一种煤焦油蒽油脱硫脱灰及生产超导电炭黑方法技术

一种煤焦油蒽油脱硫脱灰及生产超导电炭黑方法，目的是脱除煤焦油蒽油中有机硫效果好，而且脱灰效果好，并利用低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑；本发明专利技术将蒽油原料通过复合纳米镍反应吸附催化剂进行脱硫脱灰处理成为低硫煤焦油蒽油，并进一步应用生产超导电炭黑：先将低硫煤焦油蒽油原料加入油‑气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段，温度达到1300‑1700℃时，快速地热氧化分解生成纳米级超导电炭黑；再进入反应炉急冷段，与炉内燃气产生的CO2混合气体继续催化反应，形成发达的孔隙结构范围；再进入反应炉停留段，通过空气预热器与冷空气的交换，以提高超导电炭黑的比表面积；通过管式急冷锅炉冷却、降温后进入袋滤器收集。

A Method for Desulfurization and Ashing of Coal Tar Anthracene Oil and Production of Superconducting Carbon Black

A method for desulfurization and deashing of coal tar anthracene oil and production of superconducting carbon black is described. The purpose of the method is to remove organic sulfur from coal tar anthracene oil and to produce superconducting carbon black from low sulfur coal tar anthracene oil. Electric carbon black: firstly, low sulphur coal tar anthracene oil is added into the reaction section of oil-gas thermal oxidation wet pelletizing carbon black furnace. When the temperature reaches 1300 1700 C, the nano-superconducting carbon black is rapidly decomposed by geothermal oxidation. Then, the nano-superconducting carbon black is formed by entering the quench section of the reaction furnace, and the CO2 mixture produced by the furnace gas continues to catalyze the reaction, forming a developed pore structure range; secondly, it enters the residence section of the reaction furnace. The specific surface area of superconducting carbon black is increased by the exchange of air preheater and cold air, and is collected by the bag filter after cooling and cooling of the tube quench boiler.

