专利名称：用添加剂制造活性炭的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种炭质吸附剂的制造技术。
活性炭的制造和应用已有近百年的历史，制造方法多种多样，概括起来传统方法可以分为A)化学活化法；B)物理活化法，又称气体活化法。这两类方法在工业上均已应用，但是，化学活化法存在着严重的污染问题，而物理活化法的效率不高、产品的质量低。人们早已认识到，在物理活化法中使用少量化学添加剂可以加速活化反应的进行、改善活性炭的吸附性能，同时可以避免纯化学活化法的高成本、高污染。张培青等人在《煤化工》1993年第二期31页发表了他们的研究报告，指出在褐煤中添加碳酸钾可以提高活性炭的性能。但存在着添加量大、价格高等缺点，因此还未能在实际生产中应用。
本发明的目的是提供一种经济、实用、能生产高吸附能力、低灰分活性炭的高效添加剂及活性炭制备工艺。
现已发现，在活性炭生产过程中添加硝酸盐组分A和金属氯化物组分B，可以有效地提高活性炭的吸附能力、大幅度降低活性炭的灰分，并且可使活化设备生产能力大幅度提高。
根据本发明，上述添加剂中包含组分A和组分B，组分A是指(1)一种或多种通式为MNO3的碱金属硝酸盐，式中M代表碱金属，(2)一种或多种通式为Me(NO3)2的碱土金属硝酸盐，式中Me代表碱土金属，以及(3)硝酸铵；组分B是指(1)一种或多种通式为MCl的碱金属氯化物，式中M代表碱金属，(2)一种或多种通式为MeCl2的碱土金属氯化物，式中Me代表碱土金属，以及(3)氯化锌。组分B占组分A和组分B总重量的1％～70％，优选方案为30％～50％。
本发明提出的添加剂由上述组分A和组分B混合而成，也可以以组分A和组分B为基础成分，再添加其他物质，如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及金属氢氧化物等。但本发明的优选组分仅仅由组分A和组分B构成。
本发明提出的添加剂制备容易，仅需将组分A中的一种或多种与组分B中的一种或多种按比例混合均匀即可。在应用时要确保添加剂能均匀地渗透到原料或半成品的毛细孔隙中。可以将本发明提出的添加剂配制成稀溶液浸透原料或半成品，也可以将本发明提出的添加剂配制成浓溶液与原料或半成品充分搅拌混合，或者将本发明提出的添加剂固体与原料或半成品共同磨粉再加水润湿。本添加剂的添加量为原料或半成品重量的1％～30％，优选量为2％～10％。
本发明还提出，上述添加剂可以用于气体活化法的各类活性炭、炭分子筛等炭质吸附剂的制备。本发明添加剂不含碳酸钾、氢氧化钾等强碱性物质，性质温和，价格低廉。试验表明，在制备活性炭时添加上述添加剂，可以大幅度缩短活化时间提高劳动生产率、大幅度降低产品灰分以及显著提高活性炭的吸附能力。下面结合附图和实施例对上述添加剂在制造活性炭中的应用作进一步的说明。
图1是本发明的添加剂在活性炭制造中应用的湿法工艺流程。
图2是本发明的添加剂在活性炭制造中应用的半干法工艺流程。
图3是本发明的添加剂在活性炭制造中应用的干法工艺流程。
图4是本发明的添加剂在破碎活性炭制造中应用的工艺流程。
图1所描述的工艺流程，其特点是将添加剂配制成稀溶液浸渍原料，然后进行干燥，后面的工序与传统物理活化法活性炭的制造工艺要求相同。
图2所描述的工艺流程，其特点是将添加剂配制成浓溶液与原料充分搅拌均匀，后面的工序与传统物理活化法活性炭的制造工艺要求相同。
图3所描述的工艺流程，其特点是将添加剂与原料一起磨粉并充分混合，然后加适量水充分润湿该原料粉，后面的工序与传统物理活化法活性炭的制造工艺要求相同。
图4所描述的工艺流程，其特点是将添加剂配制成稀溶液浸渍破碎炭原料，然后进行干燥，后面的工序与传统物理活化法破碎炭的制造工艺要求相同。实施例1，如表1所示。此实施例系采用某无烟煤JZ为原料用湿法工艺制备活性炭的试验结果。
