專利名稱：一種超級(jí)電容炭的活化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活性炭生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步是超級(jí)電容器用活性炭的制作方法，尤其是不用惰性氣體保護(hù)的生產(chǎn)超級(jí)電容器用活性炭的活化方法。
背景技術(shù)：
有關(guān)超級(jí)電活化容器(雙電層電活化容器)(簡(jiǎn)稱超級(jí)電容器)是近年來(lái)非?；钴S的研究課題。超級(jí)電活化容器的制作需用特殊的活性炭(通常稱為超級(jí)活性炭)為電極材料，超級(jí)活性炭要求具有發(fā)達(dá)的有效孔、比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)分布合理、低灰分和導(dǎo)電性好、表觀密度大，是其它活性炭無(wú)法 比擬的。目前生產(chǎn)超級(jí)電活化容器用活性炭(簡(jiǎn)稱超級(jí)電容器用活性炭)(也稱超級(jí)電容炭，是超高比表面積活性炭的一種)的工藝方法，一般存在以下缺陷1、炭化與活化分別進(jìn)行，炭化3 — 5個(gè)小時(shí)，溫度為300 — 500°C，活化4 — 5個(gè)小時(shí)，溫度700 — 900°C;因而耗時(shí)耗能大。2、需用惰性氣體(如氮?dú)饣驓鍤?保護(hù)(炭化和活化都在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行)，年產(chǎn)10噸左右的生產(chǎn)能力，就需要設(shè)備投資100萬(wàn)元左右，生產(chǎn)過(guò)程不斷消耗惰性氣體；這使工藝難度增加，同時(shí)提高了生產(chǎn)成本。3、活化劑使用量大，一般為物料活化劑=1 4 -5 ;活化劑以價(jià)格適中的氫氧化鉀為例，目前已達(dá)10000元/噸以上，生產(chǎn)I噸成品超級(jí)電容炭，需用活化劑6噸以上,僅活化劑成本就高達(dá)6萬(wàn)元以上。目前的超級(jí)活性炭大多以氫氧化鉀、氫氧化鈉為活化劑，由于制作工藝的限制，要求炭化活化過(guò)程在惰性氣體(氮?dú)?、氬氣?保護(hù)下進(jìn)行。惰性氣體保護(hù)的作用是其一，避免炭化活化過(guò)程中發(fā)生炭的氧化；其二，避免炭化活化過(guò)程中產(chǎn)生的可燃性氣體溢出后與明火接觸；其三，將炭化活化過(guò)程中產(chǎn)生的可燃性氣體排放到大氣中。這種工藝存在的問(wèn)題是1、工藝過(guò)程要求嚴(yán)格，如處理不當(dāng)，可燃性氣體與明火接觸，可引起劇烈爆炸，因此存在著一定的安全隱患；2、可燃性氣體排放到大氣中，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，排放物不易治理；3、生產(chǎn)設(shè)備投入大，惰性氣體用量大，生產(chǎn)運(yùn)行成本高,企業(yè)負(fù)擔(dān)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超級(jí)電容炭的活化方法，它使用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可免除氮?dú)獗Ｗo(hù)，生產(chǎn)運(yùn)行成本低。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的
一種超級(jí)電容炭的活化方法，包括選料、混料、活化；其特征在于包括以下步驟a物料經(jīng)選料、混料后，放入耐酸堿腐蝕的活化容器中，蓋上蓋子；b在蓋子上及周圍設(shè)置導(dǎo)熱材料，所述的導(dǎo)熱材料耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好，導(dǎo)熱材料使物料與空氣隔離，并可使可燃?xì)怏w導(dǎo)出；c將該活化容器放入燃燒爐內(nèi)，使?fàn)t溫達(dá)到600 — 850°C情況下進(jìn)行活化，3 - 5小時(shí)后?；穑籨取出活化容器，清除導(dǎo)熱材料，即完成物料的活化。本發(fā)明的目的是可通過(guò)以下方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)
所述的選料、混料包括以下步驟a選料指選擇物料粒徑80 - 250目備用山混料指按重量比物料活化劑=1:2.5-4.0的比例，向物料中加入活化劑，拌勻，活化劑的濃度為30 — 50% ο所述的活化容器的結(jié)構(gòu)是罐體為桶狀，上部開(kāi)口，罐體內(nèi)放置活化物料，罐體的開(kāi)口處設(shè)置罐蓋，在罐體的上部外側(cè)的圓周上設(shè)置有罐沿，罐沿上放置護(hù)圈，護(hù)圈內(nèi)可放置導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料將罐蓋壓住。所述罐沿設(shè)置環(huán)繞罐體的環(huán)槽，護(hù)圈的下部可放置于環(huán)槽中。 所述護(hù)圈為一個(gè)有一定高度而上下開(kāi)口的桶狀圓環(huán)，護(hù)圈高度為30 - 60厘米。
