廢渣資源化利用，所述的制備方法，采用加入與廢棄生物質(zhì)或工業(yè)廢舊塑料相結(jié)合，然后進(jìn)行活化、熱解的操作，給油漿廢渣的資源化利用提供一種新思路，具有成本低、設(shè)備簡單投入少、易操作、無污染等優(yōu)點，并且制備過程中的副產(chǎn)物能夠回收再利用，能夠充分回收利用油漿廢渣各個組分。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的利用油漿廢渣制備活性炭的方法所制備的活性炭，該活性炭具備高比表面微孔，其比表面積在3000～3500m2/g之間，孔徑分布在0.5～3nm之間，平均孔徑在2nm左右，孔容積大于1.8cm3/g。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
一種利用油漿廢渣制備活性炭的方法，包括以下步驟：
(1)將催化裂化油漿廢渣進(jìn)行干化，將生物質(zhì)或塑料進(jìn)行研磨，然后加入到干化后的油漿廢渣中；
(2)加入活化液，并在50～100℃下邊攪拌邊浸漬活化，活化后干燥；
優(yōu)選的攪拌速度為100～200r/min
(3)然后，在惰性氣氛下，在600～900℃的條件下熱解，經(jīng)過冷卻、洗滌、干燥，制得該活性炭；
優(yōu)選的，所述洗滌采用0.8～1.5mol/l鹽酸溶液進(jìn)行洗滌。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述生物質(zhì)或者塑料的添加量為每公斤油漿廢渣添加5～100g，更優(yōu)選的為50～100g，更進(jìn)一步優(yōu)選的為60～80g。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述生物質(zhì)選自干果殼或者秸稈中的一種或者兩種的組合，更優(yōu)選的，所述干果殼選自椰殼、杏核或核桃殼中的一種或者幾種。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述塑料選自工業(yè)廢舊塑料外罩或者廢舊輪胎中的一種。
優(yōu)選的，所述研磨后，生物質(zhì)或者廢舊塑料的平均粒徑為0.1～1mm，更優(yōu)選的為0.1～0.5mm，更進(jìn)一步優(yōu)選的為0.1～0.3mm。
優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述活化液選自氯化鋅溶液、氫氧化鉀溶液或硫化鉀水溶液中的一種或者幾種的組合；更優(yōu)選的，活化液的濃度為1～5mol/l，更進(jìn)一步優(yōu)選的為3～5mol/l；更優(yōu)選的，以每公斤干化油漿廢渣計，活化液的添加量為0.5～2l。
優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述浸漬活化的時間為2～10小時，更優(yōu)選的時間為4～8小時。
優(yōu)選的，在步驟(3)中，所述惰性氣體選自氮氣、氦氣或氟氣中的一種；更優(yōu)選的，所述惰性氣體的吹掃速率為100～200ml/min。
優(yōu)選的，在步驟(3)中，所述熱解的時間為0.5～5小時，優(yōu)選的時間為2～4小時；更優(yōu)選的，所述熱解過程中的升溫速率為10-200℃/min，更進(jìn)一步優(yōu)選的為50～150℃/min。
所述的利用油漿廢渣制備活性炭的方法所制備的活性炭。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，提供了催化油漿廢渣的資源化利用途徑，完善了板框式過濾器和葉片過濾器處理催化油漿的整個工藝，提高了該工藝的使用價值。
(2)本發(fā)明所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，結(jié)合油漿廢渣中催化劑和硅藻土的多孔特性，摻附部分生物質(zhì)或塑料制備出的活性炭性能優(yōu)越，是現(xiàn)有活性炭吸附性能的3-4倍。
(3)本發(fā)明所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，充分利用油漿廢渣中催化劑，可以大大提高活性炭的使用價值，使活性炭具備了超級吸附功能，同時還具備部分催化功能，應(yīng)用范圍更廣。
(4)本發(fā)明所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，將油漿廢渣中摻附部分生物質(zhì)或塑料制備超級活性炭，一方面有利于活性炭的成型，另一方面可以將生物質(zhì)和塑料進(jìn)行資源化利用