【技术实现步骤摘要】
一种煤焦油蒽油脱硫脱灰及生产超导电炭黑方法
本专利技术涉及一种煤焦油蒽油脱硫脱灰方法，以及利于脱硫脱灰后的蒽油生产超导电炭黑方法及应用。
技术介绍
现有超导电炭黑原料主要是乙炔和石油，如天津亿博瑞用乙炔超导电炭黑；淄博君欣化工有限公司生产的HG-1B型超导电炭黑,是在shell造气炉中减压渣油造气过程中形成的。由于shell造气的特殊工艺条件,使形成的炭黑呈空壳球状并有发达的链状结构，使它具有极大的比表面积和极强的吸附能力,并具有极好的导电能力，其性能可以与荷兰AKZO公司的炭黑品牌KetjenblackZc型炭黑产品相媲美,是制造导电橡胶、抗静电橡胶制品的优良功能。用石油原料生产超导电炭黑也是前沿的。中国及山西以煤炭资源为主，采用蒽油作原料，可以在碳含量上高于石油原料0.5-0.6%质量百分比，可以提高超导电炭黑的结构，可以节省含硫低的优质石油原料，减少挥发分、提高超导电炭黑的热稳定性，但目前仍然缺乏这方面有效的技术路线。
技术实现思路
本专利技术目的是克服上述已有技术的不足，提供一种脱除有机硫效果好、脱灰效果好的煤焦油蒽油脱硫脱灰方法，并利用该方法获得的低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑的方法。本专利技术煤焦油蒽油脱硫方法：将蒽油原料通过复合纳米镍反应吸附催化剂进行脱硫脱灰处理成为低硫煤焦油蒽油；所述复合纳米镍反应吸附催化剂包括纳米镍、催化介质硅藻土、耦合剂，三种物质占复合纳米镍反应吸附催化剂的质量百分比分别是0.01-0.05：95.00-98.00：0.05-0.10；所述脱硫脱灰过程在催化反应精馏塔中、256-468℃下进行；在经过上述脱硫脱灰后，蒽油原料中按照质量百分比含量计，有机硫达到0.01-0.05%；含灰0.016-0.02%；所述纳米镍的粒径10-50nm。所述复合纳米镍反应吸附催化剂中耦合剂为耦合剂KH-550。利用上述的低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑方法：（1）将低硫煤焦油蒽油原料加入油-气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段，温度达到1300-1700℃时，快速地热氧化分解生成纳米级超导电炭黑；（2）生成的超导电炭黑进入反应炉急冷段，温度为800-1000℃，与炉内燃气产生的CO2混合气体继续催化反应，CO2混合气体流量为10-50mg/m3、浓度为1.5-3.9%，CO2的浓度占燃气尾气质量的1.0-3.5%，通过对超导电炭黑的催化活化，形成发达的孔隙结构范围；（3）催化活化后的超导电炭黑再进入反应炉停留段，通过空气预热器与冷空气的交换,10-50℃的冷空气被热的超导电炭黑油气加热到500-900℃，而热的超导电炭黑被冷却到400-600℃以下终止反应；以提高超导电炭黑的比表面积；（4）超导电炭黑通过管式急冷锅炉被冷却到320-350℃，再继续缓慢冷却、降温到30-50℃,进入袋滤器收集。回收的热量可用于发电。所述的反应炉是YD-耐高温超导电炭黑生产炉。所述脱硫脱灰后的低硫煤焦油蒽油进入油-气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段快速热氧化分解生成纳米级超导电炭黑时，优选的反应段温度为1600-1700℃。所述CO2混合气体中包括有燃气CO、H2和部分炭黑原料C、H组分。上述方法所生产的超导电炭黑的吸油率145-150ml/g、比表面积220-300m2/g、堆密度0.050~0.092g/cm3、灰分0.001-0.005mg/kg、pH6.5-8.0。上述低硫煤焦油蒽油的另一种应用是：将脱硫脱灰后的低硫煤焦油蒽油与针状焦按质量比例1-5：9-95混合后合成2-10原子厚度的二维晶体。所述蒽油原料脱硫脱灰前后的主要技术指标见下表1、2：表1.常规蒽油的主要技术指标表2.脱硫脱灰处理后的低硫蒽油主要技术指标导电材料的电磁化率与磁场成正比，与材料比表面积成正比，与总比表面积CTAB的吸附性能成正比，与堆密度成反比。超导电炭黑一般都要求粒子细、结构高、表面积大，具体如表3所示。表3：超导电炭黑的质量技术指标炭黑品种粒径/nm吸油值ml/100gBET表面积/m2/g堆密度g/cm3CTAB表面积/m2/gYDcdth10-15145-150220-3000.050-0.092400-500本专利技术采用煤焦油蒽油原料，将蒽油中的有机硫苯并硫茚等通过反应吸附转化成单质硫，不但可以作为硫电极材料原料，而且制得了超导电炭黑。该超导电炭黑的蒽油原料还能用于针状焦的生产及应用；也能用于以脱硫脱灰蒽油形成软沥青，并与针状焦合成石墨烯生产及应用，起到簇碳化工原料的作用。本专利技术所用原料均市售可得。煤焦油蒽油经反应吸附，有机硫的脱除效果达90-98%、脱灰效率达90-95%。本专利技术脱除煤焦油蒽油中有机硫效果好，脱灰效果好，利用该方法获得的低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑的方法，经过反复试验，技术路线可靠，工艺简单易操作，成本可控，产品用途广泛，市场效益好。还可利用我国丰富的煤炭资源取代紧缺的石油资源，具有一定的战略资源及技术储备开放意义。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。下述实施例中的脱硫数据，由华东理工大学化工学院硫氮荧光仪检测；脱灰效率按GB-T508-85石油产品灰分测定法,由华东理工大学分析检测。实施例1：将煤焦油蒽油原料（技术参数见表1）通过复合纳米镍反应吸附催化剂脱硫脱灰;其中复合催化剂主要由粒径15nm的纳米镍、催化介质硅藻土、耦合剂组成，质量比例0.02：97.00：0.10；经过上述脱硫脱灰后，蒽油原料中按照质量百分比含量计，有机硫达到0.01-0.05%；含灰0.016-0.02%。利用上述低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑：（1）将低硫煤焦油蒽油原料加入油-气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段，温度达到1600℃时，快速地热氧化分解生成纳米级超导电炭黑；（2）生成的超导电炭黑进入反应炉急冷段，温度为800-1000℃，与炉内燃气产生的CO2混合气体继续催化反应，CO2混合气体流量为10-50mg/m3、浓度为3.0%，CO2的浓度占燃气尾气质量的1.0-3.5%，通过对超导电炭黑的催化活化，形成发达的孔隙结构范围水分含量为25.00%，（3）催化活化后的超导电炭黑再进入反应炉停留段，通过空气预热器与冷空气的交换,10-50℃的冷空气被热的超导电炭黑油气加热到500-900℃，而热的超导电炭黑被冷却到400-600℃以下终止反应；以提高超导电炭黑的比表面积；（4）超导电炭黑通过管式急冷锅炉被冷却到320-350℃，再继续缓慢冷却、降温到30-50℃,进入袋滤器收集。生产的超导电炭黑DBP吸油率150ml/g、比表面积300m2/g、堆密度：0.090g/cm3、CTAB表面积460/m2/g、灰分0.001mg/kg、pH7.0，可用于抗静电的高温复合材料补强物等。实施例2：蒽油原料通过复合纳米镍反应吸附催化剂脱硫脱灰;其中复合催化剂主要由粒径15nm的纳米镍、催化介质硅藻土、耦合剂组成，质量比例0.03：96.00：0.10。利用上述低硫煤焦油蒽油生产超导电炭黑：（1）将低硫煤焦油蒽油原料加入油-气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段，温度达到1600℃时，快速地热氧化分解生成纳米级超导电炭黑；（2）生成的超导电炭黑进入反应炉急冷段，温度为800-1000℃，与炉内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤焦油蒽油脱硫脱灰方法，其特征是将蒽油原料通过复合纳米镍反应吸附催化剂进行脱硫脱灰处理成为低硫煤焦油蒽油；所述复合纳米镍反应吸附催化剂包括纳米镍、催化介质硅藻土、耦合剂，三种物质占复合纳米镍反应吸附催化剂的质量百分比分别是0.01‑0.05：95.00‑98.00：0.05‑0.10；所述脱硫脱灰过程在催化反应精馏塔中、256‑468℃下进行；在经过上述脱硫脱灰后，蒽油原料中按照质量百分比含量计，有机硫达到0.01‑0.05%；含灰0.016‑0.02%；所述纳米镍的粒径10‑50nm。

