[發明專利]由高溫煤焦油或煤焦油瀝青的富碳殘渣制備增碳劑的方法

有效

• 申請號: 201210009287.5
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN103205530B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 趙宏美;邱介山;蕭錦誠;肖南
• 申請（專利權）人: 易高環保能源研究院有限公司;大連理工大學
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C22B1/00
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙)11269
• 代理人: 甘玲

技術領域

本發明涉及新型碳素材料領域，具體地，涉及一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青的富碳殘渣制備增碳劑的方法。

背景技術

中國是世界焦炭生產大國，統計資料顯示2010年焦炭產量38800萬噸，占世界焦炭產量60％。煤焦油資源豐富，從煉焦煤氣中回收的煤焦油產量1800萬噸。

中國高溫煤焦油加工技術路線基本是以焦油蒸餾加工輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、瀝青的線路，產品數量單一。近年來，隨著30萬噸規模煤焦油加工項目的實施，其精制化學產品的數量不斷增加，但瀝青由于含有喹啉不溶物(QI)只能生產附加值低的中溫瀝青、改質瀝青、瀝青焦等產品，瀝青的價值沒有得到體現，造成項目整體產品附加值低，效益不理想。

隨著對新材料的需求不斷提高，尤其在高級碳素材料的需求迅速擴大，低QI凈化煤焦油瀝青可廣泛應用于針狀焦、浸漬瀝青、高質量粘結劑瀝青，也是合成中間相瀝青的重要原料，煤焦油加工生產凈化瀝青是改變煤焦油加工項目經濟性的主要因素。

目前煤焦油或煤焦油瀝青脫除的QI沒有得到合理的利用，往往被認為是一種難以利用的固體廢渣，較好的情況是作為廢渣摻混至煉焦煤中煉焦處理。

煤焦油中QI的分離主要方法包括加壓化學共聚法、添加劑法、加壓加熱過濾法、真空過濾法、離心分離法以及溶劑法等。這其中以溶劑法去除喹啉不溶物效果最佳，且工藝簡單、生產成本低、易于連續化生產。

例如根據美國專利US4116815A、US4127472A介紹，煤焦油或煤焦油瀝青用芳族溶劑和脂族溶劑按不同比例調配時會根據溶劑比例不同形成油區、結晶區、瀝青區、漿區，從而向煤焦油或煤焦油瀝青中添加不同配比芳族溶劑和脂族溶劑可以通過自然沉降的方法脫除煤焦油中的原生QI組分。

中國專利ZL200810038494.7公開了一種利用洗油和煤油配制的混合溶劑脫除煤焦油軟瀝青或中溫煤瀝青喹啉不溶物進而生產浸漬劑瀝青的方法。

李其祥等人對溶劑法制取低QI煤瀝青進行了研究(碳素，1993(4)，32-36)。

薛改鳳等人針對絮凝劑和溶劑性質對煤焦油凈化效果的影響進行了研究(炭素技術，1997(1)17-20)。

但目前的文獻和專利主要工作集中在對溶劑法脫除QI效果以及對凈化煤焦油或凈化煤焦油瀝青的研究上，沒有涉及對脫除的富含QI組分的富碳殘渣的研究及利用問題。研究表明由溶劑法脫除煤焦油或煤焦油瀝青QI獲得的殘渣質量占原料煤焦油總質量的10-20％或煤焦油瀝青總質量的20-30％。這些殘渣主要成分為游離炭以及富含碳元素大分子稠環芳烴組分。無論從改善煤焦油或煤焦油瀝青合成中間相及針狀焦的工藝經濟性的觀點考慮，還是從資源利用和環境保護的角度出發，實現煤焦油或煤焦油瀝青脫除的富含QI組分殘渣的高附加值利用意義深遠。

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青的富碳殘渣制備增碳劑的方法，使得富碳殘渣得到合理的利用，同時獲得用于特種鋼鐵行業的高品質增碳劑。

發明內容

本發明的一個方面提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青的富碳殘渣制備增碳劑的方法，包括將所述富碳殘渣在惰性氣氛條件下，以0.1-5℃/min的升溫速度升溫至600-1100℃，并恒溫0.5-3小時，得到所述增碳劑。

在一些實施方案中，增碳劑的碳含量為95-99wt％。

在一些實施方案中，富碳殘渣是通過將所述高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青溶劑法脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物。

在一些實施方案中，富碳殘渣含灰份0.28-1wt％，揮發份49-55wt％，氮硫含量＜2wt％，喹啉不溶物30-50wt％。

本發明具有如下優點：

(1)提出了一種高溫煤焦油或煤焦油瀝青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳殘渣的利用方法。

(2)本發明獲得的增碳劑含碳量高，雜質含量低。

具體實施方式

具體地，本發明提供一種利用由高溫煤焦油或煤焦油瀝青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳殘渣制備高碳含量增碳劑的方法，該方法的具體步驟說明如下：

本發明所利用的富碳殘渣來源于從高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青脫除的殘渣。優選地，所述的脫除方法包括向高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青中添加一定比例的脂族溶劑和芳族溶劑，在一定溫度下通過離心分離或自然沉降，得到不含或基本不含喹啉不溶物和甲苯不溶物的澄清油和富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。