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明所提供的油漿廢渣制備活性炭的方法流程圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
一種利用油漿廢渣制備活性炭的方法，包括以下步驟：
(1)將板框式過濾器和葉片過濾器排出的催化裂化油漿廢渣進(jìn)行干化，將生物質(zhì)或塑料進(jìn)行研磨，然后加入到干化后的油漿廢渣中；
(2)加入活化液，并在50～100℃下邊攪拌邊浸漬活化，活化后干燥；
優(yōu)選的攪拌速度為100～200r/min；
(3)然后，在惰性氣氛下，在600～900℃的條件下熱解，經(jīng)過冷卻、洗滌、干燥，制得該活性炭；
優(yōu)選的，所述洗滌采用0.8～1.5mol/l鹽酸溶液進(jìn)行洗滌。
一般說來，制備活性炭的優(yōu)質(zhì)原料是固定碳和揮發(fā)分含量高而灰分含量低的含碳材料，如煤、木材、果殼等。在本申請中，油漿廢渣的主要成分是催化裂化催化劑(部分含有硅藻土助濾劑)和膠質(zhì)瀝青質(zhì)，本身催化劑和硅藻土都是微孔介質(zhì)，同時富含膠質(zhì)瀝青質(zhì)，制備出的油漿廢渣活性炭性能更佳，應(yīng)用性更強。油漿廢渣活性炭相較于普通商品活性炭一般存在比表面積更高，孔隙結(jié)構(gòu)中微孔更多，活性炭吸附值大幅度提高。為了便于活性炭成型，可以摻入廢棄的生物質(zhì)和工業(yè)廢棄的塑料制品等，改善原料性質(zhì)，進(jìn)一步提高油漿廢渣活性炭產(chǎn)品的性能。
隨著板框式過濾器和葉片過濾器在催化裂化油漿固液分離中的應(yīng)用，本發(fā)明針對油漿固體廢渣提出一個資源化利用方法：在油漿廢渣中摻雜廢棄的生物質(zhì)或廢舊塑料，將化學(xué)活化與催化活化相結(jié)合，制備油漿廢渣超級活性炭。制備的油漿廢渣超級活性炭比表面積更大，微孔比例更高，吸附值更大，同時具備化學(xué)催化功能，有效提高油漿廢渣活性炭的性能，使油漿廢渣活性炭實用性更強，應(yīng)用更廣。
在本申請中，采用加入與廢棄生物質(zhì)或工業(yè)廢舊塑料相結(jié)合，然后進(jìn)行活化、熱解的操作，給油漿廢渣的資源化利用提供一種新思路，具有成本低、設(shè)備簡單投入少、易操作、無污染等優(yōu)點，并且制備過程中的副產(chǎn)物能夠回收再利用，能夠充分回收利用油漿廢渣各個組分。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述生物質(zhì)或者塑料的添加量為每公斤油漿廢渣添加5～100g，更優(yōu)選的為50～100g，更進(jìn)一步優(yōu)選的為60～80g。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述生物質(zhì)選自干果殼或者秸稈中的一種或者兩種的組合，更優(yōu)選的，所述干果殼選自椰殼、杏核或核桃殼中的一種或者幾種。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述塑料選自工業(yè)廢舊塑料外罩或者廢舊輪胎中的一種。
一定數(shù)量的生物質(zhì)或塑料，一方面有利于活性炭的成型，另一方面可以將生物質(zhì)和塑料進(jìn)行資源化利用?；钚蕴砍尚涂梢允窃谘心ズ蟪尚?，也可在制備成活性炭顆粒后成型，目前都有成熟的工藝。一般優(yōu)選成型后再碳化，就不需要增加成型劑。
優(yōu)選的，所述研磨后，生物質(zhì)或者廢舊塑料的平均粒徑為0.1～1mm，更優(yōu)選的為0.1～0.5mm，更進(jìn)一步優(yōu)選的為0.1～0.3mm。
直徑為0.1～1mm的生物質(zhì)或者廢舊塑料，有利于活性炭的成型，得到的活性炭性質(zhì)更優(yōu)。更優(yōu)選的粒徑范圍為0.1～0.5mm，再進(jìn)一步優(yōu)選的范圍為0.1～0.3mm。
優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述活化液選自氯化鋅溶液、氫氧化鉀溶液或硫化鉀水溶液中的一種或者幾種的組合；更優(yōu)選的，活化液的濃度為1～5mol/l，更進(jìn)一步優(yōu)選的為3～5mol/l；更優(yōu)選的，以每公斤干化油漿廢渣計，活化液的添加量為0.5～2l。
活化液可以有效活化油漿廢渣中的催化劑和硅藻土。
優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述浸漬活化的時間為2～10小時，更優(yōu)選的時間為4～8小時。
活化時間越長，活化效果越好。但是活化超過10小時，會將油漿廢渣過度活化。
優(yōu)選的，在步驟(3)中，所述惰性氣體選自氮氣、氦氣或氟氣中的一種；更優(yōu)選的，所述惰性氣體的吹掃速率為100～200ml/min。
