專利名稱：促進(jìn)瀝青球不熔化過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于瀝青基球狀活性炭的制備。
活性碳是一種用途非常廣泛的吸附劑，它自本世紀(jì)初問世以來，在制造和使用方面得到了不斷改善。目前使用的普通粒狀活性炭具有機(jī)械強(qiáng)度低，裝填密度不均勻，以及吸脫附速度較慢等特點。而以瀝青為原料制得的球狀活性炭，則克服了上述缺點，同時具有吸脫附速度快，再生容易等一系列纖維狀活性炭所具有的優(yōu)點?？赏诖呋瘎┹d體、色譜填充柱、醫(yī)學(xué)、環(huán)保及貴重金屬的回收等方面獲得廣泛應(yīng)用。
以往以瀝青為原料制造瀝青基球狀活性炭的方法是將高軟化點瀝青加入芳香溶劑制成瀝青球，然后進(jìn)行若干小時的氧化處理(即不熔化處理)，最后經(jīng)炭化、活化而制成。英國專利GB1468982所提供的球形活性炭制造方法是制備含萘瀝青球，然后用溶劑抽提萘(時間為5hr左右)后進(jìn)行氧化處理，其氧化處理(即不熔化處理)需要在100-500℃的溫度下處理15-20hr?？梢?，在上述方法中瀝青球的不熔化是最為耗時耗能的一步，平均直徑在0.70mm的瀝青球的不熔化時間(加上溶劑抽提所需時間)要20-30小時，這是對能源及人力的極大耗費。瀝青球不熔化過程的耗資，可達(dá)瀝青基球狀活性炭制造總成本的60-80％。因此，促進(jìn)瀝青球的不熔化，縮短不熔化時間，則可大大降低瀝青基球狀活性炭的制造成本。
目前許多研究人員把注意力放在瀝青纖維的不熔化方面，在大多數(shù)工藝中(如特公昭43-893、U.S.Pat.3392216(1968)、特公昭46-37786等)采用加強(qiáng)氧化性氣氛來促進(jìn)瀝青纖維的不熔化，如利用臭氧、富氧、N2O5、SO2等氧化性氣體，或利用硝酸、高錳酸鉀溶液等氧化性液體。但對于瀝青球不熔化方面的研究卻很少。由于瀝青芳香度高、反應(yīng)性低，再者瀝青球的直徑很大，是瀝青纖維的幾十倍到上百倍，導(dǎo)致了瀝青球與瀝青纖維的不熔化有了很大的區(qū)別。以空氣氧化不熔化為例，空氣由瀝青球的表面向內(nèi)部的擴(kuò)散是整個不熔化過程的決速步。雖然可以利用增加氧的濃度或提高反應(yīng)溫度來促進(jìn)氧的擴(kuò)散及反應(yīng)速度，但這樣反應(yīng)不易控制，會造成瀝青球球形的破壞或造成氧化失重等不良影響。上述原因?qū)е铝送瑯邮抢每諝庋趸蝗刍瘯r，瀝青球要求比瀝青纖維更低的反應(yīng)溫度及更長的反應(yīng)時間。因此，單靠加強(qiáng)氧化性氣氛不能從根本上解決瀝青球不熔化時間過長的難題；而利用氧化性液體進(jìn)行不熔化處理時，處理過的瀝青球要進(jìn)行徹底地清洗，工藝復(fù)雜，且大多數(shù)為間歇式操作，不利于生產(chǎn)的大型化。
本發(fā)明的目的是提供一種瀝青球的快速不熔化方法，以縮短瀝青球的不熔化時間，從而大大降低瀝青基球狀活性炭的制造成本。
本發(fā)明促進(jìn)瀝青球不熔化過程的方法是將高軟化點瀝青與芳香溶劑和添加劑以1∶0.10-0.50∶0.01-0.20的比例在50-300℃下混合均勻，制成含添加劑的瀝青球，然后再進(jìn)行不熔化、碳化、活化處理。
適合本發(fā)明的原料瀝青為高軟化點瀝青，軟化點為100-300℃，H/C比小于1。高軟化點瀝青可由中溫煤焦油瀝青經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚聿⒊テ渲械牡头肿咏M份而得到，也可用煉油中的副產(chǎn)物重油和瀝青等進(jìn)行例如熱處理或氧化處理使之改性而獲得。制備高軟化點瀝青的目的是防止在后續(xù)的不熔化過程中，瀝青球在氧化不熔化反應(yīng)發(fā)生前就已經(jīng)熔并；另一個目的是提高炭化過程的收率，防止炭化過程中大量輕組份及裂解產(chǎn)物的逸出，造成瀝青球爆裂或產(chǎn)生空心球。
本發(fā)明中使用的芳香溶劑可以選擇苯、甲苯、萘、四氫化萘等其中一種或幾種。
本發(fā)明中使用的添加劑必須與瀝青互溶，以免混合不勻?qū)r青球的性能造成不良影響；并且能在瀝青球軟化前與瀝青發(fā)生反應(yīng)使瀝青球不熔化。添加劑可從萘醌、蒽醌、硝基苯、二硝基苯、硫、硫化劑等物質(zhì)中選擇一種或幾種。
將含添加劑的瀝青粉碎至一定粒級，乳化法成球。制得的含添加劑的瀝青球按傳統(tǒng)工藝，以空氣為氧化介質(zhì)進(jìn)行不熔化處理，再經(jīng)炭化、活化處理制得瀝青基球狀活性炭。
