石油渣油与焦油渣联合制备活性炭和燃料油的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油渣油与焦油渣混合制备颗粒活性炭、燃料油的方法，所得活性炭具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，燃料油可用于工业锅炉；本发明属于工业废弃物利用领域。
【背景技术】
[0002]焦油渣是焦化厂焦油氨水澄清槽分离和粗苯工序再生器中产生的残渣组成；对于年产焦炭250万吨的焦化厂，每年可产生焦油渣1100顿；焦油渣挥发物中含有相当数量的多环芳烃，对人和动物有致癌作用，特别是其中的苯丙芘，是国际上公认的致癌物，危害极大；目前多数厂家都是堆放厂区，降雨会造成地下水污染；随着电石渣中挥发分逸出，又会造成空气污染；一些工厂通常是卖给附近居民做生活燃料，或作烧砖的燃料，大量废气排入大气，造成严重污染；因此如何变废为宝、化害为利，是一项紧迫的任务。
[0003]石油渣油是石油经蒸馏加工后剩余的残渣，其比率约占石油加工前的50%，由于渣油质量差，杂质和非理想组份含量高，加工难度大，致使渣油曾作为祸炉燃料被烧掉，不仅浪费有限资源，而且对环境造成了污染。
焦油渣和石油渣油中含有大量未燃尽的碳和煤焦油及轻质组分；可作为制备活性炭、燃料油的优质材料；通过焦油渣和石油渣油的联合配比，油质组分根据相似相溶原理聚集到一起，可通过廉价、快捷的方法进一步加工，制取燃料油。
磷酸作为新型活化剂，能够使许多含碳的物质活化得到高比表面积的活性炭而受到世界各国的关注；目前对用低质量的煤焦油渣和石油渣油提炼轻质组分，剩余的残渣进行磷酸-空气联合活化处理的方法未见报道；焦油渣和石油渣油制取活性炭一般都是以氢氧化钠和氢氧化钾等化学药剂进行化学活化，但污染较大；而且从焦油渣里提取各种化工原料，成本较高，工艺复杂，回收企业较难掌握；本研究以煤焦油渣和石油渣油作为原料，用两种原料配比的处理方法提炼燃料油，用空气和磷酸进行联合活化制备活性炭，为解决煤焦油渣和石油渣油再利用的问题提出一条很好的解决方案。
[0004]本发明以煤焦油渣和石油渣油为原料，采用两种原料混合配比处理，提炼出轻质组分用以制备符合工业炉窑燃烧的燃料油；剩余的残渣可采用磷酸和空气活化处理，制备高比表面的活性炭，将煤焦油渣和石油渣油作为一张宝贵的能源使用，达到变废为宝、化害为利的目的；到目前为止，并没有石油渣油与焦油渣联合制取活性炭和燃料油的相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种以减压蒸馏制取燃料油以及磷酸-空气联合活化焦油渣制取高比表面积活性炭的方法；包括以下步骤。
[0006]1.将焦油渣和石油渣油进行一定的配比混合，在一定温度下进行减压蒸馏，过滤，减压蒸馏组分作为配制燃料油原料。
[0007]2.用溶剂溶解剩余的残渣中可溶物，收集溶解物。
[0008]3.将以上的轻质组分预与收集的油质混合，加入5?30%的溶剂，溶剂分别为苯溶剂油、焦化厂洗油和蒽油，溶解油质中的浙青质；对溶剂进行搅拌及破碎，使之充分混合均匀，制得燃料油。
[0009]4.残渣干燥后取出冷却，加入磷酸浸溃。
[0010]5.磷酸浸溃后物质在卧式炭化炉在空气中进行活化，活化温度为400-1000°C，冷却后用去离子水洗涤至中性；样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
[0011]6.对产品的粘度、密度、甲苯不溶物、发热量、闪点和硫分进行分析检测，并进行油品稳定性实验；通过调整添加剂的种类、用量，可以将焦油渣燃料油制成冷喷油或者热喷油。
