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焦化副产对活性焦性质的影响

焦化副产对活性焦性质的影响

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作者：牛健山西大学

学位级别：硕士

焦粉、苯渣是焦化生产过程中的副产物,我国每年在焦炭过程中产生的焦粉约1600万吨,苯渣约100万吨。焦粉、苯渣产量巨大,亟需合理高效利用。由于焦粉、苯渣固定碳含量较高,同时还含有一定量的H、O、N元素,有望作为活性焦添加剂用于改善... 详细信息

焦粉、苯渣是焦化生产过程中的副产物,我国每年在焦炭过程中产生的焦粉约1600万吨,苯渣约100万吨。焦粉、苯渣产量巨大,亟需合理高效利用。由于焦粉、苯渣固定碳含量较高,同时还含有一定量的H、O、N元素,有望作为活性焦添加剂用于改善活性焦的性质。为了进一步探究焦化副产在活性焦制备的应用潜力,本文在阳城无烟煤(Y):襄垣贫煤(X):府谷烟煤(F):粘结剂(沥青和煤焦油的混合物,AT)=7:1:2:3的基础上添加了不同比例的苯渣(2%,4%,6%,8%)、焦粉(3%,5%,10%),经过600°C炭化、900°C水蒸气活化制备得到了高比表面、分级多孔结构的成型活性焦,分别考察了不同焦化副产添加对活性焦理化结构和污染物脱除性能的影响。主要结论如下:(1)在煤复配的基础上加入不同比例的苯渣(2%,4%,6%,8%)制备得到了分级多孔的高比表面积活性焦。苯渣的加入可以改善活性焦的孔结构和表面化学性质,进而促进活性焦的吸附性能。苯渣由于较高的挥发分和具有较好的反应性,活性焦制备过程中炭化失重率和活化烧失率均有一定程度的升高。苯渣的加入使活性焦的比表面先升高再降低,4%苯渣加入后使活性焦的比表面积由709 m/g升高到782m/g,提高了10.3%。同时,苯渣的加入促进了活性焦的石墨化程度。脱硫结果表明,添加8%苯渣后活性焦具有最高的脱硫性能,硫容由50.0 mg/g升高到58.7 mg/g,提高了17.4%。罗丹明B(RhB)吸附结果表明,添加4%苯渣的活性焦具有最好的吸附性能,吸附量由未添加时的82.8 mg/g升高到109.8 mg/g,提高了32.6%。(2)为了使更多种类、更多添加量的焦化副产能用于活性焦的制备,达到焦化副产高值化利用的目的。在煤复配的基础上同时加入不同比例的焦粉(3%,5%,10%)和苯渣(4%,8%)成功制备得到了成型活性焦。焦粉、苯渣在活性焦制备过程中共同影响了活性焦的理化结构发育和吸附性能。焦粉添加量为10%时,活性焦的产率由39.6%提高到45.8%,总比表面积由700 m/g下降至532 m/g,降低了24.0%。苯渣的加入使活性焦的产率有一定的降低,但在添加10%焦粉的基础上添加8%的苯渣使比表面积回升到了610 m/g。焦粉、苯渣共同促进了活性焦的石墨化程度。脱硫测试表明,活性焦的硫容随焦粉添加量的增加呈降低趋势,苯渣加入后减缓了硫容降低的程度。添加10%的焦粉和8%苯渣时,活性焦的硫容由只添加10%焦粉时的39.2mg/g回升到44.1 mg/g。焦粉、苯渣的加入略微影响了活性焦处理焦化废水的色度、COD的能力。综上所述,苯渣促进了焦粉添加量的增加,使焦粉、苯渣的添加量高达18%,一定程度上降低了活性焦的制备成本。本研究为焦化副产的高值化利用提供了新途径,提高了活性焦处理污染物的能力,更好的实现了焦化厂内碳循环,降低了活性焦的制备成本。

关键词：焦化副产活性焦焦粉(C) 苯渣(B) 性质

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