一种蜂窝体炭基滤料及其制备方法与流程

1.本发明属于石油化工领域，涉及一种蜂窝体炭基滤料及其制备方法。


背景技术：

2.多孔炭材料因其比表面积高、孔道结构可控、良好的物理化学稳定性及较低的制备成本，被广泛用于吸附分离、催化、新能源等领域。现有的炭材料的应用多以吸附、分离及催化为主，因此，研究工作多侧重于通过各种手段对材料的比表面积、调控孔道结构及表面性质等物化性质进行调控。
3.在某些特殊领域，如固定床渣油加氢领域，装填在催化剂上层的用于拦截进料中的物理杂质的惰性陶瓷滤料，具有较低的比表面积和较大的通过孔，通过滤料拦截油料中的物理杂质以延长下层装填的保护剂、脱金属、脱硫、脱氮等催化剂的使用寿命。但陶瓷滤料密度高、重量大，装卸不便，同时，使用过的滤料废剂处理难度大，回收利用困难，如果直接填埋会带来严重的环境污染。
4.cn201720249177.4提供了一种比表积大、堆积空隙率高，可有效提高截污过滤效果的渣油加氢专用保护剂。该保护剂比表面积大，负载活性金属后具有化学反应活性，但其作用不能完全替代滤料对进料杂质的拦截作用，且所用载体为陶瓷组分，废剂回收、利用、处理困难，环保问题突出。
5.cn95120973.6提供了一种直接用炭制造的活性炭蜂窝体及其工艺方法，其特征在于主原料不用活性炭而用炭，再加入碳酸盐及纯碱，在高温下分解放出二氧化碳，剩余组份为粘土和少量有机粘合剂，焙烧活化得到一种新型活性炭蜂窝体。所得炭蜂窝体具有较高的比表面积，不适宜用于物理杂质的拦阻。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种蜂窝体炭基滤料及其制备方法。本发明的蜂窝体炭基滤料，比表面积低，蜂窝体含有发达的大尺寸贯通通道，抗压强度高，与被拦阻的杂质的化学作用强度低，废剂可以方便地使用酸洗再生，或者直接焚烧处理，避免了直接填埋带来的环境污染。
7.本发明的蜂窝体炭基滤料具有如下性质：具有整体式蜂窝结构，以与蜂窝孔道垂直的横截面为基准，横截面上蜂窝孔均匀分布且分布密度为1-8个/cm2；蜂窝孔的孔口形状为圆形、方形、正六边形，或其它异形；蜂窝孔的尺寸为0.5-8mm，蜂窝体比表面积小于20m2/g，蜂窝体的抗压强度为15-30mpa。
8.本发明的蜂窝体炭基滤料的制备方法，包括如下内容：（1）将水、面粉、助挤剂混合、搅拌、混捏，形成可塑体；（2）将可塑体密封保存一定时间后，再次混捏可塑体，并采用蜂窝成型机将可塑体成型，再将成型体在密闭的条件下水热处理；（3）将步骤（2）水热处理后的产物干燥、焙烧，得到所述蜂窝体炭基保护剂滤料。
9.步骤（1）所述的面粉，由糯米粉、普通小麦粉及杜兰小麦粉组成。
10.步骤（1）所述的助挤剂为田菁粉，甲基纤维素，聚乙二醇，或其任意比例的混合物。
11.步骤（1）所述的助挤剂的用量以质量计，为面粉用量的0.1-10%。
12.步骤（1）所述的糯米粉为市售产品，其粒度大于100目，优选为200-500目，其用量以质量计，占面粉总量的10-25%。
13.步骤（1）所述的普通小麦粉为市售产品，且其粒度大于100目，优选为200-500目。其用量以质量计，占面粉总量的40-70%。
14.步骤（1）所述的杜兰小麦粉为一种高密度硬质小麦粉，采用市售商品，且其粒度大于100目，优选为200-500目，以质量计，其占面粉总量的15-30%步骤（1）所述的杜兰小麦粉在使用前，优先浸泡于水中并在10-60℃下保持1-12小时，再滤出待用。
15.步骤（1）所用水的量为面粉总量的15%-40%。
16.步骤（1）中各物料的加入顺序不加以特殊限制，，步骤（1）中物料的加入顺序，优选为糯米粉预先与水加热形成糊化物，然后再与其他物料混合。
