一种石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，特别涉及石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法。


背景技术：

2.在现代工业生成中，一氧化碳是碳化学重要的基础原料之一，它可以用于多种有机化学品的生成，如：甲酸，草酸，乙酸，醋酸酐、丙酸、丙烯酸酯、羧酸酯、二甲基甲酰胺、二异氰酸酯、聚碳酸酯和聚氨酯的原料气等有机化学品的合成。由于羟基合成有机化学品种类不断增加，因此，工业上对一氧化碳需求也不断增加。
3.一氧化碳的制备方法有很多，如在钢铁行业中，，采用焦炭大规模生成焦炉煤气(含一氧化碳)，用于金属的还原，但是该方法的焦炭煤气的一氧化碳含量较低，其中副反应较多、杂质组分较多。利用水煤气制备一氧化碳，在生成的产物气体中难免有未能参与反应的二氧化碳存在，因此纯度也不高。甲酸脱水制备一氧化碳存在活性不稳定、选择性差、生成的一氧化碳中含有一定量难分离的氢气、甲酸在催化剂表层易产生析碳反应等缺点。因此，寻找一种操作简单的方法制备一氧化碳是十分必要的。


技术实现要素：

4.根据本技术的一个方面，提供了一种石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法，该方法控制石墨表面部分氧化制一氧化碳气体。
5.所述石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.a)对石墨进行预处理；
7.b)将预处理后的石墨加入反应器，并向反应器中通入非活性气体和氧气的混合气体，反应，得到产物气；其中，所述非活性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；
8.c)对所述产物气进行净化，得到一氧化碳气体。
9.可选地，步骤a)对石墨进行预处理，以减小石墨的粒度。
10.可选地，步骤a)中，预处理后的石墨的粒度为80～140目。
11.可选地，步骤b)中，所述反应的压力为0.01～4.0mpa；所述反应的温度为700～1200℃。
12.可选地，步骤b)中，所述反应的压力的上限选自0.05mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa、2.5mpa、3mpa、3.5mpa或4mpa；下限选自0.01mpa、0.05mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa、2.5mpa、3mpa或3.5mpa。
13.可选地，步骤b)中，所述反应的温度的上限选自800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃；下限选自700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃。
14.可选地，步骤b)中，所述非活性气体和氧气的混合气体中氧气和非活性气体的体积比为1:1～5。
15.可选地，步骤b)中，所述非活性气体和氧气的混合气体中氧气和非活性气体的体积比的上限选自1:1、1:2、1:3、1:4、1:5。
16.可选地，步骤b)将预处理后的石墨加入反应器，并向反应器中通入非活性气体和氧气的混合气体，反应，过滤，得到产物气。过滤以除去未反应的石墨。
17.可选地，步骤c)中，所述产物气进行净化后，得到纯度大于90～99vol％的一氧化碳气体。所述净化包括分离产物气中的氧气。
18.可选地，步骤c)还包括，净化后的产物气，进行检测。
19.可选地，步骤a)中，所述预处理的方式选自研磨、球磨、筛分中的至少一种。
20.可选地，步骤b)中，预处理后的石墨通过物料喷射器加入反应器中。
21.可选地，步骤b)中，所述反应器包括进气部、出气部、进料部和反应部；
22.所述进气部、出气部、进料部设置在所述反应部上；
23.所述进料部与所述物料喷射器连通，将所述预处理后的石墨通入所述反应部；
24.所述进气部将非活性气体和氧气的混合气体通入所述反应部；
25.所述反应部中，预处理后的石墨于所述非活性气体和氧气的混合气体反应，得到产物气；
26.产物气经所述出气部输出。
27.可选地，所述进气部设置在所述反应部的下端，进气部通入的非活性气体和氧气的混合气体自下而上；
28.所述进料部设置在所述反应部的上端，所述进料部通入的所述预处理后的石墨自上而下；
29.所述反应部中，所述预处理后的石墨与所述非活性气体和氧气的混合气体逆流反应。
30.可选地，所述进气部和所述出气部设置过滤装置，所述过滤装置过滤石墨颗粒。
31.可选地，所述进气部的进气口和所述出气部的出气口具有防堵塞功能，气体管道端以氧化铝棉封口，避免石墨颗粒进入通气管道。
32.可选地，所述反应部设置加热装置，所述加热装置加热所述反应部。
33.可选地，所述出气部与气体净化装置连接，所述气体净化装置净化产物气，得到纯度大于90～99vol％的一氧化碳气体。所述气体净化装置包括一氧化碳与氧气的分离装置。
34.可选地，所述气体净化装置与检测装置连接，所述检测装置检测净化后的产物气中co的纯度。
35.可选地，所述检测装置为气相色谱。
36.作为一种实施方式，所述反应器为反应炉；反应炉主要包括物料喷射器、加热部件、进气口、出气口。
37.作为实施方式，所述石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法，包括物料预处理、反应炉、气体净化、收集与检测，具体步骤如下：
38.(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至80～140目；
39.(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入不同氧气浓度的氮气；
40.(3)在压力0.01～4.0mpa与温度700～1200℃的条件下进行反应；
41.(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
42.(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
43.本技术能产生的有益效果包括：
44.本技术所提供的石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法，原理：2c o2→
2co；本发明的优点在于控制氧气浓度、温度及压力来避免石墨过度氧化生成二氧化碳。工艺易行、操作简单、过程环保等技术优势。
附图说明
45.图1为本技术的石墨表面部分氧化工艺流程图。
具体实施方式
46.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
47.如无特别说明，本技术的实施例中的原料均通过商业途径购买。
