一种石油焦制备超级活性炭的方法
石油焦制备高比面积活性炭的深加工技术
石油焦制备高比面积活性炭的深加工技术摘要：石油焦是指原油经蒸馏后将轻重质油分离开以后，其中的重质油再经过热裂变的过程，转化而成的新的产品。
本文重点介绍石油焦的来源，及物理化学性质，还简要地介绍用石油焦制备活性炭的技术。
关键词：石油焦制备活性炭技术石油焦是指原油经蒸馏后将轻重质油分离开以后，其中的重质油再经过热裂变的过程，转化而成的新的产品。
这种产品要单从外观上看，形状并不是很规则，而且大小不一的黑色块状（或颗粒），并且有金属光泽，焦炭的颗粒具有多孔隙结构的特点。
石油焦主要的元素组成仍为碳，约占有80wt%以上，其余元素为氢、氧、氮、硫和一些金属元素。
石油焦本身具有其特有的物理、化学性质及其机械性质，是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）等的组合，这些指标也决定焦炭的化学性质。
一、石油焦的分类及主要用途1.石油焦的分类通常情况下石油焦通常有下列四种分类方法：第一种，按加工方法分类，可分为生焦和熟焦。
生焦即延迟焦化装置的焦炭塔得到，又称原焦，里面含较多的挥发成分，强度不高；熟焦是指生焦经煅烧（1300℃）处理后得到的,又称为煅烧焦。
第二种，按硫含量的高低分类，一般可分为高硫焦（硫元素的含量高于4%）、中硫焦(硫元素含量在2%～4%)和低硫焦（硫元素的含量低于2%）。
焦炭中的硫元素含量主要取决于原料油的起始的含硫量。
如果硫含量增高，焦炭质量就会降低，其用途也会随之而改变。
第三种，按显微结构形态的不同分类，即分为海绵焦和针状焦。
海绵焦即是多孔如海绵状，也又称为普通焦。
而针状焦细致密如纤维丝状，即又称为优质焦。
针状焦在性质上同海绵焦有非常明显的差别，它不但具有“三高三低”（即高密度、高纯度、高强度、低硫、低烧蚀量、低热膨胀系数）的特点，以及良好的抗热震性能等优点，而且在导热、导电、导磁和光学上都具有非常明显的各向异性。
第四种，按外观的不同形态又可分为针状焦、弹丸焦（或者叫球状焦）、海绵焦、粉焦四种。
石油焦活性炭的制备、吸附应用及电化学性能研究
石油焦活性炭的制备、吸附应用及电化学性能研究石油焦活性炭的制备、吸附应用及电化学性能研究引言：石油焦活性炭是一种具有优异物理化学性质的多孔材料，广泛应用于环境保护、能源存储和电化学领域。
本文将介绍石油焦活性炭的制备方法、吸附应用及电化学性能的研究进展。
一、石油焦活性炭的制备方法1. 物理法：主要通过热解、活化和碳化等过程制备石油焦活性炭。
在高温下进行热解后，再通过氧化剂（如水蒸气、二氧化碳等）进行活化处理，最后进行碳化。
该方法制备的活性炭具有较高的比表面积和孔容。
2. 化学法：使用化学活化剂如磷酸、氯化锌等与石油焦反应，通过化学反应将焦转化为活性炭。
该方法制备的石油焦活性炭具有较高的孔容、较多的孔隙结构。
3. 组合法：将物理法和化学法结合，经过一系列的反应和处理得到具有良好性能的石油焦活性炭。
通过在物理方法的基础上引入化学活化剂，既考虑了比表面积，又改善了孔隙结构。
二、石油焦活性炭的吸附应用1. 废水处理：由于活性炭具有良好的吸附性能，广泛应用于废水处理领域。
活性炭可以有效吸附废水中的有机物、重金属离子等污染物，使废水得到净化。
2. 空气净化：活性炭具有吸附烟雾、异味等有害气体的能力，因此在空气净化中有广泛的应用。
通过将活性炭置于空气净化设备内，可以有效去除空气中的有害物质，提高空气质量。
3. 废气处理：活性炭可以吸附废气中的有机气体、溶剂等，具有净化废气的效果。
