[發明專利]一種利用煤直接液化殘渣制備的瀝青基碳纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 200910087907.5
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101591819A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 朱偉平;岳國
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司
• 主分類號: D01F9/15
• 分類號: D01F9/15
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司
• 代理人: 王昭林;劉東方

技術領域

本發明涉及一種瀝青基碳纖維及其制備方法，具體涉及一種以煤炭 直接液化產生的殘渣為原料制備而成的瀝青基碳纖維及其制備方法。

背景技術

能源是國民經濟發展的基礎，而石油則是國民經濟發展的命脈。隨 著我國國民經濟的快速發展，帶動了國內石油石化產品需求較強勁的增 長，而國內石油遠遠無法滿足需求，從而導致國家石油進口量與年俱增， 一方面國家每年需要消耗大量資金用于進口石油、另一方面由于原油的 緊張和供應的不確定性也嚴重威脅我國國民經濟穩定快速的發展。“富 煤、貧油、少氣”的能源結構現狀、持續迅猛增長的石油需求以及可持 續發展的要求決定了我國必須走自主開發石油替代和新型能源之路，我 們可以充分利用我國煤炭資源豐富的實際情況，大力發展煤炭液化技術， 這樣做一方面可以減少對國外原油的過度依賴，為我國國民經濟的快速、 穩定和可持續發展提供保證；另一方面可以解決我國石油資源短缺、優 化能源結構，增強國家能源戰略物資儲備能力以應對石油的日益短缺， 同時也可以提高煤炭資源利用率、減輕燃煤污染，保護環境。為此，煤 直接液化技術產業化現已列入國家“十一五”計劃乃至未來中長期能源 建設的一項戰略任務。通過直接液化使煤轉化成油，是解決我國石油短 缺重要途徑之一。

煤直接液化技術是通過高溫、高壓和加氫，在催化劑作用下將固體 煤直接轉化成清潔的便于運輸和可以使用的液體燃料(汽油、柴油、航空 煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。

然而，在煤炭直接液化的過程中，除了得到所需要的汽油、柴油等 液體產品之外，還產生了占原料煤總量20％～30％的主要副產物——煤 直接液化殘渣，如此多的殘渣量對液化過程的熱效率和經濟性必將產生 很大的影響，如何對其進行綜合加工利用，提取出有價值的產品、提高 企業經濟效益是與煤炭直接液化生產密切相關的重要課題。

煤直接液化殘渣是一種高炭、高灰、高硫的混合物，外觀是瀝青狀 的固體，其主體是由煤液化過程產生的瀝青類物質、部分重質油、原料 煤中未轉化的煤、煤中的無機礦物質以及外加的煤液化催化劑組成，灰 分和催化劑含量約占煤液化殘渣總量的20％左右。煤直接液化殘渣在溫 度升到軟化點(180℃左右)以上就能流動，發熱量在25MJ/kg左右。由 于目前世界上還沒有煤直接液化大規模工業化生產裝置正式投入生產， 而且這種殘渣是以往的石油加工和煤炭化工所均未遇見的特殊產物，對 殘渣的基本性質和加工利用以往研究比較少。

目前開發或正在開發的煤直接液化殘渣的利用途經主要有：作為燃 料直接在鍋爐和窯爐中燃燒以提供能量；利用分離方法將液化殘渣中瀝 青質的重質有機物分離出來生產高附加值的瀝青改性劑；利用氣化技術 制備合成氣和氫氣；將煤直接液化殘渣進行干餾處理回收殘渣中的油， 以提高液體產品的收率。

碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊、熱膨脹系 數接近于零、低密度、導電性能好等獨特的性能，廣泛應用于航天、航 空、軍工、汽車、醫療、化工、建筑、文化體育用品等領域。按所使用 的原料分類，碳纖維可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、膠粘基 碳纖維和酚醛樹脂碳纖維等。目前，碳纖維產品主要為聚丙烯腈基碳纖 維和瀝青基碳纖維，其它碳纖維很少，其中聚丙烯腈基碳纖維產量約占 70％，而瀝青基碳纖維約占30％。由于瀝青基碳纖維原料來源廣泛、生產 成本較低、價格約為聚丙烯腈基碳纖維的1/3～1/4、碳收率高、剛性好 而且應用前景廣闊等特點為開發瀝青基碳纖維的發展提供良好的機遇。

有關煤炭直接液化殘渣利用的主要文獻有：CN?1827697A、CN 1807715A、Fuel?Processing?Technology(2000，62：109-118)、煤炭轉 化(2001，24(1)：15-19)、燃燒科學與技術(2006，12(4)：295-299)、 燃料化學學報(2007，35(1)：109-112)等，但目前還尚未文獻報道以 煤炭直接液化殘渣為原料制備瀝青基碳纖維的方法。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種以煤直接液化殘渣為原料制備的瀝 青基碳纖維及其制備方法，本發明所述以煤直接液化殘渣為原料制備瀝 青基碳纖維的方法包括：