所述活化劑指氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、氯化鉀、高錳酸鉀、過(guò)氧化鉀中的一種或幾種所組成的混合物。其中，優(yōu)選活化劑為氫氧化鉀或/和氫氧化鈉。所述導(dǎo)熱材料為石墨或碳化硅或氧化鋁或氮化硅或碳化鎢之一種。所述導(dǎo)熱材料為石墨粉或碳化硅顆?；蜓趸X粉或氮化硅粉或碳化鎢粉之一種。本發(fā)明的有益效果是1、不用惰性氣體保護(hù)，即可進(jìn)行炭化活化，降低了生產(chǎn)條件，減少了相關(guān)設(shè)備投入(本爐體采用普通耐火材料制作，年產(chǎn)200噸的規(guī)模，生產(chǎn)設(shè)備約200萬(wàn)元，而相同規(guī)模的氮?dú)獗Ｗo(hù)工藝下所需要的設(shè)備達(dá)到1000萬(wàn)元以上)，且維修簡(jiǎn)便；不需要購(gòu)進(jìn)惰性氣體，并且免去了購(gòu)買惰性氣體所需要的裝置和運(yùn)輸費(fèi)用，使生產(chǎn)廠家減少麻煩，并降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本；2、節(jié)約工時(shí)。相比惰性氣體保護(hù)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)程序，本工藝直接裝入爐體，炭化與活化同時(shí)進(jìn)行，從而節(jié)省了時(shí)間，僅需用2 — 4個(gè)小時(shí)(而常規(guī)的炭化4 一 5個(gè)小時(shí)，活化4 一 5個(gè)小時(shí))，減少了 5 — 6個(gè)小時(shí)的工時(shí)。3、炭化活化過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w逐步安全排出，外部空氣無(wú)法進(jìn)入，從而防止活性炭氧化，確保生產(chǎn)安全可靠，性能穩(wěn)定；4、炭化活化過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w逐步緩慢溢出后，即刻在爐膛內(nèi)燃燒，轉(zhuǎn)化為熱量，其一，節(jié)約了能源，減少了燃料運(yùn)行費(fèi)用；其二，避免了氣體進(jìn)入大氣中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；5、工藝條件要求較低，產(chǎn)成品質(zhì)量穩(wěn)定，且高于惰性氣體保護(hù)下生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量(與惰性氣體保護(hù)下生產(chǎn)工藝相比較，本方法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量在同等溫度、時(shí)間條件下，高出20 — 30%，生產(chǎn)成本可減少20%，設(shè)備投入減少50%以上)；6、該生產(chǎn)所采用的熱源如煤氣、液化氣、天然氣、無(wú)煙煤等，來(lái)源廣泛適合各種情況下投入生產(chǎn)。


圖I為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為罐體,2為活化物料,3為罐蓋,4為罐沿,5為護(hù)圈,6為導(dǎo)熱材料。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例
一種超級(jí)電容炭的活化方法，包括選料、混料、活化；包括以下步驟a物料(富碳物料如石油焦、果殼類、樹(shù)脂等)經(jīng)選料、混料后，放入耐酸堿腐蝕的活化容器中，蓋上蓋子；
b在蓋子上及周圍設(shè)置導(dǎo)熱材料(石墨粉、碳化硅顆粒等)，所述的導(dǎo)熱材料耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好，導(dǎo)熱材料使物料與空氣隔離，并可使可燃?xì)怏w導(dǎo)出；C將該活化容器放入燃燒爐內(nèi)，使?fàn)t溫達(dá)到600 - 850°C情況下進(jìn)行活化，3 - 5小時(shí)后?；?；
d取出活化容器，清除導(dǎo)熱材料，即完成物料的活化。所述的活化容器結(jié)構(gòu)如下
采用如圖I所述設(shè)備，罐體I為桶狀，上部開(kāi)口，罐體I通常采用耐酸堿材料制成，罐體I內(nèi)放置有活化物料2，罐體I的開(kāi)口處設(shè)置罐蓋3，在罐體I的上部外側(cè)的圓周上設(shè)置有罐沿4，罐沿4上放置護(hù)圈5，護(hù)圈5是一個(gè)有一定高度(根據(jù)需要設(shè)置，一般高度為30 - 60厘米)而上下開(kāi)口的桶狀圓環(huán)，護(hù)圈5內(nèi)放置有導(dǎo)熱 材料6，導(dǎo)熱材料6將罐蓋3壓住。所述的罐沿4可以設(shè)置環(huán)繞罐體I的環(huán)槽，護(hù)圈5的下部置于環(huán)槽中，從而護(hù)圈5放置于罐沿4上較為穩(wěn)定。其中，a步驟包括以下
A選料，用富碳物質(zhì)(富含高碳物質(zhì))如石油焦、浙青、煤浙青、硬質(zhì)果殼(椰殼、杏殼、桃殼、栗子殼)等為物料(富碳物料)，粉碎到80 - 250目，篩選備用；
B選用活化劑，物料與活化劑的重量比為I :2. 5 — 4. 0，活化劑濃度為30 - 50%，活化劑可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、氯化鉀、高錳酸鉀、過(guò)氧化鉀中的一種或幾種所組成的混合物；其中優(yōu)選氫氧化鈉、氫氧化鉀；
