一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法
【專利說明】一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及焦煤化工技術(shù)領(lǐng)域和新型碳材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著化石燃料的日益枯竭，能源危機以成為全球共同關(guān)注的焦點，為此發(fā)展新能源一度成為各國擺脫經(jīng)濟衰退，搶占未來發(fā)展制高點的重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。在太陽能、風(fēng)能、核能等新能源體系中，鋰離子電池因其能量密度高、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)多樣化以及價格低廉等優(yōu)點成為未來混合動力汽車、空間技術(shù)等高端儲備儲能系統(tǒng)的理想電源。目前，鋰離子電池負極材料主要有中間相碳微球、天然石墨和針狀焦。其中中間相碳微球生產(chǎn)工藝成熟，但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，且性能提升空間有限:雖然天然石墨具有較低的充放電電位和穩(wěn)定的電位平臺，但充電過程中，隨著熔劑化鋰離子的嵌入，石墨層容易發(fā)生脫離，導(dǎo)致循環(huán)性能逐漸降低。針狀焦作為一種新型碳材料，因其易于石墨化、導(dǎo)電率高、價格低廉、灰分低等優(yōu)異特性，逐漸成為一種優(yōu)質(zhì)的鋰離子電池負極材料。但其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
[0004]石墨電極是電爐煉鋼不可缺少的基本材料之一，它的生產(chǎn)和發(fā)展主要取決于電爐煉鋼的發(fā)展.日前國際上針狀焦生產(chǎn)專利技術(shù)很多，質(zhì)量差別很大。隨著我國電爐煉鋼朝著高功率、超高功率、強化冶煉和大型化方向發(fā)展，市場需要大批量的優(yōu)質(zhì)針狀焦，但針狀焦生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，因而市場上需要一種中間相瀝青焦代替針狀焦。而中間相瀝青焦的生產(chǎn)工藝主要是熱聚合工藝和碳化工藝實現(xiàn)的，工藝簡單，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
[0005]申請?zhí)枮镃N8610067.5的專利，公開了煤系針狀焦的一種新型制取方法，該方法是以煤焦油或煤焦油瀝青及其餾份為原料，進行加熱和真空閃蒸處理，提取中沸點餾份得到純凈原料，再經(jīng)過熱縮聚制得適宜中間相小球生長的縮聚瀝青，然后在進行延遲焦化處理得到煤系針狀焦，但該方法有明顯的缺點是產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)高，不能完全滿足制造超高功率石墨電極的技術(shù)要求。
[0006]申請?zhí)枮镃N1304974A的專利，公開了一種針狀焦的制備方法，該方法是以煤焦油或煤焦油瀝青為原料，經(jīng)過真空閃蒸處理除去喹啉不溶物，得到閃蒸油，將閃蒸油與石油組分按閃蒸油一定重量比混合，在380-450 °C、0-2.0MPa壓力下進行熱聚合反應(yīng)，得到聚合油:提取中沸點餾份得到純凈原料，再經(jīng)過熱縮聚制得適宜中間相小球生長的縮聚瀝青，然后在進行延遲焦化處理得到煤系針狀焦，但該方法有明顯的缺點是產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)高，不能完全滿足制造超尚功率石墨電極的技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種設(shè)計合理、熱聚合收率高、炭化效率高且產(chǎn)品各項異性度高和結(jié)焦值高的中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法。
[0008]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案是:
一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(1)熱聚合反應(yīng):將采用高純度浸漬劑瀝青為原料，加入到反應(yīng)聚合釜中，并連續(xù)不斷地通入氮氣，在通入氮氣中進行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為400?1000r/min，在350?480 °C條件下進行熱聚合，聚合時間為5?30h，進行聚合反應(yīng)即可得到中間相瀝青；
(2)炭化處理:將熱聚合后的中間相瀝青加入到焦化塔中，在550?1000°C進行炭化，制得中間相瀝青焦。