[0012]7.对活性炭比表面积和孔径分布进行分析；调整活化剂配比、活化温度、活化时间和浸溃温度等条件，获得制取不同比表面积和孔径分布的活性炭。
[0013]重点解决的关键问题在于石油渣油与焦油渣的配比、磷酸活化剂的添加量、空气活化温度的确定；通过测定活性炭的氮气吸附等温线和二氧化碳吸附等温线，分析活性炭的孔隙结构，并采用Boehm酸碱滴定法测定活性炭的表面官能团含量；获得实验条件对活性炭孔径分布的影响。而且，活性炭的孔隙结构和表面化学性质可以通过改变浸溃时磷酸浓度和活化温度进行调控。
[0014]活性炭颗粒度可按要求分成100-320目，按级活化；制备的活性炭指标预期为匕表面积 800-3000m2/g。
[0015]制备燃料油的预期指标为:发热量高于30MJ / kg ;闪点高于100°C。
[0016]本发明主要以石油渣油与焦油渣为原料，采用减压蒸馏和根据石油渣油和焦油渣内含有的油质组分相似相溶原理，可提炼出燃料油。剩余组分(残渣)通过磷酸-空气联合活化，制取活性炭；本研究为探索石油渣油和焦油渣制取燃料油及活性炭提供研究基础。
【具体实施方式】
[0017]实施例1。
[0018]将焦油渣和石油渣油进行1:1配比混合，在350°C下进行减压蒸馏，过滤，分离出轻质组分作为配制燃料油原料。
[0019]将剩余残渣收集，加入20%的溶剂，溶剂为苯溶剂油，溶解油质中的浙青质，液固分离后将液体与上述轻质组分混合。
[0020]将剩余的残渣加入20%磷酸溶液浸溃2小时。
[0021]浸溃后的碳在空气中用卧式炭化炉进行活化，活化温度为820°C，冷却后用去离子水洗涤至中性。样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
实施例2。
[0022]将焦油渣和石油渣油进行1:3配比混合，在340°C下进行减压蒸馏，过滤，分离出轻质组分作为配制燃料油原料。
[0023]将剩余残渣收集，加入10%的溶剂，溶剂为焦化厂洗油和蒽油，溶解油质中的浙青质，液固分离后将液体与上述轻质组分混合。
[0024]将剩余的残渣加入30%磷酸溶液浸溃6小时。
[0025]浸溃后的碳在空气中用卧式炭化炉进行活化，活化温度为800°C，冷却后用去离子水洗涤至中性。样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
[0026]实施例3。
[0027]将焦油渣和石油渣油进行3:1配比混合，在350°C下进行减压蒸馏，过滤，分离出轻质组分作为配制燃料油原料。
[0028]将剩余残渣收集，加入20%的溶剂，溶剂为焦化厂洗油和18烷基聚氧乙烯醚，溶解油质中的浙青质，液固分离后将液体与上述轻质组分混合。
[0029]将剩余的残渣加入15%磷酸溶液浸溃4小时。
[0030]浸溃后的碳在空气中用卧式炭化炉进行活化，活化温度为800°C，冷却后用去离子水洗涤至中性。样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
[0031]实施例4。
[0032]将焦油渣和石油渣油进行1:2配比混合，在340°C下进行减压蒸馏，过滤，分离出轻质组分作为配制燃料油原料。
[0033]将剩余残渣收集，加入15%的溶剂，溶剂为焦化厂洗油和蒽油，溶解油质中的浙青质，液固分离后将液体与上述轻质组分混合。
[0034]将剩余的残渣加入20%磷酸溶液浸溃2小时。
[0035]浸溃后的碳在空气中用卧式炭化炉进行活化，活化温度为840°C，冷却后用去离子水洗涤至中性。样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
[0036]实施例5。
[0037]将焦油渣和石油渣油进行2:1配比混合，在340°C下进行减压蒸馏，过滤，分离出轻质组分作为配制燃料油原料。