C混料，將活化劑與物料攪拌均勻，放置2 — 4小時(shí)備用，使活化劑充分滲透于物料中。本發(fā)明所述的活化之后，再依次出爐降溫，經(jīng)水洗、烘干、粉碎、包裝即可。經(jīng)檢測(cè)，采取實(shí)施例所述工藝生產(chǎn)的活性炭比表面積高達(dá)2800 - 3200m2/g,中孔發(fā)達(dá)，平均孔徑尺寸I. 6 — 2. 6nm，亞甲基蘭在28 — 32mL，碘吸附值2300 — 2600mg/g，鐵鹽60ppm，重金屬15ppm，灰份O. I — O. 3%，特別是比電容量指標(biāo)可達(dá)260 — 320F/g。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于包括以下步驟a物料經(jīng)選料、混料后，放入耐酸堿腐蝕的活化容器中，蓋上蓋子山在蓋子上及周圍設(shè)置導(dǎo)熱材料，所述的導(dǎo)熱材料耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好，導(dǎo)熱材料使物料與空氣隔離，并可使可燃?xì)怏w導(dǎo)出；c將該活化容器放入燃燒爐內(nèi)，使?fàn)t溫達(dá)到600 - 850°C情況下進(jìn)行活化，3 — 5小時(shí)后?；?；d取出活化容器，清除導(dǎo)熱材料，即完成物料的活化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述的選料、混料包括以下步驟a選料指選擇物料粒徑80 - 250目備用；b混料指按重量比物料活化劑=I 2.5 — 4. O的比例，向物料中加入活化劑，拌勻，活化劑的濃度為30 — 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述的活化容器的結(jié)構(gòu)是罐體為桶狀，上部開(kāi)口，罐體內(nèi)放置活化物料，罐體的開(kāi)口處設(shè)置罐蓋，在罐體的上部外側(cè)的圓周上設(shè)置有罐沿，罐沿上放置護(hù)圈，護(hù)圈內(nèi)可放置導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料將罐蓋壓住。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述罐沿設(shè)置環(huán)繞罐體的環(huán)槽，護(hù)圈的下部可放置于環(huán)槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述護(hù)圈為一個(gè)有一定高度而上下開(kāi)口的桶狀圓環(huán)，護(hù)圈高度為30 - 60厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述活化劑指氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、氯化鉀、高錳酸鉀、過(guò)氧化鉀中的一種或幾種所組成的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述活化劑指氫氧化鉀或/和氫氧化鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述導(dǎo)熱材料為石墨或碳化硅或氧化鋁或氮化硅或碳化鎢之一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的超級(jí)電容炭的活化方法，其特征在于所述導(dǎo)熱材料為石墨粉或碳化硅顆?；蜓趸X粉或氮化硅粉或碳化鎢粉之一種。
全文摘要
一種超級(jí)電容炭的活化方法，涉及活性炭生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟a物料經(jīng)選料、混料后，放入耐酸堿腐蝕的活化容器中，蓋上蓋子；b在蓋子上及周圍設(shè)置導(dǎo)熱材料，所述的導(dǎo)熱材料耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好，導(dǎo)熱材料使物料與空氣隔離，并可使可燃?xì)怏w導(dǎo)出；c將該活化容器放入燃燒爐內(nèi)，使?fàn)t溫達(dá)到600－850℃情況下進(jìn)行活化，3－5小時(shí)后?；?；d取出活化容器，清除導(dǎo)熱材料，即完成物料的活化。本發(fā)明的有益效果是不用惰性氣體保護(hù)，減少了相關(guān)設(shè)備投入，運(yùn)行成本低；可燃?xì)怏w逐步緩慢溢出后，即刻在爐膛內(nèi)燃燒，轉(zhuǎn)化為熱量，其一，節(jié)約了能源，減少了燃料運(yùn)行費(fèi)用；其二，避免了氣體進(jìn)入大氣中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
文檔編號(hào)C01B31/12GK102849736SQ20121035794
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者李廣朝, 申國(guó)科, 李修強(qiáng), 李松巖 申請(qǐng)人:滑縣大潮林物產(chǎn)有限責(zé)任公司