本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种适合工业生产的沥青基球形活性炭的制备方法。
背景技术：
沥青基球形活性炭属活性炭行业顶级高科技产品，也是国外禁运产品。上世纪九十年代我国已经完成了实验室阶段的研发，但至今没有实现工业化规模的量产，原因是实验室技术路径的依赖。沥青球形活性炭的工艺路线是：按专用配方形成专用调制沥青—成球—预氧化—炭化—活化，实验室的成球方法是沥青和介质液体共同加热至沥青融化、搅拌分散、冷却、凝固，然后滤出沥青液滴形成的固相球体，称为熔体液相成球法。当沥青和介质液体质量系统放大到一定规模时，大量时间本质是消耗在介质液体的升温降温过程中，从而不易实现连续生产，给工业生产造成许多困难与阻碍，并且成球产出率低下。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用熔体气相造粒法制备沥青球，从而实现成球阶段连续，十分适合工业生产的沥青基球形活性炭的制备方法。
本发明采取的技术方案：一种适合工业生产的沥青基球形活性炭的制备方法，该方法包括下述步骤：
步骤一、将软化点为270～280℃的石油系沥青或煤系沥青、熔剂蒽、辅助熔剂萘按下述重量百分比：沥青55％、蒽28％-36％、萘8％-16％在170～200℃，搅拌混合7～15min得到调制沥青熔体；
步骤二、将步骤一制取的调制沥青熔体在170～200℃导入熔体沥青旋转造粒喷盘，利用离心力将调制沥青熔体在170～200℃甩出分散在空气中，自由落下，在落地前自动凝固成球体得到沥青球；
步骤三、最后采用常规预氧化、炭化和活化工艺制备出沥青基球形活性炭，所制备的沥青基球形活性炭粒径在0.5-1.5㎜之间的颗粒占81％以上，比表面积超过1300m2/g,微孔极限吸附量大于330cm3/g，平均等效孔宽在1.5-1.7nm之间。
本发明通过合理配比的沥青与芳香烃类物质熔剂，在适宜温度熔融，采用熔体气相造粒法制备沥青球，工艺简单高效，替换了原有耗时巨大，成球率低下的熔体液相成球法，实现了成球阶段连续的工业化生产，成球成品率超过80％以上，改变传统调制沥青是萘基沥青，混合温度超过250℃，混合时间超过1h，成球温度在100-130℃，而使用蒽作为熔剂，其固液临界温度为216℃，使得本调制沥青的混合温度为200℃，混合时间为7-15min，成球温度为170-200℃，这样调制沥青熔体被甩出后，可快速凝固成沥青球，实现了成球阶段连续的工业化生产，通过后续的预氧化、炭化和活化处理，达到国外同类产品的质量要求，能够较广泛的用于沥青基球形活性炭的制备。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
一种适合工业生产的沥青基球形活性炭的制备方法，该方法包括下述步骤：
步骤一、将软化点为270℃的石油系沥青或煤系沥青、熔剂蒽、辅助熔剂萘按下述重量比：沥青55％、蒽28％-36％、萘8％-16％在170～200℃，搅拌混合7～15min得到调制沥青熔体；
步骤二、将步骤一制取的调制沥青熔体在170～200℃导入熔体沥青旋转造粒喷盘，利用离心力将调制沥青熔体在170～200℃甩出分散在空气中，自由落下，在落地前自动凝固成球体得到沥青球；
步骤三、最后采用常规预氧化、炭化和活化等工艺制备出沥青基球形活性炭，所制备的沥青基球形活性炭粒径在0.5-1.5㎜之间的颗粒占81％以上，比表面积超过1300m2/g,微孔极限吸附量大于330cm3/g，平均等效孔宽在1.5-1.7nm之间。
实施例1：
步骤一、将软化点为270℃的石油系沥青或煤系沥青、熔剂蒽、辅助熔剂萘按下述重量比：沥青55％、蒽34％、萘11％在200℃，搅拌混合10min得到调制沥青熔体；
