一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種中間相瀝青的制備方法，具體而言涉及一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤瀝青全稱為煤焦油瀝青，是煤焦油蒸餾的殘留物，具有資源豐富、價格低廉、含碳量高和易石墨化等優(yōu)點，是生產(chǎn)針狀焦、碳纖維、碳電極材料前驅(qū)體等的主要原料。目前，煤瀝青資源的加工利用水平和效益對整個煤焦油加工來說至關(guān)重要，傳統(tǒng)方法資源利用率低下，大力開發(fā)煤瀝青綜合利用，可滿足市場需求，避免資源浪費，提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)化前景值得期待。
[0003]中間相瀝青是以煤焦油瀝青、石油瀝青和純芳烴化合物及其衍生物為原料，通過前期調(diào)制和熱處理催化縮合而形成平均分子量為400到幾千的圓盤狀或者棒狀分子構(gòu)成的向列型液晶物質(zhì)。優(yōu)質(zhì)可紡中間相瀝青具有中間相含量高、分子量分布窄、含烷基側(cè)鏈和環(huán)烷基團、雜元素及灰分含量低等特點。以煤瀝青直接縮聚合成中間相瀝青不能完全滿足上述要求，需對煤瀝青進(jìn)行預(yù)處理或改性處理，以脫除灰分、雜元素和控制原料結(jié)構(gòu)及分子量分布，因此衍生出很多煤瀝青預(yù)處理方法，例如超臨界抽提法、加氫還原法、靜置沉降法、熱熔過濾法和溶劑-離心法等。超臨界抽提法和加氫還原法能耗較大、操作風(fēng)險高；靜置沉降分離法耗時長、凈化效果差；熱溶過濾速率慢，溶劑消耗量大，運行費用高；而溶劑-離心法易于連續(xù)化、工藝簡單，而且QI的脫除效率高，所以選取溶劑-離心法作為煤瀝青預(yù)處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，以解決煤瀝青的高值利用，并能夠有效的降低原料中的灰分，提升中間相瀝青的性能。
[0005]本發(fā)明制備方法包括如下步驟:
(1)將煤瀝青在惰性氣體保護下，于360°C?400°C預(yù)處理I?6h;
(2)按煤瀝青與萃取溶劑的質(zhì)量比為1:(3?10)，將煤瀝青加入萃取溶劑中溶解，加熱攪拌10?60min ；
(3)將上述混合物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中分離出上層清液；
(4)將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；
(5)在惰性氣體保護下，先將精制瀝青從室溫快速升至300°C，然后以0.5?3°C /min的升溫速率升至410°C?440°C，初始壓力為0.1?3.0MPa恒溫4?20h，再以0.05?0.8m3/h流量通入惰性氣體吹掃0.5?3h，即可制得中間相瀝青。
[0006]如上所述的步驟(2)中萃取溶劑為洗油或2#溶劑油。
[0007]如上所述的步驟(3)中離心分離溫度65?95°C，離心分離機的轉(zhuǎn)速為2500?6000r/min。
[0008]如上所述的步驟(4)中減壓蒸餾溫度180?220°C，壓力為-0.09?-0.1Mpa0
[0009]如上所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
[0010]本發(fā)明制備的中間相瀝青具有灰分低于100ppm (采用GB/T2295-2008測得)、雜元素含量少(采用ICP測得)、軟化點適中和中間相含量高等優(yōu)點。
[0011]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
經(jīng)過360?400°C加熱預(yù)處理，使得富含硫、氮和氧等活性元素的分子迅速反應(yīng)生成大分子基團，經(jīng)過溶劑溶解離心分離上層液體，去除富含硫、氮和氧等活性元素的大分子基團，再通過減壓蒸餾去除不反應(yīng)的輕組分，進(jìn)而得到芳香度高、分子量分布窄、雜元素含量少和灰分低的精制瀝青；在溫度為410°C?440°C的惰性氣體保護下，初始壓力為0.1?
