煤基醋酸乙烯载体炭的制备方法技术

本发明专利技术提供一种煤基醋酸乙烯载体炭及制备方法。制备煤基醋酸乙烯载体炭的原料包括以下重量份数的物质：无烟煤100、水5‑10、煤焦油30‑40、煤沥青4‑10；无烟煤为磨粉后的无烟煤粉，其粒径为D90＜75μm，灰分＜3.5wt％，挥发分＜9wt％；煤焦油中，灰分＜0.5wt％，沥青含量为50‑60wt％；煤沥青中，灰分＜1wt％，软化温度为95‑120℃。制备方法包括以下步骤：混捏压条、炭化、一次活化、二次活化、洗涤和干燥。该煤基醋酸乙烯载体炭的强度高，对醋酸锌的吸附量高；该制备方法能够提高活化产率和产品性能。

Preparation of Coal-based Vinyl Acetate Carbon Carrier

【技术实现步骤摘要】
煤基醋酸乙烯载体炭的制备方法
本专利技术属于材料制备领域，特别是煤基醋酸乙烯载体炭的制备方法。
技术介绍
我国醋酸乙烯的合成主要以乙炔法为主。该法是通过电石制备乙炔，将醋酸锌负载在固体载体炭上，乙炔与醋酸在醋酸锌的催化作用下生成醋酸乙烯。活性炭具有高比表面积、电子性质特殊、表面官能团可调、可容纳活性金属和助剂等特点，通过活性炭(AC)为载体制备各类负载型金属催化剂，可以制备多种催化剂载体炭，近年来在催化领域中的应用呈现增长趋势。然而，催化剂载体炭需具备低灰、高比表面积、高强度、有害金属离子少等特点。目前，工业上普遍采用椰壳、果壳、木屑等为原料生产固体载体炭，工艺成熟，但成本较高，催化剂消耗较大。而普通的煤种活性炭无法满足对催化剂载体炭前述要求，且由于煤质活性炭相对于木质活性炭难于活化，制备出的炭耐磨强度和乙酸吸附量较低，使用过程中损耗较大。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种煤基醋酸乙烯载体炭，该煤基醋酸乙烯载体炭的强度高，对醋酸锌的吸附量高；本专利技术的第二个目的在于提供一种煤基醋酸乙烯载体炭的制备方法，该制备方法能够提高活化产率和产品性能。为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：一种煤基醋酸乙烯载体炭，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料包括以下重量份数的物质：所述无烟煤为磨粉后的无烟煤粉，其粒径为D90＜75μm，优选D90＜60μm，优选D90＜50μm；灰分＜3.5wt％，优选灰分＜2.5wt％，优选灰分＜2wt％，比如为1.8wt％、1.5wt％、1.2wt％、1wt％、0.8wt％或0.6wt％；挥发分＜9wt％，优选挥发分＜8wt％，比如为7wt％、6wt％、5wt％或4wt％；优选地，所述无烟煤中，水分＜5wt％；所述煤焦油中，灰分＜0.5wt％，比如为0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％；沥青含量为50-60wt％，优选为52-58wt％，比如为53wt％、54wt％、55wt％、56wt％或57wt％；所述煤沥青中，灰分＜1wt％，比如为0.8wt％、0.6wt％、0.4wt％或0.2wt％；软化温度为95-120℃，优选为100-110℃，比如103℃、106℃或者108℃。本专利技术的煤基醋酸乙烯载体炭，通过在原料中添加煤焦油和煤沥青，并将煤焦油和煤沥青与无烟煤和水按照一定的比例混合，从而提高煤膏的成型性，并提高炭条的成型性和外观，使其表面光滑、无纵横裂纹、无块状物料、不结团；并利用煤沥青烧失后能生成骨架结构的特点，提高煤基醋酸乙烯载体炭产品的强度；对醋酸锌的吸附量高。优选地，所述无烟煤为太西无烟煤。太西无烟煤的灰分小，挥发分也小，且其中微量金属的含量较高，特别是硅和铝的含量较多，其中二氧化硅、三氧化铝和氧化钙的总含量占70wt％以上，从而有助于在炭化后生成具有配位键的骨架结构，提高活性位点的数量，且所获得的产品中3-5nm的孔隙比较多，有利于提高所制得的煤基醋酸乙烯载体炭的强度和催化活性；而太西无烟煤中的铁、锰等有害金属氧化物含量低，通过酸洗即可除去其中的有害金属氧化物。优选地，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料还包括重量份数为0.5-2的催化剂，优选为1-1.5，比如为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；所述催化剂为碳酸钾类复合催化剂或碳酸钠类复合催化剂，优选碳酸钾类复合催化剂。钾盐或钠盐有助于炭条的活化反应。特别是钾盐，由于其具有助燃作用，效果更好。本专利技术的煤基醋酸乙烯载体炭，通过在原料中添加催化剂，使其中的有效组分均匀分布在物料内部，增加其活性位点；由于活化反应是由内及外的催化机制，活化时，物料内部能垒降低，其内外活化环境的差异减小，内部微孔在较短的时间内迅速生长，使整个活化反应时间缩短，减少外部过烧现象，使最终产品的微孔分布均匀，吸附性能显著提高。因此，通过在原料中添加催化剂，能够在活化过程中控制活化过程中的孔隙生长，包括孔隙生长速度和孔隙大小，改善孔隙结构，进而使所制得的煤基醋酸乙烯载体炭具有较多活性位点，同时，也使其具有较高的强度。优选地，所述催化剂为磨粉后的催化剂粉末，其粒径为D90＜75μm。优选地，所述碳酸钾类复合催化剂为碳酸钾和氢氧化钾的混合物，且碳酸钾与氢氧化钾的质量比为10:(1-5)，优选10:(1.5-4)，比如10:2、10:2.5、10:3或者10:3.5。优选地，所述碳酸钠类复合催化剂为碳酸钠和氢氧化钠的混合物，且碳酸钠与氢氧化钠的质量比为10:(1-5)，优选10:(1.5-4)，比如10:2、10:2.5、10:3或者10:3.5。优选地，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料还包括重量份数为3-5的烟煤，所述烟煤为磨粉后的烟煤粉，其粒径为D90＜75μm，灰分＜6wt％，优选灰分＜5wt％，比如为4wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.5wt％、1.2wt％、1wt％、0.8wt％或0.5wt％；挥发分＜28wt％，优选挥发分＜26wt％，比如为23wt％，22wt％。烟煤是一种挥发分＞20wt％的煤，因此本专利技术虽然只限定了其挥发分＜28wt％，但由于其自身的特性，其挥发分是在20-28wt％之间的。优选地，所述烟煤为贫瘦煤、焦煤和1/3焦煤中的任一种或多种。优选地，所述贫瘦煤为弱黏煤。优选地，所述烟煤为弱黏煤和焦煤的混合煤，且弱黏煤和焦煤的质量比为(0.5-2)：1，比如0.8:1、1:1、1.3:1、1.5:1或1.8:1。优选地，所述贫瘦煤为灵武煤，所述焦煤为1/3焦煤本专利技术中，粒径为D90＜75μm，是指按质量计，D90＜75μm。粒径通过筛分法获得。为实现本专利技术的第二个目的，采用以下的技术方案：一种如前所述的煤基醋酸乙烯载体炭的制备方法，包括以下步骤：(1)混捏压条将所述原料按照相应的重量份数进行混合，并将混合后的物料混捏成煤膏，然后将煤膏挤压成型，得到炭条；一般是在混捏搅拌设备(比如双轴搅拌混捏机)中进行混捏以获得均匀的煤膏，在液压成型机或者螺旋挤压机上挤压成型以获得密实度较高的；(2)炭化无氧状态下，对步骤(1)得到的炭条进行加热炭化，得到炭化料；炭化是在低温下进行煤及煤沥青的热分解和固化，以及煤焦油中低分子物质的挥发；炭化过程能够除去炭条中的挥发分，并使炭条硬化，从而增加其强度，并形成初步孔隙以利于后续活化过程的有效进行、并在一定程度上决定最终产品的孔隙结构；(3)活化将步骤(2)得到的炭化料进行一次活化，然后将一次活化料降温后再进行二次活化，得到二次活化料；活化是在活化炉中进行，活化时还应向活化炉中通入活化剂(比如水蒸气)以对活化炉中的炭化料进行活化造孔；采用二次活化工艺进行梯次活化，可大幅提高活化产率和产品性能；(4)洗涤和干燥将步骤(3)得到的二次活化料依次进行酸洗、水洗和干燥，得到最终产品；酸洗能够降低其中的灰分，洗去其中的有害金属离子，比如降低其中的铜离子含量和铁离子含量。酸洗方法可以为用酸溶液冲洗或浸泡，优选浸泡酸洗，以对二次活化料的酸洗更均匀。优选地，所述步骤(4)中，酸洗是将所述二次活化料置于浓度为5-15wt％(优选为7-12wt％，比如为9wt％、10wt％或者11wt％)的酸溶液中浸泡5-20h(优选为8-15h，比如10h或者12h)，所述酸溶液与所述二次活化料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料包括以下重量份数的物质：