在许多工业生产和化工过程中，通过活性炭的吸附作用，可以有效地净化废气。
三、石油焦活性炭的电化学性能研究1. 电容性能：石油焦活性炭具有较大的比表面积和丰富的多孔结构，使其具有较高的电容性能。
活性炭应用于电容器材料中，可以提高电容器的储能效果，具有良好的电化学性能。
2. 导电性能：石油焦活性炭具有良好的导电性能，可以应用于储能材料和电池领域。
通过对石油焦活性炭的导电性能进行研究，可以探索新型电化学储能系统和高性能电池的发展。
3. 催化性能：活性炭在一些电化学反应中具有催化作用。
石油焦活性炭的制备吸附应用及电化学性能研究
石油焦活性炭的制备吸附应用及电化学性能研究石油焦活性炭是指通过碳化石油焦料而制得的一种高性能吸附材料。
它具有高孔隙结构和大比表面积，广泛应用于各个领域，包括环境保护、储能设备和电化学储能等。
本文将探讨石油焦活性炭的制备方法、吸附应用以及电化学性能研究。
石油焦活性炭的制备方法多种多样，但主要包括碱金属活化法、物理活化法和化学活化法。
碱金属活化法是指将碱金属溶液与石油焦料混合后在高温下反应，生成活性碳。
物理活化法则是通过高温炉熔化焦炭，然后与气体反应生成活性炭。
化学活化法则是在有机溶剂中将焦炭和催化剂共沉淀，经过高温处理后生成活性炭。
这些制备方法能够得到具有不同孔径和孔容的石油焦活性炭，以满足不同吸附应用的需求。
石油焦活性炭具有较高的吸附性能，可用于吸附废水中的重金属离子、颜料和有机化合物等。
石油焦活性炭的大孔和介孔结构提供了较大的吸附表面积，使其具有良好的吸附能力。
此外，活性炭还可通过表面修饰和改性来改善其吸附性能，如通过改变碳材料的孔径大小、表面活性基团和杂原子掺杂等手段来增强其吸附性能。
除了吸附应用，石油焦活性炭还在电化学储能领域展现出良好的性能。
活性炭具有高比表面积和较好的电导性能，使其成为一种理想的电极材料。
石油焦活性炭可用作超级电容器的电极材料，其高孔隙结构和大比表面积可增加电荷传输速率和电容量。
此外，石油焦活性炭还可用作锂离子电池和燃料电池等储能设备中的电极材料。
通过对石油焦活性炭的电化学性能研究，可进一步优化其电化学储能性能。
研究人员可以通过调控活性炭的孔隙结构、表面性质和电导率等来改善其储能性能。
例如，可以通过掺杂非金属元素或进行磷酸化处理来提高活性炭的电导率和离子传输速率。
此外，也可以通过纳米复合技术和负载其他活性物质等手段来提高电极材料的储能性能。
总结起来，石油焦活性炭是一种具有良好吸附性能和电化学储能性能的材料。
通过不同的制备方法和吸附应用，可以制备出具有不同孔隙结构和表面性质的活性炭材料。
超级活性炭的合成及活化反应机理
超级活性炭的合成及活化反应机理
超级活性炭的合成及活化反应机理
以石油焦为原料,采用碱熔活化法合成出具有超高比表面的超级活性炭.借助XRD、TG-DTA、N2吸附实验等手段,对其结构与性能进行了表征.同时,设计原位TG-DTA测试技术、反应快速终止技术,对超级活性炭合成机理进行了考察,提出了两段活化反应机理,即中温径向活化机理和高温横向活化机理.发现K2O、-O-K+以及-CO-2K+是径向活化为主的中温活化段的活化剂活性组分,而处于熔融状态的K+O-、K+则是横向活化为主的高温活化段的催化活性组分.并发现径向活化是超级活性炭形成发达微孔分布的主要途径,也是控制超级活性炭微孔分布的主要手段.而高温横向活化机理则是导致超级活性炭形成大孔的主要途径.高温横向活化与中温径向活化一起构成石油焦基超级活性炭形成的主要机理.