【技术特征摘要】
1.一种煤焦油蒽油脱硫脱灰方法，其特征是将蒽油原料通过复合纳米镍反应吸附催化剂进行脱硫脱灰处理成为低硫煤焦油蒽油；所述复合纳米镍反应吸附催化剂包括纳米镍、催化介质硅藻土、耦合剂，三种物质占复合纳米镍反应吸附催化剂的质量百分比分别是0.01-0.05：95.00-98.00：0.05-0.10；所述脱硫脱灰过程在催化反应精馏塔中、256-468℃下进行；在经过上述脱硫脱灰后，蒽油原料中按照质量百分比含量计，有机硫达到0.01-0.05%；含灰0.016-0.02%；所述纳米镍的粒径10-50nm。2.如权利要求1所述的煤焦油蒽油脱硫脱灰后生产超导电炭黑方法，其特征是：（1）将低硫煤焦油蒽油原料加入油-气热氧化湿法造粒炭黑炉的反应段，温度达到1300-1700℃时，快速地热氧化分解生成纳米级超导电炭黑；（2）生成的超导电炭黑进入反应炉急冷段，温度为800-1000℃，与炉内燃气产生的CO2混合气体继续催化反应，CO2混合气体流量为10-50mg/m3、浓度为1.5-3.9%，CO2的浓度占燃气尾气质量的1.0-3.5%，通过对超导电炭黑的催化活化，形成发达的孔隙结构范围；（3）催化活化后的超导电炭黑再进入反应炉停留段，通过空气预热器与冷空气的交换,10-50℃的冷空气被热的超导电炭黑油气加热到500-900℃，而热的超导电炭黑被...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东杰，刘东良，刘东玉，周霞萍，
申请(专利权)人：山西永东化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14