高表面活性炭：是以石油焦、木質素或者果殼為原料，通過以KOH作為活化劑的化學活化過程而製備出來的新型微孔炭材料。這種吸附劑具有發達的微孔，其BET比表面可達2500～3500m2/g，孔徑分布主要介於1～2nm之間，微孔的孔容達1.5～1.8cm3/g微孔孔容占總孔容的90%以上。孔隙骨架結構由幾層碳原子片層彎曲變形所構成，形成部分石墨化的無定形體，界面上的碳原子大多形成了C-O-C，C-OH，C=O，O-C-O和COOH等多種含氧官能團。
基本介紹
- 中文名：高表面活性碳
- 原料：石油焦、木質素或者果殼、KOH
優點,製備過程,使用中的問題,技術實驗,
優點
目前多採用以KOH為主活化劑的化學活化法來製備天然氣吸附劑，其優點在於：反應速度快，生產周期短，吸附劑孔徑分布窄，微孔含量大等，並可根據不同的原料和處理工藝，通過添加助活化劑或特殊後處理工藝等方式來提高吸附劑的性能。
製備過程
其製備過程在本質上可概括為四個步驟：原料的選擇和預處理；與活化劑充分混合，在300～500℃溫度下進行脫水預活化； 500～1000℃下活化；冷卻，充分水洗和乾燥。前三個過程是決定吸附劑性能的關鍵技術。 製取天然氣吸附劑的原料來源非常廣泛，主要有木炭、泥煤、泥煤焦碳、石油產物、褐煤及其半焦碳等含碳物質，這些原料的共同特點就是含有大量的稠環芳烴結構。原料的廣泛性為此項技術的產業化提供了充分的現實基礎。預活化過程主要是發生部分脫水和碳化反應，產生大量甲烷、氫氣、一氧化碳以及一些重烴氣體，改善了原料表面的憎水特性，使其容易與活化劑充分潤濕，並形成部分大孔，為活化劑進入原料顆粒內部提供充分的途徑。活化過程主要是原料在KOH作用下發生芳環縮聚反應，形成石墨碳和芳香碳，從而構建成微孔，並在微孔內表面生成羥基、羧基、醌、過氧化物及醛等多種含氧官能團，從而有利於甲烷的吸附。 在目前工藝條件下，改變活化比（KOH與原料的質量比）便可研製出不同比表面積和微孔容積的吸附劑，欲增加吸附劑的比表面積就要提高活化比。國內的研究單位所採用的活化比為3:1～5:1。如果按原料燒失率計算，活化比在1:1～2:1之間就足以達到目前的效果。
使用中的問題
活化劑KOH的大大過量容易帶來很多問題，例如：單質鉀的產生；設備腐蝕嚴重；活化劑的回用負荷大；產品成本高等。所以此項技術實現產業化的關鍵在於降低活化比。 國外已經建成了天然氣吸附劑的小批量生產裝置，可以實現定購生產，但其成本較高，限制了吸附劑的套用深度和範圍。
技術實驗
在國內，此類技術多數處於實驗室小試階段，目前只有中國石油大學發明的複合活化技術進行過中試，並開展了活化熱量的綜合利用、吸附劑的洗滌工藝及其活化劑污水的回用技術等相關產業化技術研究。在國家科委項目和天然氣總公司支持下，中國石油大學、清華大學和四川石油管理局正在進行吸附劑大試實驗，估計今年年底可以提供產業化方案。複合活化技術的成功套用關鍵在於加入了助活化劑HJ-1，使得原料的炭化過程與預活化過程同時進行，不但提高吸附劑的吸附性能，而且降低了活化劑與原料比例，大大降低了生產成本，為其產業化的實施開闢了嶄新的途徑。 石油大學在95年用半年時間生產200kg的粉體高表面活性炭，耗資近15萬元；在2001年用10天時間生產200kg，耗資1.3萬元；2004年承接國家“十五”重大科技攻關項目，建成50t/y 的中試生產線，生產了3噸粉體高表面活性炭，2005年繼續改建成100t/y生產線，目前裝置還處於調試期。遼寧石化與山西煤化所聯合開發高表面活性炭的中試生產項目。 綜上所述，我國ANG技術經歷了實驗室小試、廠礦中試和大試的十五年艱苦研發之路，建立了完整的吸附劑生產、洗滌、成型以及污水回用裝置，基本解決了吸附劑生產過程中出現的系列安全問題，實現了可連續的、大規模的中試生產，其產品性能達到實驗室小試水平，從技術角度講，我國已經具備獨立的智慧財產權和可實施產業化的ANG技術。
