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《利用石油焦制取活性炭的研究【开题报告】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、毕业设计开题报告化学工程与工艺利用石油焦制取活性炭的研究一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义活性炭作为一种多孔性含碳材料,其内部具有十分发达的空隙结构和巨大的比表面积,表面具有含氧等元素的特殊功能的表面功能团,应用领域越来越宽[1]。自20世纪初投入工业生产以来,作为吸附剂、催化剂载体等已经广泛用于电子、化工、食品加工、医疗卫生、交通能源、农业、国防等领域,特别是最近,为了防治大气污染、水质污染和恶臭等公害以保护环境,使得活性炭的生产和研究有了更快的发展。如今全世界约有50个国家生产活性炭,美国、日本、英
2、国、德国、法国和俄罗斯等国家的发展处于领先水平。到1990年止,美国年消耗量105491t,并以4%～5%的年均增长率增加。日本的消耗也达75251t,而西欧各国活性炭年生产能力为10万t。我国活性炭工业始于50年代,起步晚,规模小,设备陈旧,技术落后,产品质量低,品种少。主要原因:长期以来缺乏统一归口领导,技术和科学管理水平较低;品种少,应用开发能力差,活性炭的供销量较小;对外贸易起步晚,出口组织工作不力。在产品品种方面,我国活性炭主要用于液相原料及产品的精制,以粉状炭为主,近年来由于我国工业的发展和环保的需要,颗粒
3、活性炭需求增大、销路看好,其中以煤质颗粒炭发展最快。目前我国活性炭厂家有300多家,产量已由80年代初的10kt提高到1995年的100kt,其中木质炭生产主要集中在华东地区。煤质炭在优质煤产地山西、宁夏等地。果壳炭集中在河北等省份。年产量在2000吨以上的大型活性炭厂有10家左右,部分1000吨以下的小型活性炭厂由于污染和技术落后已被淘汰。近年来,我国活性炭工业高速发展,平均年增长率达15%,出口量已超过美国和日本,居世界首位。但是我国活性炭应用领域主要集中在医药、食品、军工等部门,在环保方面的应用尚不广泛[2]。“
4、九五”期间,我国政府将大幅度增加环保投资,活性炭用量将成倍增长。用木材、果壳及优质煤生产活性炭,存在着原料来源少、运输不便及成本高等问题;炼厂石油焦资源丰富,分布广,价格低,其碳含量比木材和煤高得多,用其制造活性炭收率高、比表面大。另外,石油焦的灰份、挥发份低,生产的活性炭杂质含量低,可用于生产中高档炭,产品质量优良。石油焦是炼油过程中生产的一种石油副产品,价格低廉,目前主要用于炼铝工业。但根据石油工业发展形势,今后我国将逐渐增加进口中东高硫原油数量,届时炼厂石油焦硫含量将上升,其质量将不能满足炼铝等行业煅烧焦的要求,
5、价格也将大幅度下降。因此,为今后高硫石油焦寻找新的用途对提高炼厂效益,增强其市场竞争力有着重要意义。因此开发石油焦生产活性炭的技术,进一步提高石油焦的附加值,拓宽活性炭的原料来源,在技术上填补国内空白,对我国活性炭工业的发展和技术进步具有重大经济和社会效益。国外于70年代开始进行石油焦制备活性炭的研究,美国于80年代中期实现工业化,日本于90年代初开始工业生产,均生产比表面在2500m2/g以上的活性炭[3],由于此类活性炭具有原料丰富、价廉、比表面大、吸附性能高等优点,广泛用于电子、医药、催化、气体分离和贮存等领域。
6、目前石油焦制活性炭的研究及应用已引起各国学者的浓厚兴趣,成为活性炭领域的热门课题之一。国外文献报道的石油焦制备活性炭的方法有: 磷酸法：美国Kansas大学于1971年发表了用磷酸在900℃活化石油焦的文章,美国UnionOil公司也于1973年公开了用多磷酸活化石油焦的专利,但两种方法制备的活性炭比表面只有500m2/g,没有进行工业化生产。 水蒸汽法：日本住友金属矿山株式会社于1974年公开了于900℃水蒸汽活化石油焦的专利,所得粉状炭比表面600m2/g。以石油焦为原料,采用物理法制造颗粒活性炭的工艺过程为:将石
7、油焦原料破碎、磨粉,使90%焦粉通过180目筛,经化学处理,然后加入一定比例的渣油或沥青,在双轴搅拌机中混合均匀,经油压机挤压成型后进入转炉炭化。炭化温度在600℃左右。炭化料经筛分后在斯列普炉内以850～900℃用过热蒸汽活化。活化料筛分后包装成成品活性炭。氢氧化钾法：美国StandardOil公司于1971～1974的四年中申请了五篇用石油焦制备活性炭的专利[4],其要点为:用HNO3将石油焦氧化成石油焦酸,然后在不同的工艺条件下用过量的KOH活化,制得比表面在1000～2600m2/g的活性炭,这种活化方法收率低
8、,工艺繁锁复杂,物料处理困难,未能在工业上应用;因此该公司又于1978年公开了用3倍量的KOH在850℃活化石油焦的专利:将石油焦破碎、筛分,然后将其与活化剂KOH充分混合,在300～500℃进行脱水预活化,在700～1000℃下活化,最后将活化后的混合物冷却,充分水洗、干燥,即可制得高比表面石油焦类粉状活性炭,若要制成型炭,还需
