一種煤瀝青制備中間相瀝青的方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[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點，是生產針狀焦、碳纖維、碳電極材料前驅體等的主要原料。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重要，傳統方法資源利用率低下，大力開發煤瀝青綜合利用，可滿足市場需求，避免資源浪費，提供優質產品，產業化前景值得期待。
[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成的向列型液晶物質。優質可紡中間相瀝青具有中間相含量高、分子量分布窄、含烷基側鏈和環烷基團、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，需對煤瀝青進行預處理或改性處理，以脫除灰分、雜元素和控制原料結構及分子量分布，因此衍生出很多煤瀝青預處理方法，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處理方法。
【發明內容】
[0004]本發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預處理I?6h;
(2)按煤瀝青與萃取溶劑的質量比為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移到離心機中分離出上層清液；
(4)將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；
(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點。
[0011]本發明具有如下優點:
經過360?400°C加熱預處理，使得富含硫、氮和氧等活性元素的分子迅速反應生成大分子基團，經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的輕組分，進而得到芳香度高、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，發生熱聚合反應，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質前驅體，整個工藝流程相對簡單，操作方便安全，充分發揮了煤瀝青的價值，提高了資源的利用率。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例進一步敘述本發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加熱預處理6h ;洗油和煤瀝青按質量比3:1混合，加熱攪拌溶解1min ;將上述產物迅速轉移到離心機中，在65°C、離心分離機的轉速為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，將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應釜中，在惰性氣體保護下，先將反應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加熱預處理4h ;洗油和煤瀝青按質量比4.5:1混合，加熱攪拌溶解20min ;將上述產物迅速轉移到離心機中，在70°C、離心分離機的轉速為3500r/min條件下離心分離上層清液；在190°C、壓力為-0.094Mpa條件下，將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應釜中，在惰性氣體保護下，先將反應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加熱預處理3h ;洗油和煤瀝青按質量比6:1混合，加熱攪拌溶解30min ;將上述產物迅速轉移到離心機中，在75°C、離心分離機的轉速為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，將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應釜中，在惰性氣體保護下，先將反應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加熱預處理2h ;洗油和煤瀝青按質量比8:1混合，加熱攪拌溶解40min ;將上述產物迅速轉移到離心機中，在85°C、離心分離機的轉速為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，將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應釜中，在惰性氣體保護下，先將反應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加熱預處理0.5h ;洗油和煤瀝青按質量比10:1混合，加熱攪拌溶解60min ;將上述產物迅速轉移到離心機中，在90°C、離心分離機的轉速為6000r/min條件下離心分離上層清液；在220°C、壓力為-0.09Mpa條件下，將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青；將所得精制瀝青加入高壓反應釜中，在惰性氣體保護下，先將反應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預處理I?6h; (2)按煤瀝青與萃取溶劑的質量比為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移到離心機中分離出上層清液； (4)將所得上層清液進行減壓蒸餾，所得產物即為精制瀝青； (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，離心分離機的轉速為2500?6000r/min。
4.如權利要求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℃預處理1～6h，將煤瀝青加入萃取溶劑中溶解后迅速轉移到離心機中分離出上層清液，將所得上層清液進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點。
【IPC分類】C10C3-00
【公開號】CN104789248
【申請號】CN201510194361
【發明人】劉犇, 趙紅超, 李香粉, 張興華, 郭全貴
【申請人】中國科學院山西煤炭化學研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月23日