一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法.pdf

一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法是将重量比为1∶1-10的含炭前驱体与KOH或NaOH混合均匀，以每公斤含炭前躯体需要100-1000升/小时的惰性气氛存在下，从室温升到800-1000℃进行活化，活化0.5-2小时，在此活化过程中，将反应产生的尾气通入盛有液态水的水箱中，一直到反应结束后温度降到200℃时停止通入惰性气氛；其中液态水与含炭前躯体的配比为1500-3000升∶1公斤。本发明具有成本更低，操作更易的优点。

1、  一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法，其特征在于包括如下步骤：
将重量比为1：1-10的含炭前驱体与KOH或NaOH混合均匀，以每公斤含炭前躯体需要100-1000升/小时的惰性气氛存在下，从室温升到800-1000℃进行活化，活化0.5-2小时，在此活化过程中，将反应产生的尾气通入盛有液态水的水箱中，一直到反应结束后温度降到200℃时停止通入惰性气氛；其中液态水与含炭前躯体的配比为1500-3000升：1公斤。

2、  如权利要求1所述的一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法，其特征在于所述的含炭前驱体为石油焦、针状焦、煤、各种植物壳体或树脂的碳化物。

3、  如权利要求1所述的一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法，其特征在于所述的惰性气氛为氮气或氩气。

一种消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法
技术领域
本发明涉及一种消除钾、钠蒸气的方法，具体说是消除活性炭制备过程中产生的钠、钾蒸气的方法。
背景技术
目前，制备高比表面积活性炭一般需要使用化学活化的方法，诸如采用KOH或NaOH在高温下与含炭前躯体如石油焦、煤进行反应，在反应过程中不可避免要产生金属钾或钠的蒸气，并以蒸气的形式逸出反应体系。随之逸出的还有煤焦油、H2、甲烷、CO、CO2等一些有害易燃的组分，因此若要回收这些组分并予以分离比较困难，但又不能将之排放到大气中，因此必须予以处理。
目前，中国发明专利“一种缓和金属钾危害的方法”(申请号：200710022323.0)是将水蒸气和醇类蒸气添加到反应炉内，以使反应过程中产生的金属钾蒸气与上述气体接触后反应生成固体的KOH或醇钾，该KOH或醇钾可返回到反应体系中，从而将气态的金属钾转变为固态的产物。此外，该专利也强调了水蒸气的用量要尽可能少一些，以保证既能消除掉金属钾同时又能保证与含炭前驱体的反应降至最低。但是毕竟水蒸气在反应器内要与含炭前躯体反应，使得该反应不再是纯粹的化学活化，导致最终活性炭的比表面积下降，而且水蒸气的数量一般不易控制，因此该发明在实际操作过程中实施比较困难，不易获得高性能的超级活性炭。
发明内容
本发明的目的就是提供一种既容易控制同时又不影响最终产品性能的消除活性炭制备过程中产生的钾、钠蒸气的方法。
本发明的实施原理如下：
由于金属钾和钠是极其活泼的，在遇到水、水蒸气、空气时将进行剧烈的反应，从而引起爆炸、燃烧等严重后果。但是若为钾或钠的蒸气，由于其是由极其微小的液滴所构成，则其与水一类的物质反应时引起爆炸燃烧的可能性极小，因此可利用此原理进行钾或钠蒸气的脱除。
为此，本发明将反应过程中产生的含有金属钾或钠蒸气的诸多有害气体的混合物一起通入盛有大量液态水的水箱中，通过鼓泡吸收的方法将反应尾气中的金属钾或钠的蒸气转变为KOH或NaOH的水溶液，从而消除了金属钾或钠排入大气时产生的危害。
具体的实施过程如下：
将重量比为1：1-10的含炭前驱体与KOH或NaOH混合均匀，以每公斤含炭前躯体需要100-1000升/小时的惰性气氛存在下，从室温升到800-1000℃进行活化，活化0.5-2小时，在此活化过程中，将反应产生的尾气通入盛有液态水的水箱中，一直到反应结束后温度降到200℃时停止通入惰性气氛；其中液态水与含炭前躯体的配比为1500-3000升：1公斤。
如上所述的含炭前驱体为石油焦、针状焦、煤、各种植物壳体或树脂的碳化物。
如上所述的惰性气氛为氮气或氩气。
本发明的优点：
1 反应产生的金属钾或钠蒸气通入水中时，可被快速反应生成KOH或NaOH的水溶液，尾气中没有金属钾或钠蒸气的污染；
2 由于将反应尾气通入水溶液中，还可同时将尾气中的煤焦油等有害物质冷凝下来，从而减少尾气对环境的污染程度；
3 本发明由于采用的是液态的水，不需要气态水或醇蒸气，因此成本更低；
4 由于是将反应尾气直接通入水溶液中，因此无需进行如何控制，大大简化了操作步骤。
具体实施方式
实施例1
将重量比为1：1的石油焦与KOH(总重1公斤)混合均匀，在100升/小时N2气氛中从室温升到1000℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放500升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钾的逸出。
实施例2
将重量比为1：10的无烟煤与KOH(总重10公斤)混合均匀，在10000升/小时Ar气氛中从室温升到800℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放30000升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钾的逸出。
实施例3
将重量比为1：6的椰壳碳化物与KOH(总重10公斤)混合均匀，在600升/小时N2气氛中从室温升到900℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放5000升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钾的逸出。
实施例4
将重量比为1：1的无烟煤与NaOH(总重1公斤)混合均匀，在200升/小时N2气氛中从室温升到1000℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放500升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钠的逸出。
实施例5
将重量比为1：5的针状焦与NaOH(总重100公斤)混合均匀，在20m3/小时N2气氛中从室温升到950℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放50m3水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钠的逸出。
实施例6
将重量比为1：10的石油焦与NaOH(总重0.5公斤)混合均匀，在100升/小时N2气氛中从室温升到850℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放1000升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钠的逸出。
实施例7
将重量比为1：4的酚醛树脂与NaOH(总重2公斤)混合均匀，在200升/小时N2气氛中从室温升到850℃。将反应过程中产生的尾气一直通入盛放1000升水的水箱中，直到反应温度下降到200℃之后，停止通入N2。待炉内温度降到近室温时，取出反应产物，进行水洗干燥即得超级活性炭。该反应过程中无如何金属钠的逸出。