步骤二、将调制沥青熔体在188℃导入熔体沥青旋转造粒喷盘，利用离心力将调制沥青熔体在188℃甩出分散在空气中，自由落下，在落地前自动凝固成球体得到沥青球。
步骤三、将沥青球在空气氛围下以0.1～1℃/min升温至300℃进行不熔化处理，得到不熔化沥青球；将不熔化沥青球在惰性气体保护下以5℃/min从300℃加热至600℃进行炭化处理60min左右，炭化后的样品在水蒸气的氛围中，升温至900℃活化处理60min左右，得到沥青基球形活性炭。
所制备的沥青基球形活性炭粒径在0.5-1.5㎜之间的颗粒占81％，比表面积为1366.7429m2/g，微孔体积为0.5257ml/g，微孔面积为1307.6660m2/g，微孔极限吸附量为337.1494cm3/g，平均等效孔宽为1.591589nm。
实施例2：
步骤一、将软化点为270℃的石油系沥青或煤系沥青、熔剂蒽、辅助熔剂萘按下述重量比：沥青55％、蒽30％、萘15％在190℃，搅拌混合15min得到调制沥青熔体；
步骤二、将调制沥青熔体在175℃导入熔体沥青旋转造粒喷盘，利用离心力将调制沥青熔体在175℃甩出分散在空气中，自由落下，在落地前自动凝固成球体得到沥青球。
步骤三、将沥青球在空气氛围下以0.1～1℃/min升温至300℃进行不熔化处理，得到不熔化沥青球；将不熔化沥青球在惰性气体保护下以5℃/min从300℃加热至600℃进行炭化处理60min左右，炭化后的样品在水蒸气的氛围中，升温至900℃活化处理60min左右，得到沥青基球形活性炭。
所制备的沥青基球形活性炭粒径在0.5-1.5㎜之间的颗粒占81％，粒径大于1.5与小于0.5毫米的颗粒占17％，比表面积为1744.3196m2/g，微孔体积为0.6905ml/g，微孔面积为1647.3771m2/g，微孔极限吸附量为411.9845cm3/g，平均等效孔宽为1.654807nm。
实施例3：
步骤一、将软化点为270℃的石油系沥青或煤系沥青、熔剂蒽、辅助熔剂萘按下述重量比：沥青55％、蒽32％、萘13％在175℃，搅拌混合9min得到调制沥青熔体；
步骤二、将调制沥青熔体在195℃导入熔体沥青旋转造粒喷盘，利用离心力将调制沥青熔体在195℃甩出分散在空气中，自由落下，在落地前自动凝固成球体得到沥青球。
步骤三、将沥青球在空气氛围下以0.1～1℃/min升温至300℃进行不熔化处理，得到不熔化沥青球；将不熔化沥青球在惰性气体保护下以5℃/min从300℃加热至600℃进行炭化处理60min左右，炭化后的样品在水蒸气的氛围中，升温至900℃活化处理60min左右，得到沥青基球形活性炭。
所制备的沥青基球形活性炭粒径在0.5-1.5㎜之间的颗粒占82％，比表面积为1575.7429m2/g，微孔体积为0.6247ml/g，微孔面积为1607.6660m2/g，微孔极限吸附量为407.1494cm3/g，平均等效孔宽为1.615891nm。
本发明利用中国发明专利CN200410025815.1公布的“熔体沥青旋转造粒喷盘”设备实施工业化生产。具体生产过程如下：
将符合工艺温度的沥青熔液经物料分配器连续注入在被加热的水平旋转的造粒喷盘端面上，电机带动喷盘做单方向水平转动，沥青熔融液自进料管进入熔液分配器内，然后从环形均布的泄料口注入到喷盘的端面上，熔液分配器为夹套结构，夹套内是符合工艺要求温度的导热油，喷盘具有电加热装置。沥青熔液在接触到造粒喷盘端面后即随喷盘旋转并迅速向喷盘的外缘移动，在离心力作用下沥青熔液被连续抛甩脱离喷盘体，并随即断裂成液滴，液滴在降落过程中收缩冷却成球形固体颗粒。造粒喷盘的加热温度略低于沥青熔液的工艺温度；电机的转速由变频器控制，通过改变喷盘的转速即可改变成品颗粒的球径及喷洒的范围。
本发明整个熔融沥青成球阶段实现了连续化生产的要求，每小时的产量超过100公斤，产出率比原先熔体液相成球法至少提高一个数量等级，生产效率提高10倍以上。