作者：邢伟张明杰阎子峰作者单位：石油大学重质油加工国家重点实验室,中国石油天然气集团公司催化重点实验室,东营,257061 刊名：物理化学学报ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA 年，卷(期)：2002 18(4) 分类号：O643.12 关键词：超级活性炭活化机理 KOH 径向活化横向活化。
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一种石油焦制备超级活性炭的方法
申请号：200610057999.9
申请日：2006-03-03
申请(专利权)人中国人民解放军63971部队
地址100083北京市925信箱
发明(设计)人张文峰曹高萍杨裕生
主分类号C01B31/04(2006.01)I
分类号C01B31/04(2006.01)I
公开(公告)号101028923
公开(公告)日2007-09-05
专利代理机构中国人民解放军防化研究院专利服务中心
代理人刘永盛姜燕
(10)授权公告号CN 101028923 B
(45)授权公告日2012.01.04
CN 101028923 B
*CN101028923B*
(21)申请号200610057999.9
(22)申请日2006.03.03
C01B 31/04(2006.01)
(73)专利权人中国人民解放军63971部队
地址100083 北京市925信箱
(72)发明人张文峰曹高萍杨裕生
(74)专利代理机构中国人民解放军防化研究院
专利服务中心11046
代理人刘永盛姜燕
CN 1258638 A,2000.07.05,全文.
CN 1406866 A,2003.04.02,全文.
乔文明等.氧化沥青的活化研究.碳素技术
2.1994,(2),1-4.
(54)发明名称
一种石油焦制备超级活性炭的方法
(57)摘要
一种以石油焦为原料制备超级活性炭的方法。
将煅前石油焦破碎至10～200目，首先在含氧气的气氛下以5～25℃/min的速度升温至一定温度，进行预氧化处理，使易挥发物质氧化烧失，同时形成具有一定孔隙度的预氧化焦，然后将预氧化焦与碱金属氢氧化物按一定质量比混合均匀，在惰性气氛下升至一定温度进行活化，冷却后经洗涤、干燥得到超级活性炭产品。
(51)Int.Cl.
(56)对比文件
审查员李劼
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
权利要求书1 页说明书2 页
CN 101028923 B 1/1页
2
1.一种以石油焦为原料制备超级活性炭的方法，其特征是将煅前石油焦破碎至10～
200目，在含氧气体积为5～30％的气氛下进行预氧化处理，以5～25℃/min的速度升温
至250～550℃，保持0.2～10小时，使易挥发物质氧化烧失率控制在5～50％之内，同时
形成孔隙的碘吸附值在80～300mg/g之内的预氧化焦，然后将预氧化焦与碱金属氢氧化物按1∶0.1～2质量比混合均匀，在惰性气氛下升至500～900℃进行活化，冷却后经洗涤、干燥得到超级活性炭产品。
2.根据权利要求1所述制备超级活性炭的方法，其特征是碱金属氢氧化物指KOH或
NaOH的固体或其水溶液。
3.根据权利要求1所述制备超级活性炭的方法，其特征是活化时间为0.5～4小时。
权利要求书
CN 101028923 B 1/2页
3
一种石油焦制备超级活性炭的方法
技术领域
[0001] 本发明提供一种以石油焦制备超级活性炭的方法，属于精细化工领域。
背景技术
[0002] 比表面积在2000m
2
/g以上的活性炭称为超级活性炭，此类活性炭比表面积大、
吸附能力极强，广泛用于电子、医药、催化、气体分离和贮存等领域。
通常制备活性炭的原料主要为煤、木屑和果壳等，含碳量相对偏低，且灰份大，不易制备高品质活性炭。
石油焦作为石油化工的副产品，原料丰富，含碳量高，一般在85～95％，且灰份低(<0.5％)，是