48.本技术的实施例中分析方法如下：
49.利用日本shimazu，gc-2014进行气相色谱分析。实施例中的气体净化装置为现有的一氧化碳与氧气的分离装置。
50.根据下列公式计算一氧化碳的收率：
[0051][0052]
实施例中的石墨表面部分氧化制一氧化碳的方法的过程如图1所示：预处理后的石墨通过物料喷射器加入反应器中。
[0053]
所述反应器包括进气部、出气部、进料部和反应部；
[0054]
所述进气部、出气部、进料部设置在所述反应部上；
[0055]
所述进料部与所述物料喷射器连通，将所述预处理后的石墨通入所述反应部；
[0056]
所述进气部将非活性气体和氧气的混合气体通入所述反应部；
[0057]
所述反应部中，预处理后的石墨于所述非活性气体和氧气的混合气体反应，得到产物气；
[0058]
产物气经所述出气部输出。
[0059]
所述进气部设置在所述反应部的下端，进气部通入的非活性气体和氧气的混合气体自下而上；
[0060]
所述进料部设置在所述反应部的上端，所述进料部通入的所述预处理后的石墨自上而下；
[0061]
所述反应部中，所述预处理后的石墨与所述非活性气体和氧气的混合气体逆流反应。
[0062]
所述进气部和所述出气部设置过滤装置，所述过滤装置过滤石墨颗粒。
[0063]
所述进气部的进气口和所述出气部的出气口具有防堵塞功能，气体管道端以氧化铝棉封口，避免石墨颗粒进入通气管道。
[0064]
所述反应部设置加热装置，所述加热装置加热所述反应部。
[0065]
所述出气部与气体净化装置连接，所述气体净化装置净化产物气，得到纯度大于90～99vol％的一氧化碳气体。所述气体净化装置包括一氧化碳与氧气的分离装置。
[0066]
所述气体净化装置与检测装置连接，所述检测装置检测净化后的产物气中co的纯
度。
[0067]
实施例1
[0068]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至80目；
[0069]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入20％体积分数氧气的氮气；
[0070]
(3)在压力1.0mpa与温度800℃的条件下进行反应；
[0071]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0072]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0073]
根据下列公式计算一氧化碳的收率：
[0074][0075]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为91.3％。
[0076]
实施例2
[0077]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至100目；
[0078]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入20％体积分数氧气的氮气；
[0079]
(3)在压力1.5mpa与温度800℃的条件下进行反应；
[0080]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0081]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0082]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为93.5％。
[0083]
实施例3
[0084]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至100目；
[0085]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入40％体积分数氧气的氮气；
[0086]
(3)在压力1.5mpa与温度900℃的条件下进行反应；
[0087]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0088]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0089]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为95.2％。
[0090]
实施例4
[0091]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至120目；
[0092]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入40％体积分数氧气的氮气；
[0093]
(3)在压力2.0mpa与温度900℃的条件下进行反应；
[0094]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0095]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0096]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为96.7％。
[0097]
实施例5
[0098]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至120目；
[0099]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入30％体积分数氧气的氮气；
[0100]
(3)在压力3.0mpa与温度1000℃的条件下进行反应；
[0101]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0102]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0103]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为97.4％。
[0104]
实施例6
[0105]
(1)对石墨进行预处理，研磨粉碎至120目；
[0106]
(2)利用物料喷射器将粉碎后的石墨送入反应炉，并鼓入17％体积分数氧气的氮气；
[0107]
(3)在压力0.01mpa与温度1200℃的条件下进行反应；
[0108]
(4)从反应炉排出的气体进入气体净化装置进行净化；
[0109]
(5)用气袋收集气体，利用气相色谱检测各种气体的浓度。
[0110]
经计算分析，本实施例所得一氧化碳收率为97.8％。
[0111]
以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。