[发明专利]具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方法及其在变压吸附分离浓缩气体中的应用

权利要求书

1、一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭的制备方法，及其用于变压吸 附分离多种混合气体，在变压吸附过程中的顺放步骤和逆向抽真空步骤得到浓 缩的产品气的应用。

2、根据权利要求1所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭的制备 方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)粉碎，即以煤炭为原料，将其粉碎到160～200目；

(b)混捏，即向煤粉中加入煤焦油或其它粘结剂，再加水混合均匀。

(c)成型，即在成型机上成型为底面直径3～4mm、高5～7mm的圆柱体 颗粒，再在80～120℃温度下干燥3～4h；

(d)碳化，即将成型后的煤放入加热炉中，在氮气保护下，以5～15℃/min 的升温速度加热至400～800℃，在此温度下恒温0.5～2h；

(e)活化，即将碳化后的样品，在氮气保护下，进行水蒸气活化；水蒸气 活化的水蒸气的温度在700～850℃，活化时间为0.5～5h。

(f)冷却至室温后出料，再水洗、干燥后得到颗粒状活性炭吸附剂。

3、根据权利要求1和2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭， 可用于含有甲烷和二氧化碳的多种混合气体，包括甲烷/氮气、甲烷/氮气/二氧化 碳、空气等，通过变压吸附并在其顺放步骤和逆向抽真空步骤对强吸附组分如 甲烷、二氧化碳进行浓缩，通过单吸附塔单循环，尤其通过多吸附塔或多次循 环的变压吸附过程可实现不同吸附能力气体的高效分离。

4、根据权利要求1、2和3所述，应用于权利要求3的具有分子筛效应 的煤基颗粒活性炭，其制备方法是如权利要求2所述所有步骤的完整组合。

5、根据权利要求1、2和3所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性 炭，通过变压吸附可在其顺放步骤和逆向抽真空步骤浓缩或分离混合气体中的 多种组分，特别是在顺放阶段可富集浓缩甲烷、二氧化碳等工业用重要气体。

6、根据权利要求2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方 法，可以用褐煤、无烟煤、烟煤等为原料，所得煤基颗粒活性炭对常用气体的 变压吸附浓缩分离性能好。

7、根据权利要求2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方 法，其特征在于所用步骤(b)之前可设有预氧化步骤，即将煤粉放入加热炉中， 加热至300～500℃，时间0.5～2h。

8、根据权利要求2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方 法，其特征在于在步骤(e)可以是水蒸气活化，也可以采用其它活化方法，如 CO₂活化、低污染的化学活化方法，或是这些方法的联合使用。

9、根据权利要求2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方 法，其特征在于在步骤(f)之前还可设有二次水蒸气活化步骤，水蒸气的温度 在700～850℃，活化时间为0.5～2h，水蒸气流量可与一次活化不同。

10、根据权利要求2所述，一种具有分子筛效应的煤基颗粒活性炭制备方 法，粘结剂可用淀粉、蜂蜜、煤焦油、聚乙二醇、丙烯酰胺等或这些物质联用。