氮气/甲烷分离用煤基活性炭制备方法及制得的活性炭.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112919461A(43)申请公布日2021.06.08(21)申请号202110351745.2B01J20/28(2006.01)(22)申请日2021.03.31B01J20/30(2006.01)B01D53/047(2006.01)(71)申请人国家能源集团宁夏煤业有限责任公司地址750011宁夏回族自治区银川市金凤区北京中路168号(72)发明人杨光明李学振李静伟(74)专利代理机构北京邦信阳专利商标代理有限公司11012代理人耿蕾(51)Int.Cl.C01B32/318(2017.01)C01B32/336(2017.01)C01B21/04(2006.01)B01J20/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称氮气/甲烷分离用煤基活性炭制备方法及制得的活性炭(57)摘要本发明公开了一种氮气/甲烷分离用煤基活性炭的制备方法及制得的活性炭，所述制备方法包括以无烟煤为原料并粉碎；将粉碎所得煤粉与粘结剂、活化催化剂和水混合均匀，得到混合物；将所得混合物经加压成型，并将成型条自然晾晒使其固化；将固化好的成型条放入炭化炉内，在隔绝空气的条件下使其炭化；将所得炭化料放入活化炉中，采用二氧化碳气体作为活化剂进行活化，以得到所述氮气/甲烷分离用煤基活性炭。本发明通过选择适合煤种，改进生产工艺，简化制备工序，成功研究出适宜规模化生产的氮气/甲烷分离用煤基活性炭的制备工艺，实现低成本制备高性能活性炭吸附剂的目的。CN112919461ACN112919461A权利要求书1/1页1.一种氮气/甲烷分离用煤基活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)磨粉以无烟煤为原料，并粉碎至粒径为200目～325目；(2)混捏将步骤(1)粉碎所得煤粉与粘结剂、活化催化剂和水混合均匀，得到混合物；其中，所述粘结剂的重量是煤粉重量的30％～40％，活化催化剂添加量是煤粉重量的0.5～5wt％，并且混合后混合物中水含量在5～8wt％；(3)成型将步骤(2)所得混合物经加压成型，成型压力为200kgf/cm2～240kgf/cm2，将成型条自然晾晒使其固化；(4)炭化将固化好的成型条放入炭化炉内，在隔绝空气的条件下使其炭化，炭化温度为550℃～700℃，控制所得炭化料挥发分在7％～10％；(5)活化将所得炭化料放入活化炉中，采用二氧化碳气体作为活化剂进行活化，活化温度为880～930℃，控制活化产率在60％‑65％，以得到所述氮气/甲烷分离用煤基活性炭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无烟煤的灰分小于3wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，将步骤(1)粉碎所得煤粉在50℃～80℃下与粘结剂、活化催化剂和水混合均匀。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为煤焦油，其用量是煤粉重量的33％～35％。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活化催化剂为钾盐与铵盐的混合物，添加量是煤粉重量的1～2％，其中钾盐与铵盐的摩尔比为1:1～1:4。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，通过二次成型制得所述成型条。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，固化晾晒至成型条中水含量不大于2％。8.根据权利要求1‑7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，炭化升温速度为15℃/min～20℃/min。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，基于每千克炭化料，活化剂二氧化碳气体的通入流量为2.5L/min～10L/min。10.根据权利要求1‑9中任一项所述的制备方法制备得到的氮气/甲烷分离用煤基活性炭。2CN112919461A说明书1/4页氮气/甲烷分离用煤基活性炭制备方法及制得的活性炭技术领域[0001]本发明涉及煤制活性炭领域，具体涉及一种氮气/甲烷分离用煤基活性炭及其制备方法。背景技术[0002]我国煤层气、油田气和垃圾填埋气等中含有大量CH4气体，如油田气中CH4体积分数在70％‑80％左右，垃圾填埋气中CH4体积分数在60％左右，煤矿瓦斯气中CH4含量相对较少，体积分数在20％‑50％左右，对这些甲烷气体的利用，可有效改善能源结构，减少温室气体排放。由于N2与CH4气体的物理性质相近，很难通过常规物理方法使二者分离。变压吸附(pressureswingadsorption，PSA)技术是利用动力学效应或平衡效应原理，当两种气体在吸附剂上的平衡分离系数之比大于2时，通过变压或变温手段实现气体分离的技术。[0003]碳分子筛是研究较早的一种PSA分离CH4/N2气体用