17.步骤（1）糯米粉糊化条件为：将糯米粉分散到自身1.5-10倍重量的水中，在搅拌的条件下升温至58-95℃，保持10-60分钟。
18.步骤（1）中可塑体密封保存的温度为25-45℃，保存时间为0.5-10小时。
19.步骤（2）所述再次混捏的时间为30-120分钟，环境温度为室温。
20.步骤（2）所述的水热处理，水与成型物不发生直接接触，水热温度为100-200℃，时间为0.5-5小时，压力为密闭条件下的自生压力。
21.步骤（3）所述的干燥，条件为60-200℃干燥1-48小时，优选为100-150℃干燥3-24小时。
22.步骤（3）中所述的焙烧，分为两段，在惰性气氛下，在250-400℃温度下恒温保持2-6小时，然后升温至700-1050℃焙烧1-5小时。所述的惰性气氛，是指通入氮气，氩气，氦气或其任意比例的混合物。
23.本发明的蜂窝体炭基滤料，抗压强度高，比表面积低，物料通过率高，对大颗粒物理杂质的拦截性能好，与被拦阻杂质之间的结合强度低，废剂可以方便地使用酸洗再生，或者直接焚烧处理，避免了填埋带来的环境污染。
附图说明
24.图1为实施例1制备的蜂窝体炭基料的结构示意图。
25.图2为实施例1制备的蜂窝体炭基滤料的扫描电镜图像。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。采用游标卡尺测量蜂窝通道尺寸，抗压强度参照《多孔陶瓷性能试验方法gb/t 1964-1996》所述方法测试。微观形貌及大孔形态采用扫描电子显微镜观察测量，比表面积采用bet法测试。
27.实施例1将120克糯米粉（200目）与250克水85℃下搅拌糊化。普通小麦粉（200目）500克、田
菁粉7克、杜兰粉（200目）120克混合，将糊化糯米粉与上述粉末混合物混合，搅拌均匀，混捏成可塑体。35℃密封保存2小时，室温条件下再次混捏60分钟，随后挤出成型为蜂窝体，将蜂窝体在150℃下水热蒸熏2小时，冷却后取出，120℃烘干24小时，将其放入通入氮气保护的管式炉中，升温至300℃保持5小时，再升温至700℃保持3小时，冷却后得到本发明所述的蜂窝体炭基滤料。蜂窝体的抗压强度为17.4mpa，方形蜂窝孔边长为2mm，分布密度为4个/cm2，扫描电镜观察发现蜂窝孔孔壁致密，蜂窝孔的比表面积为11.7cm2/g。
28.实施例2将75克糯米粉（200目）与200克水90℃下搅拌糊化。普通小麦粉（300目）500克、甲基纤维素10克、杜兰粉（300目）100克混合，将糊化糯米粉与上述粉末混合物混合，搅拌均匀，混捏成可塑体。35℃密封保存2小时，室温条件下再次混捏30分钟，随后挤出成型为蜂窝体，将蜂窝体在120℃下水热蒸熏3小时，冷却后取出，120℃烘干24小时，将其放入通入氩气保护的管式炉中，升温至300℃保持6小时，再升温至850℃保持3小时，冷却后得到本发明所述的蜂窝体炭基滤料。蜂窝体的抗压强度为15.3mpa，圆形蜂窝孔直径为2 mm，分布密度为4个/cm2，扫描电镜观察发现蜂窝孔孔壁致密，蜂窝孔的比表面积为7.5cm2/g。
29.实施例3将150克糯米粉（150目）与200克水90℃下搅拌糊化。普通小麦粉（200目）500克、田菁粉8克、杜兰粉（300目）250克混合，将糊化糯米粉与上述粉末混合物混合，搅拌均匀，混捏成可塑体。35℃密封保存5小时，室温条件下再次混捏60分钟，随后挤出成型为蜂窝体，将蜂窝体在150℃下水热蒸熏2小时，冷却后取出，150℃烘干24小时，将其放入通入氩气保护的管式炉中，升温至300℃保持5小时，再升温至1000℃保持4小时，冷却后得到本发明所述的蜂窝体炭基滤料。蜂窝体的抗压强度为27.7mpa，圆形蜂窝孔直径为1 mm，分布密度为5个/cm2，扫描电镜观察发现蜂窝孔孔壁致密，蜂窝孔的比表面积为12.6cm2/g。