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配煤法制备蜂窝状活性炭工艺的研究

作　者: 张迅
导　师: 刘振宇
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 配煤法蜂窝状活性炭微波干燥炭化孔结构
分类号: TQ424.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 177次
引　用: 2次
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内容摘要

蜂窝状活性炭作为一种新型炭材料,整合了活性炭和蜂窝结构的优点,其比表面积高、孔结构可控,且压降低、空隙率高,在气体吸附、储存以及催化领域有着广泛的应用前景。本论文首次将配煤法用于蜂窝状活性炭的制备工艺中,具体方法是：以两种煤(一种为粘结性煤)为主要原料,添加适当的低温粘结剂和水,通过混合、捏合、练泥、挤出成型、微波干燥、炭化、活化等工序制备出蜂窝状活性炭。由于粘结性煤在炭化过程中能生成大量煤焦油,起到高温粘结剂的作用,从而避免了高温粘结剂的使用,降低了生产成本,简化了生产工艺。本文采用机械强度测试、热重分析、N2吸附等分析方法,系统地研究了配煤法对蜂窝状活性炭机械强度、孔隙结构的影响,较全面地考察了制备工艺对蜂窝状活性炭性能的影响,最后将蜂窝状活性炭用于烟气脱硝实验,讨论此法制得的蜂窝状活性炭用于烟气脱硝的可行性,主要结果如下：1.水分的添加量对蜂窝体的挤出成型存在较大的影响。在外加水量适当时,煤粉泥料的可塑度有最小值,这时可塑性最强。当外加入CMC质量比例为5 wt%时,这时煤粉泥料合适的外加水量为35-40wt%。2.煤粉的混合有利于蜂窝体的炭化。混煤能够使得CMC的炭化过程提前,降低了CMC的炭化温度。混煤阻碍了赵各庄煤挥发分的释放,减小了赵各庄煤的失重量。3.为了使得蜂窝体在炭化过程以后仍然能够保持结构的完整,就需要有适量的煤焦油在炭化过程中起到高温粘结剂的作用。在本研究中,至少需要2.1wt%的煤焦油,才能使得炭化以后蜂窝体的结构完整,没有发生开裂,坍塌等情况。4.原料煤粉的配比对于蜂窝状活性炭的机械强度以及孔隙结构有较大的影响。原料煤配比中赵各庄煤越多,蜂窝状活性炭的机械强度越高；太西煤越多,蜂窝状活性炭的孔隙越丰富,所制备的脱硝催化剂活性也越好。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
第一章文献综述  14-24
  1.1 活性炭简介  14
  1.2 活性炭的制备  14-15
    1.2.1 物理活化法  14-15
    1.2.2 化学活化法  15
    1.2.3 化学物理法  15
  1.3 蜂窝状活性炭  15-18
    1.3.1 蜂窝状活性炭的制备  16-17
      1.3.1.1 涂载法  16
      1.3.1.2 整体挤出成型法  16-17
    1.3.2 蜂窝状活性炭的应用  17
    1.3.3 蜂窝状活性炭的研究现状  17-18
  1.4 煤种对活性炭的影响及配煤技术  18-20
    1.4.1 煤种对活性炭的影响  18-19
    1.4.2 配煤技术  19-20
  1.5 选题依据和研究内容  20-24
第二章实验装置及主要测试手段  24-30
  2.1 原料及化学试剂  24-25
    2.1.1 原煤  24
    2.1.2 其他原材料  24-25
  2.2 蜂窝状活性炭(ACH)制备的工艺路线  25-27
    2.2.1 物料练泥装置  25
    2.2.2 挤出成型设备  25-26
    2.2.3 蜂窝状活性炭的炭化和活化设备  26-27
  2.3 蜂窝状活性炭催化剂的制备及评价  27-28
    2.3.1 蜂窝状活性炭催化剂的制备  27
    2.3.2 催化剂脱硝活性评价装置  27-28
  2.4 分析测试表征  28-30
    2.4.1 工业分析和元素分析  28
    2.4.2 煤泥可塑性测试  28-29
    2.4.3 炭化过程失重分析  29
    2.4.4 比表面积及孔分布  29
    2.4.5 机械强度测试  29
    2.4.6 轴径向变化测试  29-30
第三章蜂窝状活性炭成型的试验研究  30-40
  3.1 引言  30
  3.2 实验部分  30-32
    3.2.1 煤粉和辅助原料  30
    3.2.2 仪器及设备  30
    3.2.3 煤粉泥料的可塑性测定  30-31
    3.2.4 蜂窝体的制备  31
    3.2.5 蜂窝体的干燥  31-32
  3.3 结果与讨论  32-37
    3.3.1 水分对于泥料可塑性的影响  33
    3.3.2 煤粉泥料组成对于蜂窝体成型性能的影响  33-35
      3.3.2.1 水分含量对于蜂窝体成型性能的影响  34
      3.3.2.2 煤粉配比和CMC含量对于蜂窝体成型性能的影响  34-35
    3.3.3 不同干燥过程对于蜂窝体成型的影响  35-37
  3.4 本章小结  37-40
第四章炭化和活化过程对蜂窝状活性炭性能的影响  40-56
  4.1 引言  40
  4.2 实验部分  40-41
    4.2.1 样品制备  40-41
    4.2.2 样品表征  41
  4.3 结果与讨论  41-54
    4.3.1 炭化温度对蜂窝体性能的影响  41-42
    4.3.2 蜂窝体炭化过程的热重分析  42-51
    4.3.3 配煤对蜂窝状活性炭炭化过程的影响  51-53
    4.3.4 配煤对蜂窝体活化过程的影响  53-54
  4.4 小结  54-56
第五章配煤对蜂窝状活性炭孔隙结构的影响  56-64
  5.1 引言  56-57
  5.2 实验部分  57-58
    5.2.1 样品制备  57
    5.2.2 样品表征  57-58
  5.3 结果与讨论  58-63
    5.3.1 配煤对蜂窝状活性炭机械强度的影响  58-59
    5.3.2 配煤对蜂窝状活性炭的孔隙结构的影响  59-62
    5.3.3 配煤对蜂窝状活性炭的比表面积的影响  62-63
  5.4 小结  63-64
第六章配煤制备的蜂窝状活性炭在烟气脱硝中的应用研究  64-72
  6.1 引言  64-65
  6.2 实验部分  65-66
    6.2.1 蜂窝状活性炭催化剂的制备  65
    6.2.2 V2O5/ACH(蜂窝状活性炭)催化剂活性评价条件  65-66
  6.3 结果与讨论  66-69
    6.3.1 不同配煤的活性炭对SCR烟气脱硝活性的影响  66-68
    6.3.2 预处理对于蜂窝状活性炭SCR烟气脱硝活性的影响  68-69
  6.4 小结  69-72
第七章总结与展望  72-74
  7.1 论文总结  72-73
  7.2 进一步研究工作建议  73-74
参考文献  74-80
致谢  80-82
研究成果及发表的学术论文  82-84
作者及导师简介  84

配煤法制备蜂窝状活性炭工艺的研究

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