KOH活化法所制高比表面积活性炭微孔结构发达、吸附容量大,在燃料气存储、气体分离、催化反应及双电层电容器等方面具有巨大的应用前景。石油焦为炼油厂的副产物,其资源比较丰富,且其碳含量高(80wt%以上),灰分及挥发份含量低,是制备性能优良的活性炭的优良原料。但由于石油焦结晶度高,结构较为致密,活化比较困难,通常在惰性气氛下采用高碱焦比(KOH/石油焦质量比大于3：1)进行活化成孔。过高的碱焦比带来一系列问题,包括高碱耗、高污染、高成本,以及设备腐蚀、安全隐患等,从而制约了其开发与应用。在国内,KOH活化法制备石油焦基高比表面积活性炭技术多处于间歇式小试阶段,生产效率低,无法实现规模化生产。因此,开发一种连续化生产,碱用量较低,产品性能优良的石油焦生产活性炭的工艺技术及装备成为迫切需要解决的问题。基于此,本文着重开展了以下几方面的研究：1.以实验室管式活化反应器为平台,以辽化石油焦为原料,以KOH为活化剂,通过在载气N2中引入活性气体H2制备出高比表面积活性炭。在活化过程中引入H2条件下,对碱焦比、活化温度、活化时间、载气中H2含量及石油焦粒度对活性炭孔隙结构及收率的影响进行了系统的考察。研究发现：(1)无论是在N2气氛下还是在N2+H2气氛下,碱焦比、活化温度、活化时间、载气中H2含量及石油焦粒度都会影响活性炭产品性能。(2)当碱焦比为2：1、活化温度为780℃、活化时间为60min、原料粒度为小于150μm以及载气中的H2含量为30%时,制备出的活性炭比表面积和孔容分别高达2477m2/g和1.10cm3/g。与在相同的条件下,未引入H2时制得的活性炭相比,比表面积和孔容分别提高了约500m2/g和0.25cm3/g。2.通过在N2及N2+H2气氛对石油焦进行热处理,研究了载气中的H2在石油焦炭化过程中的作用。在载气引入H2有利于脱除石油焦表面的杂原子基团,从而使其炭化产物有着更低的氮、硫、氧元素含量,同时,H2又会与因脱除表面基团而形成的活性位发生化学吸附作用,形成-CH2-及芳环=CH-基团。3.在N2及N2+H2气氛下进行KOH活化石油焦,通过分析其尾气中的H2含量、水蒸气的产生量、所制活性炭的元素组成及活化过程中钾单质的产量,研究了载气中H2在活化过程中的作用机理。活化过程中H2的引入会与石油焦表面官能团发生反应,造成尾气中H2的产生量减少,同时由于其与表面含氧官能团的作用,使活化过程的水的产生量增加。H2与石油焦表面杂原子基团作用所形成的-CH2-及芳环=CH-基团可作为活性位参与活化反应。活性位数量的增加,促进了活化反应的进行,同时产生的钾单质的量也进步增加,进一步促进了钾单质的插层活化作用。4.采用经过HCl+HF进行脱灰处理过的石油焦为原料,在N2及N2+H2气氛下进行活化时发现,石油焦原料的灰分对H2活化几乎不起任何作用。采用不同表面性质的原料在N2及N2+H2气氛下进行活化时发现,当采用石墨为原料时,引入H2进行活化对孔隙结构的发展几乎不起任何作用,而采用其它含有一定量杂原子的原料进行活化时,引入H2对活性炭孔隙结构的发展均起着明显的促进作用。通过在活化过程中引入水蒸气活化实验发现,在引入H2进行活化时各个温度段多产生的水的量对最终活性炭的孔结构的发展并未产生明显的影响。5.将N2及N2+H2气氛下所制活性炭应用于双电层电极材料,研究其电化学性能。当碱焦比为3：1、活化温度为780℃、活化时间为60min、原料粒度为小于150μm时,在载气引入30%的H2能够制备出比表面积及孔容分别高达2824m2/g和1.56cm3/g的活性炭。与在相同的条件下,未引入H2时制得的活性炭相比,比表面积、总孔容及中孔孔容分别提高了约400m2/g、0.40cm3/g和0.25cm3/g。将所制活性炭应用于双电层电容器电极材料,在所考察的扫描速率下,N2+H2气氛下所制活性炭电极材料的质量比电容均明显大于N2气氛下所制活性炭电极材料。6.针对KOH活化的特点,构建由原料/KOH混合脱水、连续活化反应单元和钾脱插及转化单元三个主要部分串联的连续活化反应体系,并完成了连续活化反应装置的设计、建造及调试。采用该炉进行连续活化试验,所制活性炭性能已接近于固定床管式活化炉所制活性炭产品性能。通过对不同批次的活性炭孔结构分析可以看出,采用该炉制备的活性炭性能具有较好的稳定性。