表1 JZ无烟煤制备活性炭的对比实验结果*添加剂适化时间，h活化收率，％ 原料灰分，％ 活性炭灰分**，％ 碘值，mg/g无添加剂 4 45.166.8 8.9 721无添加剂 5 38.956.8 9.5 844K3N3S3***2 52.366.8 4.74 950K3N3S3***3 39.266.8 6.43 1003表注*试验中焦油、水的配量，炭化温度、炭化时间、活化温度、水蒸汽用量和酸洗条件等均保持一致；**酸洗后的灰分；***K、N、s分别表示硝酸钾、硝酸铵和氯化钠，符号下标表示在100g煤样中添加该化合物的克数。
实施例2，如表2所示。此实施例系采用低灰的某无烟煤JZ为原料用半干法工艺制备活性炭的对比试验结果。
表2 JZ无烟煤制备活性炭的对比实验结果*添加剂 活化时间，h 收率，％ 原料灰分，％ 活性炭灰分**，％ 碘值，mg/g无添加剂 4 45.16 6.8 8.9 721无添加剂 5 38.95 6.8 9.5 844K1N4P4***1.7 42.91 1.8 0.80 1042K1N4P4***2 32.63 1.8 0.88 1106表注*试验中焦油、水的配量，炭化温度、炭化时间、活化温度、水蒸汽用量和酸洗条件等均保持一致；**酸洗后的灰分；***K、N、P分别表示硝酸钾、硝酸氨和氯化钾，符号下标表示在100g煤样中添加该化合物的克数。实施例3，如表3所示。此实施例系采用某无烟煤TX为原料用干法工艺制备活性炭的对比试验结果。
表3 TX煤制备活性炭的对比实验结果*样品名称 活化时间，h 收率，％ 原料灰分，％ 活性炭灰分**，％ 碘值，mg/g无添加剂 350.00 4.0 6.4 856无添加剂 440.67 4.0 7.5 984N4Z4***235.004.0 3.1 1144N4Z4***2.5 26.004.0 431163*表注试验中焦油、水的配量，炭化温度、炭化时间、活化温度、水蒸汽用量和酸洗条件等均保持一致，试验结果具有可比性；**酸洗后的灰分；***N、Z分别表示硝酸铵和氯化锌，符号下标表示在100g煤样中添加该化合物的克数。
权利要求
1.一种用于气体活化法制造活性炭、炭分子筛等炭质吸附剂的化学添加剂，系由硝酸盐组分A和氯化物组分B混合而成，组分A是指(1)一种或多种通式为MNO3的碱金属硝酸盐，式中M代表碱金属，(2)一种或多种通式为Me(NO3)2的碱土金属硝酸盐，式中Me代表碱土金属，以及(3)硝酸铵；组分B是指(1)一种或多种通式为MCl的碱金属氯化物，式中M代表碱金属；(2)一种或多种通式为MeCl2的碱土金属氯化物，式中Me代表碱土金属，以及(3)氯化锌；
2.按照权利要求1所述的添加剂，其特征是，组分B占组分A和组分B总重量的1％～70％，优选参数是30％～50％；
3.按照权利要求1所述的添加剂，系由组分A和组分B混合而成，其特征是，可同时选择A中化合物的一种或多种与组分B中的一种或多种混合均匀即可；
4.按照权利要求1～3所述的添加剂，由组分A和组分B混合而成，其特征是，也可以以组分A和组分B为基础成分，再添加其他物质，如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及金属氢氧化物等，但本发明的优选组分仅仅由组分A和组分B构成；
5.按照权利要求1～4所述的添加剂，其添加方式是(1)湿法即将添加剂的部分或全部配制成稀溶液充分浸渍活性炭原料或半成品或需再生的废活性炭等；(2)干法即将固体添加剂与活性炭原料混合在一起然后加适量水充分润湿；(3)半干法即将添加剂的部分或全部配制成浓溶液混入活性炭原料中并充分搅拌使其充分润湿原料；
6.按照权利要求1～4所述的添加剂，其特征是，添加量占干原料量的1％～20％，一般选用2％～10％；
7.按照权利要求1～4所述的添加剂，用于炭质吸附剂的生产和煤炭气化过程。
全文摘要
本发明是NP系列添加剂及活性炭的制造,涉及一种炭质吸附剂的制造技术。本发明添加剂由硝酸盐和氯化物组合而成,主要用于炭质吸附剂的制造。将该添加剂用于活性炭的生产可以大幅度降低产品的灰分、大幅度提高活化速度、显著提高产品的吸附性能和提高产品的收率。
文档编号B01J20/30GK1194939SQ9712034
公开日1998年10月7日 申请日期1997年12月11日 优先权日1997年12月11日
发明者张双全, 王祖讷 申请人:张双全