3.0MPa恒溫4?20h，發(fā)生熱聚合反應(yīng)，形成中間相小球并均勻生長，再通入惰性氣體吹掃0.5?3h，得到廣域流線型的可紡中間相瀝青。本發(fā)明制備灰分低、雜元素含量少、軟化點適中和中間相含量高的中間相瀝青，作為各種碳素材料的優(yōu)質(zhì)前驅(qū)體，整個工藝流程相對簡單，操作方便安全，充分發(fā)揮了煤瀝青的價值，提高了資源的利用率。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明所提供的一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法。
[0013]實施例1:
將煤瀝青在氮氣保護下，360°C加熱預(yù)處理6h ;洗油和煤瀝青按質(zhì)量比3:1混合，加熱攪拌溶解1min ;將上述產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中，在65°C、離心分離機的轉(zhuǎn)速為2500 r/min條件下離心分離上層清液；在180°C、壓力為-0.095Mpa條件下，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護下，先將反應(yīng)溫度從室溫快速升至300°C，然后以0.5°C /min的升溫速率升至410°C，初始壓力為3MPa恒溫20h，再以0.05m3/h流量通入惰性氣體吹掃3h，最終制得灰分為100ppm(采用GB/T2295-2008測得)、軟化點為275°C、雜元素(S、N、O)的含量為496ppm (采用ICP測得)、中間相含量為95% (采用偏光顯微鏡測得)的中間相瀝青。
[0014]實施例2:
將煤瀝青在氮氣保護下，370°C加熱預(yù)處理4h ;洗油和煤瀝青按質(zhì)量比4.5:1混合，加熱攪拌溶解20min ;將上述產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中，在70°C、離心分離機的轉(zhuǎn)速為3500r/min條件下離心分離上層清液；在190°C、壓力為-0.094Mpa條件下，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護下，先將反應(yīng)溫度從室溫快速升至300°C，然后以1°C /min的升溫速率升至420°C，初始壓力為2.5MPa恒溫16h，再以0.lm3/h流量通入惰性氣體吹掃2h，最終制得灰分為856ppm(采用GB/T2295-2008測得)、軟化點為279°C、雜元素(S、N、O)的含量為452ppm (采用ICP測得)、中間相含量為100% (采用偏光顯微鏡測得)的中間相瀝青。
[0015]實施例3:
將煤瀝青在氮氣保護下，380°C加熱預(yù)處理3h ;洗油和煤瀝青按質(zhì)量比6:1混合，加熱攪拌溶解30min ;將上述產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中，在75°C、離心分離機的轉(zhuǎn)速為4000 r/min條件下離心分離上層清液；在200°C、壓力為-0.092Mpa條件下，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護下，先將反應(yīng)溫度從室溫快速升至300°C，然后以1.5°C /min的升溫速率升至420°C，初始壓力為2MPa恒溫12h，再以0.3m3/h流量通入惰性氣體吹掃1.5h，最終制得灰分為730ppm(采用GB/T2295-2008測得)、軟化點為283°C、雜元素(S、N、O)的含量為424ppm (采用ICP測得)、中間相含量為100% (采用偏光顯微鏡測得)的中間相瀝青。
[0016]實施例4:
將煤瀝青在氮氣保護下，390°C加熱預(yù)處理2h ;洗油和煤瀝青按質(zhì)量比8:1混合，加熱攪拌溶解40min ;將上述產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中，在85°C、離心分離機的轉(zhuǎn)速為4500 r/min條件下離心分離上層清液；在210°0、壓力為-0.091Mpa條件下，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護下，先將反應(yīng)溫度從室溫快速升至300°C，然后以2°C /min的升溫速率升至430°C，初始壓力為IMPa恒溫8h，再以0.5m3/h流量通入惰性氣體吹掃lh，最終制得灰分為560ppm(采用GB/T2295-2008測得)、軟化點為285°C、雜元素(S、N、0)的含量為390ppm (采用ICP測得)、中間相含量為95% (采用偏光顯微鏡測得)的中間相瀝青。
[0017]實施例5:
將煤瀝青在氮氣保護下，400°C加熱預(yù)處理0.5h ;洗油和煤瀝青按質(zhì)量比10:1混合，加熱攪拌溶解60min ;將上述產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中，在90°C、離心分離機的轉(zhuǎn)速為6000r/min條件下離心分離上層清液；在220°C、壓力為-0.09Mpa條件下，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護下，先將反應(yīng)溫度從室溫快速升至300°C，然后以3°C /min的升溫速率升至440°C，初始壓力為0.1MPa恒溫4h，再以0.8mVh流量通入惰性氣體吹掃0.5h，最終制得灰分為420ppm(采用GB/T2295-2008測得)、軟化點為290°C、雜元素(S、N、O)的含量為360ppm (采用ICP測得)、中間相含量為90% (采用偏光顯微鏡測得)的中間相瀝青。
【主權(quán)項】
1.一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將煤瀝青在惰性氣體保護下，于360°C?400°C預(yù)處理I?6h; (2)按煤瀝青與萃取溶劑的質(zhì)量比為1:(3?10)，將煤瀝青加入萃取溶劑中溶解，加熱攪拌10?60min ； (3)將上述混合物迅速轉(zhuǎn)移到離心機中分離出上層清液； (4)將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾，所得產(chǎn)物即為精制瀝青； (5)在惰性氣體保護下，先將精制瀝青從室溫快速升至300°C，然后以0.5?3°C /min的升溫速率升至410°C?440°C，初始壓力為0.1?3.0MPa恒溫4?20h，再以0.05?0.8m3/h流量通入惰性氣體吹掃0.5?3h，即可制得中間相瀝青。
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，其特征在于所述的步驟(2)中萃取溶劑為洗油或2#溶劑油。
3.如權(quán)利要求1所述的一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，其特征在于所述的步驟(3)中離心分離溫度65?95°C，離心分離機的轉(zhuǎn)速為2500?6000r/min。
4.如權(quán)利要求1所述的一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，其特征在于所述的步驟(4)中減壓蒸餾溫度180?220°C，壓力為-0.09?-0.1Mpa0
5.如權(quán)利要求1所述的一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法，其特征在于所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
【專利摘要】一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法是將煤瀝青于360℃～400℃預(yù)處理1～6h，將煤瀝青加入萃取溶劑中溶解后迅速轉(zhuǎn)移到離心機中分離出上層清液，將所得上層清液進(jìn)行減壓蒸餾后在惰性氣體保護下，先從室溫快速升至300℃，然后以0.5～3℃ /min的升溫速率升至410℃～440℃，初始壓力為0.1～3.0MPa恒溫4～20h，再以0.05～0.8 m3/h流量通入惰性氣體吹掃0.5～3h，即可制得中間相瀝青。本發(fā)明具有解決煤瀝青的高值利用，并能夠有效的降低原料中的灰分，提升中間相瀝青的性能的優(yōu)點。
【IPC分類】C10C3-00
【公開號】CN104789248
【申請?zhí)枴緾N201510194361
【發(fā)明人】劉犇, 趙紅超, 李香粉, 張興華, 郭全貴
【申請人】中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月23日