【技术特征摘要】
1.一种煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料包括以下重量份数的物质：所述无烟煤为磨粉后的无烟煤粉，其粒径为D90＜75μm，灰分＜3.5wt％，挥发分＜9wt％；所述煤焦油中，灰分＜0.5wt％，沥青含量为50-60wt％；所述煤沥青中，灰分＜1wt％，软化温度为95-120℃。2.根据权利要求1所述的煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料还包括重量份数为0.5-2的催化剂，所述催化剂为碳酸钾类复合催化剂或碳酸钠类复合催化剂；优选地，所述催化剂为磨粉后的催化剂粉末，其粒径为D90＜75μm。3.根据权利要求2所述的煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，所述碳酸钾类复合催化剂为碳酸钾和氢氧化钾的混合物，且碳酸钾与氢氧化钾的质量比为10:(1-5)；所述碳酸钠类复合催化剂为碳酸钠和氢氧化钠的混合物，且碳酸钠与氢氧化钠的质量比为10:(1-5)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，制备所述煤基醋酸乙烯载体炭的原料还包括重量份数为3-5的烟煤，所述烟煤为磨粉后的烟煤粉，其粒径为D90＜75μm，灰分＜6wt％，挥发分＜28wt％。5.根据权利要求4所述的煤基醋酸乙烯载体炭，其特征在于，所述烟煤为贫瘦煤、焦煤和1/3焦煤中的任一种或多种；优选地，所述贫瘦煤为弱黏煤；优选地，所述烟煤为弱黏煤和焦煤的混合煤，且弱黏煤和焦煤的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静伟，霍焕儒，贺彬艳，冀有俊，杨钊，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11