[0009]所述步驟(I)中所使用的高純度浸漬劑瀝青是低QI高純度浸漬劑瀝青，低QI高純度浸漬劑瀝青的QI < 0.5%，軟化點在85?90°C，結(jié)焦值2 47%，TI > 13%。
[0010]所述中間產(chǎn)物中間相瀝青的各指標在結(jié)焦值在80?90%，揮發(fā)分在17?25%，灰分在< 0.03%，喹啉不溶物S 65%，甲苯不溶物S 76%，各向異性度2 85%。
[0011]所述中間相瀝青焦的指標在結(jié)焦值在之98%，揮發(fā)分在<2%，灰分在< 0.5%，真密度在2 1.9，各向異性度2 85%，石墨化后石墨化度在94.85%。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:設(shè)計合理，其采用高純度低QI浸漬劑瀝青作為原料進行熱聚合處理和炭化處理，生產(chǎn)得到的中間相瀝青焦的指標在結(jié)焦值在2 98%，揮發(fā)分在<2%，灰分在< 0.5%，真密度在? 1.9，各向異性度? 85%，石墨化后石墨化度在94.85%-94.95%，而且雜質(zhì)含量少、純度高、生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)能環(huán)保、可廣泛用于鋰離子電池負極材料和人造石墨的生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例1制備得到中間相瀝青的偏光圖；
圖2是本發(fā)明實施例1制備得到中間相瀝青焦的偏光圖；
圖3是本發(fā)明實施例2制備得到中間相瀝青的偏光圖；
圖4是本發(fā)明實施例2制備得到中間相瀝青焦的偏光圖；
圖5是本發(fā)明實施例3制備得到中間相瀝青的偏光圖；
圖6是本發(fā)明實施例3制備得到中間相瀝青焦的偏光圖；
圖7是本發(fā)明實施例4制備得到中間相瀝青的偏光圖；
圖8是本發(fā)明實施例4制備得到中間相瀝青焦的偏光圖；
圖9是本發(fā)明實施例5制備得到中間相瀝青的偏光圖；
圖10是本發(fā)明實施例5制備得到中間相瀝青焦的偏光圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0015]實施例1，本【具體實施方式】所述的一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:將采用高純度浸漬劑瀝青為原料，加入到反應(yīng)聚合釜中，并連續(xù)不斷地通入氮氣，在通入氮氣中進行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為400?lOOOr/min，在400 V條件下進行熱聚合，聚合時間為25h，得到中間相瀝青，軟化點為240°C;然后將聚合后得到的中間相瀝青加入到焦化塔中，在600°C進行碳化，制得中間相瀝青焦。
[0016]所得中間相瀝青焦的各指標在結(jié)焦值在98%，揮發(fā)分在2%，灰分在0.5%，真密度在1.9，各向異性度85%，石墨化后石墨化度在94.85%，達到產(chǎn)品預(yù)計標準。
[0017]所述的攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min。
[0018]所述的攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min。
[0019]實施例2，本【具體實施方式】所述的一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:將采用高純度浸漬劑瀝青為原料，加入到反應(yīng)聚合釜中，并連續(xù)不斷地通入氮氣，在通入氮氣中進行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為400?lOOOr/min，在410°C條件下進行熱聚合，聚合時間為20h，得到中間相瀝青，軟化點為240°C;然后將聚合后得到的中間相瀝青加入到焦化塔中，在700 0C進行碳化，制得各向異性中間相瀝青焦。
[0020]所得中間相瀝青焦的各指標在結(jié)焦值在98.3%，揮發(fā)分在1.9%，灰分在0.5%，真密度在1.95，各向異性度86%，石墨化后石墨化度在94.90%，達到產(chǎn)品預(yù)計標準。
[0021 ] 所述的攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min。
[0022]所述的攪拌轉(zhuǎn)速為700r/min。
[0023]實施例3，本【具體實施方式】所述的一種中間相瀝青焦的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:將采用高純度浸漬劑瀝青為原料，加入到反應(yīng)聚合釜中，并連續(xù)不斷地通入氮氣，在通入氮氣中進行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為400?lOOOr/min，在420 V條件下進行熱聚合，聚合時間為15h，得到中間相瀝青，軟化點為245°C;然后將聚合后得到的中間相瀝青加入到焦化塔中，在600°C進行碳化，制得中間相瀝青焦。
[0024]所得中間相