[0038]将剩余残渣收集，加入15%的溶剂，溶剂为蒽油，溶解油质中的浙青质，液固分离后将液体与上述轻质组分混合。
[0039]将剩余的残渣加入20%磷酸溶液浸溃4小时。
[0040]浸溃后的碳在空气中用卧式炭化炉进行活化，活化温度为830°C，冷却后用去离子水洗涤至中性。样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭。
【主权项】
1.将焦油渣和石油渣油进行一定的配比混合，在一定温度下进行减压蒸馏，过滤，减压蒸馏组分作为配制燃料油原料；用溶剂溶解剩余的残渣中可溶物，收集溶解物；将以上的轻质组分预与收集的油质混合，加入5?30%的稀释剂，10?60%的稳定分散剂，稀释剂分别为苯溶剂油、焦化厂洗油和蒽油，溶解油质中的浙青质，对溶剂进行搅拌及破碎，使之充分混合均匀，制得燃料油；残渣干燥后取出冷却，加入磷酸进行活化；磷酸活化后物质在卧式炭化炉在空气中进行活化，活化温度为400-100(TC，冷却后用去离子水洗涤至中性；样品在120°C下焙烧干后，制得颗粒状活性炭；对产品的粘度、密度、甲苯不溶物、发热量、闪点和硫分进行分析检测，并进行油品稳定性实验；通过调整添加剂的种类、用量，可以将焦油渣燃料油制成冷喷油或者热喷油；对活性炭比表面积和孔径分布进行分析；调整活化剂配比、活化温度、活化时间和浸溃温度等条件，获得制取不同比表面积和孔径分布的活性炭。
2.根据权利I要求所述的一种石油渣油与焦油渣混合制备颗粒活性炭、燃料油，其特征在于石油渣油与焦油渣的配比关系、活化剂的添加量、活化温度的确定；活性炭的孔隙结构和表面化学性质可以通过改变浸溃时磷酸浓度、活化时间和活化温度进行调控。
3.根据权利I要求所述的一种石油渣油与焦油渣混合制备颗粒活性炭、燃料油，其特征在于石油渣油与焦油渣的配比关系、活化剂的添加量、活化温度的确定；活性炭的孔隙结构和表面化学性质可以通过改变浸溃时磷酸浓度、活化时间和活化温度进行调控。
4.根据权利I要求通过粘度、密度、甲苯不溶物、发热量、闪点和硫分等测定仪器，测定燃料油的燃烧性能，改变石油渣油与焦油渣的配比关系、稀释剂和分散剂的添加量，得到符合工业炉窑燃烧的燃料油。
5.根据权利2要求所述的一种石油渣油与焦油渣混合制备颗粒活性炭、燃料油的方法，其特征在于制备颗粒活性炭、燃料油，按级活化；制备的活性炭指标预期为:比表面积800-3000m2/g ;制备燃料油的预期指标为:发热量高于30MJ / kg ;闪点高于100°C。
【专利摘要】本发明涉及一种石油渣油与焦油渣混合制备颗粒活性炭、燃料油的方法,所得活性炭具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，燃料油可用于工业锅炉。活性炭作为一种多孔炭材料可应用于气体和液体的精制、分离以及水处理和空气净化方面等。同时，本发明通过控制石油渣油与焦油渣配比关系，降低其中油质的粘度，溶解其中的沥青质，同时添加稳定剂和分散剂，可以使焦油渣和石油渣油所含的油质充分混合，达到制备燃料油的目的。利用空气-磷酸联合活化制备燃料油剩余后的残渣，获得不同比表面积和孔径分布的活性炭。本发明利用焦油渣、石油渣油作为原料，可达到废物利用，变废为宝的目的，并可减少环境污染。
【IPC分类】C01B31-12, C10G1-00
【公开号】CN104556029
【申请号】CN201410794351
【发明人】赵海, 刘俊清, 董兴, 隋顺康, 陶冶丞, 裴国龙, 潘鸿, 牟春鑫
【申请人】沈阳工程学院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月21日