本發(fā)明的方法與已有技術(shù)相比具如下優(yōu)點(1)在不熔化處理時，可以省去用溶劑抽提瀝青球中芳香溶劑的一步，而直接進(jìn)行不熔化處理，這既節(jié)省了抽提溶劑及相關(guān)設(shè)備，使工藝簡單化，同時也節(jié)省了時間；(2)含添加劑的瀝青球以空氣為介質(zhì)進(jìn)行不熔化處理，與傳統(tǒng)工藝相比沒有任何添加設(shè)備，工藝簡單易行；(3)添加劑的加入量可以控制，且又是利用空氣進(jìn)行不熔化處理，所以反應(yīng)可以控制；(4)利用空氣不熔化，不必進(jìn)行清洗工作，并可以連續(xù)化生產(chǎn)，為生產(chǎn)的大型化提供了條件；(5)與不加添加劑的瀝青球相比，含添加劑的瀝青球不熔化時間大為縮短，這就大大縮減了瀝青基球狀活性炭的生產(chǎn)成本，對瀝青基球活性炭的生產(chǎn)具有重大意義。
下面所提供的實施例將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1以中溫煤焦油瀝青(S.P＝70-80℃)為原料，在300℃下熱處理兩個小時制得高軟化點瀝青(S.P＝100-300℃)。取高軟化點瀝青(S.P＝240℃)200克，加入50克萘，再加入20克萘醌，200℃加熱混勻，制成含萘醌的瀝青球。
(1).取0.65-1.0mm的上述瀝青球，從室溫加熱到270℃，以空氣為氧化介質(zhì)，進(jìn)行不熔化處理；然后以高純氮氣為保護(hù)氣，900℃炭化處理，檢查不熔化結(jié)果。發(fā)現(xiàn)此種瀝青球經(jīng)過12hr的不熔化就可達(dá)到不熔化——炭化后瀝青球球形保持，沒有發(fā)生熔并。
(2).取0.45-0.65mm的上述瀝青球，進(jìn)行同上條件的不熔化及炭化處理，不熔化時間為9hr。
實施例2同實施例1的方法制取高軟化點瀝青(S.P＝240℃)200克，加入50克萘，再加入10克萘醌，200℃加熱混勻，制成含萘醌的瀝青球。取0.65-1.0mm的上述瀝青球，進(jìn)行同實施例1條件的不熔化及炭化處理，不熔化時間為16hr。
實施例3同實施例1的方法制取高軟化點瀝青(S.P＝240℃)200克，加入50克萘，再加入20克硫，200℃加熱混勻，制成含硫瀝青球。
(1).取0.65-1.0mm的上述瀝青球，進(jìn)行不熔化及炭化處理(條件同實施例1)，不熔化時間為6hr。
(2).取0.45-0.65mm的含硫瀝青球，進(jìn)行同實施例1條件的不熔化及炭化處理，不熔化時間為3hr。
實施例4同實施例1的方法制取高軟化點瀝青(S.P＝240℃)200克，加入50克萘，再加入10克硫，200℃加熱混勻，制成含硫瀝青球。取0.65-1.0mm的上述瀝青球，進(jìn)行不熔化及炭化處理(條件同實施例1)，不熔化時間為3hr。
實施例5同實施例1的方法制取高軟化點瀝青(S.P＝240℃)200克，加入50克萘，制成瀝青球。
(1).取0.65-1.0mm的上述瀝青球，進(jìn)行不熔化及炭化處理(條件同實施例1)，不熔化時間為25hr。
(2).取0.45-0.65mm的上述瀝青球，進(jìn)行不熔化及炭化處理(條件同實施例1)，不熔化時間為17hr。
(3).取0.35-0.45mm的上述瀝青球，進(jìn)行不熔化及炭化處理(條件同實施例1)，不熔化時間為12hr。
實施例5是對比例，從上述實施例可以看出，對比例中由于不含添加劑，不熔化時間很長，而實施例1-4的不熔化時間由于加入了添加劑而大為縮短。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)瀝青球不熔化過程的方法，其特征是將高軟化點瀝青與芳香溶劑和添加劑以1∶0.10-0.50∶0.01-0.20的比例在50-300℃下混合均勻，制成含添加劑的瀝青球，然后再進(jìn)行不熔化、炭化、活化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述高軟化點瀝青的軟化點為200-300℃。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述添加劑可以從萘醌、蒽醌、硝基苯、二硝基苯、硫、硫化劑中選擇一種或幾種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述添加劑最好是硫或萘醌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種促進(jìn)瀝青球不熔化過程的方法，該方法是將高軟化點瀝青與芳香溶劑和添加劑以1∶0.10-0.50∶0.01-0.20的比例在50-300℃下混合均勻，制成含添加劑的瀝青球，然后再進(jìn)行不熔化、炭化、活化處理。本方法工藝簡單，不添加設(shè)備，使瀝青球的不熔化時間大為縮短，從而大大縮減了瀝青基球狀活性炭的生產(chǎn)成本，對瀝青基球活性炭的生產(chǎn)具有重大意義。
文檔編號C01B31/08GK1156123SQ9610266
公開日1997年8月6日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月2日
發(fā)明者劉朗, 凌立成, 劉植昌 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所