制备活性炭的理想原料，但石油焦石墨化程度较其他几类原料要高，相对比较难于活化。
CN87105195.8直接将破碎的石油焦升温至500～800℃保持1～3小时得到活性炭，该方
法制得的活性炭比表面积不高，收率太低；JP74-14395在900℃下以水蒸汽活化石油焦，制得活性炭的碘吸附值为600mg/g。
也有关于以石油焦为原料采用化学活化法制备活性炭的
报道，其中以KOH等碱金属氢氧化物活化为主，碱炭比例一般在3～8:1，CN1304788A将KOH
与石油焦按5:1的质量比直接混合后高温活化，产品比表面积超过3500m
2
/g，该方法制备的
活性炭比表面积高，但原料中碱炭比例大，由于KOH的价格很高，导致产品成本也非常高。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种以煅前石油焦为原料制备超级活性炭的方法。
本发明
的技术方案如下：
[0004] 将煅前石油焦破碎至10～200目，在含氧气的气氛下，以5～25℃/min的速度升
温至250～550℃，并保持温度0.2～10小时，进行预氧化处理，使易挥发物质氧化烧失，形成具有一定孔隙度的预氧化焦，然后按质量比将预氧化焦与碱金属氢氧化物混合均匀，在惰性气氛下进行高温活化，活化温度为500～900℃，活化时间为0.5～4小时，冷却后经洗涤、干燥得到超级活性炭产品。
[0005] 本发明破碎的煅前石油焦首先进行预氧化处理。
预氧化处理是在含氧量5～30％(体积百分数)之间的含氧气氛中进行。
预氧化处理过程煅前石油焦烧失率控制在5～50％，预氧化焦孔隙度的碘吸附值控制在80～300mg/g。
破碎的煅前石油焦预氧化处理的
时间在0.2～10小时之间。
[0006] 本发明碱金属氢氧化物为KOH或NaOH的固体或其水溶液，碱金属氢氧化物(以固体计)与预氧化焦的质量比为0.1～2∶1。
[0007] 本发明活化温度为500～900℃，活化时间为0.5～4小时。
[0008] 本发明具有以下优点：
[0009] 1.采用氧气预氧化工艺，使石油焦经预氧化形成一定孔隙，可以增大与碱性活化剂的初始接触面积，提高活化效率及活化剂的利用率。
[0010] 2.预处理工艺简单，直接利用含氧气气氛进行处理，对设备要求低。
[0011] 3.碱性活化剂用量降低，碱金属氢氧化物(以固体计)与预氧化焦的质量比低于
说明书
CN 101028923 B 2/2页
4
2∶1，可以有效降低成本。
[0012] 具体实施方式
[0013] 实例1
[0014] 将齐鲁石化煅前石油焦破碎至140～160目，在空气气氛下，以10～20℃/min的速度升温至450℃，预氧化处理1.5小时，烧失率35％，预氧化焦碘吸附值260mg/g。
然后按
质量比1∶1的比例将固体KOH与预氧化焦混合均匀，在N2气氛下850℃进行活化，活化时
间为1小时，冷却后经洗涤、干燥，得到活性炭产品，比表面积2640m
2
/g。
[0015] 实例2
[0016] 将锦州石化煅前石油焦破碎至100～120目，在空气气氛下，以10～20℃/min的速度升温至400℃，预氧化处理2小时，烧失率23％，预氧化焦碘吸附值175mg/g。
然后按质
量比1.5∶1的比例将固体KOH与预氧化焦混合均匀，在N2气氛下830℃进行活化，活化时
间为1.5小时，冷却后经洗涤、干燥，得到活性炭产品，比表面积3150m
2
/g。
[0017] 实例3
[0018] 将锦州石化煅前石油焦破碎至140～160目，在空气气氛下，以10～20℃/min的速度升温至400℃，预氧化处理2小时，烧失率23％，预氧化焦碘吸附值175mg/g。
然后按质
量比0.5∶1的比例将固体NaOH与预氧化焦混合均匀，在N2气氛下800℃进行活化，活化时间为2小时，冷却后经洗涤、干燥，得到活性炭产品，比表面积2130m
2
/g。
说明书。