一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102602928A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102602928A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210078267.3(22)申请日2012.03.22(71)申请人西安科技大学地址710054陕西省西安市雁塔路58号(72)发明人周安宁赵伟杨志远李晶杨晓霞刘鹏(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213代理人谭文琰(51)Int.Cl.C01B31/10(2006.01)C01B3/02(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书55页页(54)发明名称一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法(57)摘要本发明公开了一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，该方法为：一、将经干燥后的金属氧化物与煤粉混合后置于球磨机中进行球磨混合，得到混合物；二、将混合物置于炭化炉内，在氮气保护下将炉温升至750℃～950℃，然后关闭氮气，同时向炉内通入水蒸汽进行活化，得到活化气体和固体物质；三、将活化气体经常规除尘和干燥，得到富氢气体；四、将固体物质自然冷却至室温，然后用盐酸酸洗，蒸馏水洗涤至中性，干燥后得到活性炭。本发明以金属氧化物为催化剂，与煤粉球磨混合，采用水蒸汽活化制备活性炭，同时获得高氢含量的气体燃料，具有催化剂成本低、工艺简单等优点。CN102698ACN102602928A权利要求书1/1页1.一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属氧化物干燥后与粒度为80目～120目的煤粉按1∶10～50的质量比混合后置于球磨机中进行球磨混合，得到混合物；所述金属氧化物为氧化铁、氧化镍、氧化钙和氧化锰中的一种或几种；步骤二、将步骤一中所述混合物置于炭化炉内，在氮气保护下以5℃/min～15℃/min的升温速率将炉温升至750℃～950℃，然后关闭氮气，同时向炉内通入水蒸汽，在温度为750℃～950℃的条件下进行活化，得到活化气体和固体物质；步骤三、将步骤二中所述活化气体经常规除尘和干燥，得到富氢气体；步骤四、将步骤二中所述固体物质自然冷却至室温，然后用盐酸酸洗，最后将经盐酸酸洗后的固体物质用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得到活性炭。2.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤一中所述球磨机的转速为100rpm～400rpm。3.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的时间为10min～60min。4.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤二中所述氮气的通气速率为5mL/min～25mL/min。5.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤二中所述水蒸汽的流量为1mL/min～4mL/min。6.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤二中所述活化的时间为0.5h～2h。7.根据权利要求1所述的一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法，其特征在于，步骤四中所述盐酸的浓度为5mol/L。2CN102602928A说明书1/5页一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法技术领域[0001]本发明属于煤多联产技术领域，具体涉及一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法。背景技术[0002]氢是一种理想的清洁能源，具有能量高、本身无毒、燃烧性能好、点燃快等特点。作为一种能量载体可满足发电、交通运输、居民与商业住宅以及工厂等的能源需求，具有广泛的应用前景，被公认为是解决环境污染问题的清洁燃料。[0003]活性炭是一种孔隙结构发达、比表面积高、吸附能力强的以含碳物质为前躯体的吸附材料，广泛应用于气体和液体的分离精制、污水净化、空气净化以及资源回收等方面。[0004]煤中含有碳、氢、氧等不同元素，其中碳元素可以作为碳材料活性炭的来源，从而减少了煤作为能源利用时二氧化碳的排放量；氢元素可以用来制取清洁能源氢气，从这个角度可以实现能源——环境——材料一体化，解决国际社会目前最关注的能源、环境等问题。因此，开发煤炭制炭材料联产制备氢气技术是必要且可行的。然而，目前所用的活化工艺下，活化处理过程中气体产物中氢气、甲烷等可燃组分的含量普遍较低。为提高煤活化过程中氢气、甲烷等可燃组分含量，添加合适的催化剂以控制活化过程中的反应方向，同时提高反应速率是一种有效的方法，然而，关于此类研究报道较少。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法。该方法采用金属氧化物为催化剂，通过机械研磨法与原料混合，采用水蒸汽活化法制备活性炭并联产氢气，催化剂成本低，工艺简单。