无烟煤基变压吸附炭制备工艺研究.pdf

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1、煤炭加工与综合if-1用No．5，2014C0ALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZAT10N55摘要：研究了无烟煤性质、物料配比、活化温度等对煤基变压吸附炭N吸附量的影响：原料煤灰分中的金属元素在变压吸附炭制备过程中可影响活化速率，对于灰分较高的原料煤，低温活化有利于微孔孔隙生长，可提高产品N：吸附性能。关键词：无烟煤；灰分；活性炭；低温活化；N：吸附量中图分类号：TQ424．1文献标识码：A文章编号：1005—8397(2014)05_()055_()31概述的煤焦油，原料煤采用经两段等密度重介旋流器洗选得到的太西无烟超低灰纯煤，灰分可降到变压吸附(简

2、称PSA)气体分离技术近年来在2％以下，太西煤中矿物质含量如表1所示。石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保表1太西无烟煤中矿物质含量％护等方面广泛应用，而变J砭吸附炭的性能是气体类别SiO2A1203Fe203CaOMgOK20分离技术成功应用的关键，因此变压吸附炭在这煤灰36．2333．937．796．112．981．08一领域具有广阔的市场前景¨-2]。N／CH分离灰分为2％的原料煤0．720．680．160．120．060．02用变压吸附炭主要用于甲醇裂解气、石油炼制副灰分为3％的原料煤1．081．020．240．180．090．03产气、天然气田气、垃圾填埋气、瓦斯气

3、浓缩等领域I4J，其主要性能指标有强度、装填密度、(2)制备工艺：将灰分为2％和3％的太西无气体吸附量等，其中N吸附量是影响目标气体烟超低灰纯煤磨粉至200目，通过率90％以上，回收率、气体纯度、循环周期、设备处理能力、加入粘结剂，在搅拌锅中搅拌均匀，在一定压力吸附柱体积以及变压吸附过程经济指标的关键因下挤压成型，成型晾晒2d后进入炭活化一体炉素之一；而装填密度影响吸附柱的体积和投资成炭化和活化，活化料筛分后得到产品，不同灰分本；强度又决定着变压吸附炭的使用寿命。在变的产品分别标记为A2和A3。压吸附炭制备中，活化是产品微观孔隙结构形成的关键工序，直接影响着产品指标J。本文系统研究

4、了制备工艺对产品N，吸附率的影响。2实验部分2．1变压吸附炭的制备图1变压吸附炭生产工艺流程示意(1)原料：粘结剂采刚沥青质含量大于55％2．2变压吸附炭的表征碘值测试采用GB／T7702．7；强度测试采用收稿日期：2013．1012GB／T7702．3；装填密度测试采用GB／T7702．4；作者简介：贺彬艳(1984一)，女，陕西米脂人，2011年毕采用QuantachromeAutosorb一1测试了产品的N2业于中国石油大学(北京)应用化学专业，工学硕士，神华宁夏煤业集团太西炭基工业有限公司助理工程师。吸附量。测试条件：取0．1～0．2g样品，经30056煤炭加工与综合利用2

5、014年第5期℃真空脱气3h，冷却(至室温)，在25℃下测试不同压力下的N吸附曲线，101．32MPa(1个标准大气压)下对应的吸附值即为产品的N吸附量。3结果与讨论3．1物料配比因素分析在活性炭的制备过程中，粘结剂为基体煤粉提供了可塑性，使其满足造粒成型的要求，并在图2不同活化温度下所得活性炭产品的N：吸附量加热条件下起到骨架作用和提供初步孔隙。工业化生产常规净水炭时，粘结剂添加量一般控制在的有效孔径在集中微孔0．8—1．6nm范围内。在30％～40％范围内，水添加量为2％～6％，成型活化过程中，活化介质首先与表层的活性点发生压力大于16MPa，产品强度在90％一95％范围C+H

6、20H2+CO，CO+C—C02由表及里梯度内。变压吸附炭产品强度要求大于97％，成型压深入的活化反应，反应后的气体偏向阻力小的外力需大于20MPa。在制备过程中，可通过调节粘层排出，导致物料表层微孔向中孔生长，内外活结剂和水的添加量来增加产品强度，表2为不同化程度存在差异。当其他条件一定时，活化温度物料配比下对应的产品强度。越高，活化速率越快，活化程度由表及里不均度表2异．r物IⅢ料／卿配燕比与Nz产品强度的对应关系越大。但是活化反应属于吸热过程，当活化温度过低时，环境中热能量不足，处于有利位置表层活性位点的微孔得到生长，而内部孔隙因热能量不足反应减缓，造成有效微孔数量不足，影响

7、产品的N，吸附性能。3．3原料煤灰分因素分析原料煤中的灰分在活化过程可促进产品孔隙结构生长，如ca可促进活化过程的中孔生长，而K调节微孔孔径分布的作用效果显著。]。由表2可知，在变压吸附炭制备过程中，适N：吸附的有效孔径在集中微孑L0．8～1．6nm范围当增加粘结剂用量和降低水量可提高成型压力，内，当活化温度较高时，类似ca金属离子的催使产品强度指标满足要求，但粘结剂用量过高，化作用加强，微孔向中孔发展，使有效微孔数量产品强度指标反而下降，且结焦比较严重；粘结减少。而