優(yōu)選的，在步驟(3)中，所述熱解的時間為0.5～5小時，優(yōu)選的時間為2～4小時；更優(yōu)選的，所述熱解過程中的升溫速率為10-200℃/min，更進(jìn)一步優(yōu)選的為50～150℃/min。
熱解是物質(zhì)受熱發(fā)生分解的反應(yīng)過程。油漿廢渣中的無機物質(zhì)和有機物質(zhì)被加熱到一定程度時都會發(fā)生分解反應(yīng)，最終得到活性炭。進(jìn)一步優(yōu)選熱解的參數(shù)。
所述的利用油漿廢渣制備活性炭的方法所制備的活性炭。
實施例1
本實施例所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，具體包括以下步驟：
(1)將板框式過濾器和葉片過濾器排出的催化裂化油漿廢渣進(jìn)一步干化；
(2)將椰殼研磨0.1mm，隨后按照每公斤油漿廢渣添加5g的添加量，加入到干化后的油漿廢渣中；
(3)以每公斤干化油漿廢渣計，添加1mol/l氯化鋅溶液活化液0.5l，在50℃的溫度下浸漬活化2h，以100r/min的速度攪拌，然后干燥；
(4)以吹掃速率為100ml/min的氮氣作為保護氣，以10℃/min的升溫速率升溫到600℃，然后熱解0.5h；
(5)冷卻，以0.8mol/l的鹽酸溶液洗滌，干燥，制得該活性炭。
實施例2
本實施例所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，具體包括以下步驟：
(1)將板框式過濾器和葉片過濾器排出的催化裂化油漿廢渣進(jìn)一步干化；
(2)將廢舊輪胎研磨1mm，隨后按照每公斤油漿廢渣添加100g的添加量，加入到干化后的油漿廢渣中；
(3)以每公斤干化油漿廢渣計，添加5mol/l氯化鋅溶液活化液2l，在100℃的溫度下浸漬活化l0h，以200r/min的速度攪拌，然后干燥；
(4)以吹掃速率為200ml/min的氮氣作為保護氣，以200℃/min的升溫速率升溫到900℃，然后熱解5h；
(5)冷卻，以1.5mol/l的鹽酸溶液洗滌，干燥，制得該活性炭。
實施例3
本實施例所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，具體包括以下步驟：
(1)將板框式過濾器和葉片過濾器排出的催化裂化油漿廢渣進(jìn)一步干化；
(2)將椰殼研磨0.5mm，隨后按照每公斤油漿廢渣添加50g的添加量，加入到干化后的油漿廢渣中；
(3)以每公斤干化油漿廢渣計，添加3mol/l氯化鋅溶液活化液1l，在80℃的溫度下浸漬活化4h，以150r/min的速度攪拌，然后干燥；
(4)以吹掃速率為150ml/min的氬氣作為保護氣，以50℃/min的升溫速率升溫到700℃，然后熱解2h；
(5)冷卻，以1.2mol/l鹽酸溶液洗滌，干燥，制得該活性炭。
實施例4
本實施例所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，具體包括以下步驟：
(1)將板框式過濾器和葉片過濾器排出的催化裂化油漿廢渣進(jìn)一步干化；
(2)將椰殼研磨0.3mm，隨后按照每公斤油漿廢渣添加80g的添加量，加入到干化后的油漿廢渣中；
(3)以每公斤干化油漿廢渣計，添加2mol/l氯化鋅溶液活化液1.5l，在60℃的溫度下浸漬活化8h，以120r/min的速度攪拌，然后干燥；
(4)以吹掃速率為120ml/min的氦氣作為保護氣，以150℃/min的升溫速率升溫到800℃，然后熱解4h；
(5)冷卻，以1.0mol/l鹽酸溶液洗滌，干燥，制得該活性炭。
實驗例活性炭性能測試
對本申請實施例1-4所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法制備得到的活性炭進(jìn)行性能測試。
對比例1：現(xiàn)有椰殼活性炭(執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)gb/t12496-1999)。
對比例2：制備方法與實施例1基本相同，只是不摻雜生物質(zhì)材料。
實驗結(jié)果如表1所示。
表1活性炭性能測試結(jié)果
實驗結(jié)果表明，本申請所提供的利用油漿廢渣制備活性炭的方法，所制備的活性炭，摻附部分生物質(zhì)或塑料制備出的超級活性炭性能優(yōu)越，是現(xiàn)有活性炭吸附性能的3～4倍，并且所摻附的生物質(zhì)或塑料具有顯著提高制備活性炭的性能的作用。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識到，以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍；因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些替換和修改。