碳分子筛(Carbon molecular sieve,简称CMS)是一种高效空分富氮产品,在冶金、化工、环保和食品等领域具有广泛的应用价值。本文以焦化厂剩余污泥为原料,通过添加煤焦油沥青和高温煤焦油等粘结剂,经过混合、挤压成型、炭化和孔隙调控工艺过程制备出粒状碳分子筛。实验研究了炭化条件、添加剂种类及添加量、液相浸渍条件以及气相沉积条件等对碳分子筛空分性能的影响。实验结果表明,炭化终温750℃,升温速率6℃/min,恒温时间40min时,可以制备出空分富氮体积浓度达到86.49%的CMS。在淀粉和中温沥青添加量分别为15%和10%wt时,制备的碳分子筛具相对较好的空分性能,富氮浓度可达90.48%。采用液相浸渍可以有效提高CMS对空气的分离性能。当浸渍含高温煤焦油3%的苯溶液时,浸渍3h再炭化得到的CMS对空气具有较高的分离空分性能,富氮浓度达到92.78%。在此基础上,采用化学气相沉积法对碳分子筛孔隙进行调孔可以进一步提高CMS的空分性能,实验讨论了堵孔剂用量、热处理温度及时间对CMS空分性能的影响。结果表明,按碳分子筛的质量通入6%的苯溶剂,在热解温度750℃,恒温时间为60min时,制备的碳分子筛空分富氮浓度达到95.23%。同时实验探讨了在化学气相沉积时通入氢气,以及担载含铁化合物对碳分子筛空分性能的影响规律。