石油焦制备活性炭文献总结

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1、一、简介石油焦是炼油过程中的一种副产品，目前国内主要用于冶金工业，高硫原油炼制过程中的石油焦不能满足冶金行业熾烧焦的要求,因此必须为高硫石油焦寻找新的用途。石油焦固定碳含量高、灰份低，是制备活性炭的优质原料，并且石油焦中的硫在制备活性炭的过程中能够起到造孔的作用。活性炭微孔发达、比表面积高、吸附能力强，是一种优良的吸附材料，广泛应用于化工、环保、食品与制药、催化剂载体和电极材料等领域。随着科学技术的飞速发展，高容量电池、高容量屯容器的生产技术得到快速提高，市场对高比表面积活性炭的需求量越来越大。尤其是比表面积大于2000m2/g的高比表面积活

2、性炭在双电层电容器的成功应用，使得对高比表面积活性炭的制备与应用的研究得到广大科学工作者的极大关注。二、发展历史国外20世纪70年代开始研究石油焦制备活性炭工艺，80年代屮期实现工业化，均生产比表面积在2500m2/g以上的产品。我国于20世纪80年代末开始进行石油焦制活性炭的研究工作，研究水平大多较低，有部分技术已进入工业化实验阶段。美国StandardOil公司在1971至1978年申请了石油焦制备活性炭多项专利,均涉及氢氧化钾法。其工艺过程为：石油焦经破碎、筛分后，与KOH充分混合，在500°C下脱水，700°C—1000°C下活化，洗

3、涤、干燥。产品于1976年进行了屮试,比表面积均大T*2500m2/go1985年在Ahderson公司实现工业化，制得的产品为高比表面积活性炭。日本Kansai公司也有氢氧化钾法工艺，其活化条件为800°C减压下进行。1993年进行了50t/a规模中试，随后进行了工业化，产品比表面积达到3000m2/go三、KOH成孔机理石油焦与其它炭原料相比，结晶度高，有序化程度高，结构紧密，并已部分石墨化。因此其活化难度大，发生剥皮反应的可能性大，必须采用腐蚀性强的催化剂。因此通常都以强碱作为活化剂制取性能优良的活性炭。强碱能渗进石油焦微晶间隙屮，并与

4、其屮的碳化物、无定形碳以及活性点反应，形成微孔结构;但碱的种类不同，对石油焦的破坏能力也不一样，其中KOH的破坏能力强于NaOHo这是因为K的活泼性强于Na,在用量相同的条件下，KOH能更多地渗进石油焦的基木微晶中，为形成孔隙起到骨架作用，并与石油焦发牛化学反应。KOH活化反应的成孔机理就是通过KOH与原料中的碳反应，形成热稳定差易挥发的物质，这样就把石油焦中的部分碳刻蚀掉，经过洗涤把生成的盐及多余的KOH洗去，在被刻蚀的位置上出现了孔，在炭化及活化过程中，这一过程主要发生以下反应：I4KDH+—CH.鱼CO3+$O+3HTI8QH+2—严—

5、2KCO3+2KO+5H：K.O+C—2K+00&CO+2C―K+3CO四、生产工艺国外20世纪70年代开始研究石油焦制备活性炭工艺，80年代中期实现工业化，均生产比表面积在2500m2/g以上的产品。我国于20卅:纪80年代末开始进行石油焦制活性炭的研究工作，研究水平大多较低，有部分技术己进入工业化实验阶段。美国StandardOil公司在1971至1978年申请了石油焦制备活性炭多项专利，均涉及氢氧化钾法。其工艺过程为：石油焦经破碎、筛分后，与K0II充分混合，在500°C下脱水，700°C-1000°C下活化，洗涤、干燥。产品于1976

6、年进行了中试，比表面积均大于2500m2/go1985年在Ahderson公司实现工业化，制得的产品为高比表面积活性炭。日木Kansal公司也有氢氧化钾法工艺，其活化条件为800°C减压下进行。1993年进行了50t/ei规模中试，随后进行了工业化，产品比表面积达到3000m2/go美国、H本拥有利用石油焦制备比表面积超过3000m2/g的超级活性炭的专利技术，并实现了产业化。我国在石油焦制备高比表面积活性炭方面远远落后与此虽然采用KOH活化方法制备出比表面积达3000m2/g的活性炭，但是由于KOH的高腐蚀性、高碱碳比、低收率以及KOH的高

7、价格难以实现实现产业化。但选用腐蚀性相对较小、价格更低的氯化锌作为活化剂，用石油焦作为原料制备活性炭。制备高比表面积活性炭一般是将一定尺寸的石油焦颗粒与碱性活化剂混合，经低温脱水和高温活化后冷却水洗。使用合适的工艺可以得到比表面积超过3000m2/g的活性炭。我国在这方面已经有不少研究文章，探索了石油焦原料性能、制备过程屮活化剂种类、碱炭比、活化温度、活化时间等因素对活性炭收率、比表面积、孔结构和吸附能力的影响。一般认为，石油焦原料粒度在100ym〜200um时可以获得合适的收率和较高的比表面积，粒度尺寸过小将导致表面刻蚀严重，使得收率和比表

8、面积均下降。制备过程中KOH效果优于其他活化剂，碱炭质量比在4左右。活化温度在700°C〜800°C左右可以获得最大限度的比表面积，而活化时间则不宜过长，在700°