[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)通用級碳纖維的高軟化點瀝青的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210102748.3
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103361096A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單長春;張秀云;侯文杰;金潔;嚴天祥;王亮;劉春法;陳偉平;楊云
• 申請（專利權(quán)）人: 上海寶鋼化工有限公司
• 主分類號: C10C3/00
• 分類號: C10C3/00;C10C3/04;D01F9/15
• 代理公司: 上海集信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31254
• 代理人: 周成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以精制軟瀝青為原料制備高軟化點瀝青的方法，特別是用于生產(chǎn)通用級碳纖維的高軟化點瀝青的制備方法。

背景技術(shù)

瀝青基碳纖維是指以瀝青等富含稠環(huán)芳烴的物質(zhì)為原料，通過聚合、紡絲、不熔化、碳化處理制備的一類碳纖維，按其性能的差異又分為通用型瀝青基碳纖維和高性能瀝青基碳纖維，前者由各向同性瀝青制備，又稱各向同性瀝青碳纖維，后者由中間相瀝青出發(fā)制備，故又稱為中間相瀝青碳纖維。目前瀝青基碳纖維生產(chǎn)裝置主要在美國、日本和中國，美國主要以石油瀝青為原料，煤瀝青為原料的裝置主要在日本。現(xiàn)在世界上生產(chǎn)瀝青基碳纖維的公司主要有：日本吳羽化學公司、日本三菱化學、日本Donac公司、日本Granoc公司、中國塞諾達公司和美國Cytec公司。其中吳羽化學、Donac和塞諾達生產(chǎn)通用級碳纖維，主要用于制備摩擦材料、密封材料、抗靜電材料和高溫保溫材料等。

瀝青是有機化合物經(jīng)熱處理形成的一種由不同分子量和烷基側(cè)鏈構(gòu)成的稠環(huán)芳烴混合物，主要由C、H元素組成，還含有少量O、N、S及微量灰份雜質(zhì)，通常瀝青含碳量在91％～95％，平均相對分子質(zhì)量在400以上，具可塑性。按其來源不同可分為煤焦油瀝青和石油瀝青，前者是煉焦副產(chǎn)物-煤焦油經(jīng)熱處理或蒸餾得到的重質(zhì)餾分，主要含有稠環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴；后者是由石油組分經(jīng)熱處理或蒸餾獲得的殘渣，主要含有芳烴和帶烷基側(cè)鏈的芳烴化合物。

CN98117508.2、CN00123361.0和CN200710163857.5均采用乙烯焦油為原料，制備高軟化點瀝青或通用型瀝青基碳纖維原料，大概流程為通過常壓或減壓蒸餾、熱縮聚和分離制成生產(chǎn)碳纖維用原料。

CN200910017077.9以煤為原料，采用萃取的方法，經(jīng)過煤粉制備、瀝青抽提、瀝青過濾、加氫精制工序制得可紡煤瀝青，然后直接液態(tài)輸送到噴絲設(shè)備上進行噴絲和后續(xù)的預氧化、炭化，得到煤瀝青基碳纖維。

CN89106510.5提供了同時制備高性能碳纖維瀝青和通用型碳纖維瀝青的方法。該方法是在芳烴溶劑存在的條件下，于高壓和400-600℃的溫度下對煤或石油重油進行熱處理；回收芳烴可溶組分和不溶組分，對不溶組分進行加氫處理，得到可用于生產(chǎn)光學各向異性碳纖維的前趨體瀝青；對可溶組分處理后得到可用于生產(chǎn)光學各向同性碳纖維的紡絲瀝青。

本專利采用的原料為針狀焦生產(chǎn)過程中的中間品-精制軟瀝青，與石油重油為原料相比，生產(chǎn)的碳纖維收率高，質(zhì)量好；與CN200910017077.9相比，具有設(shè)備、工藝流程簡捷等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于生產(chǎn)通用級碳纖維的高軟化點瀝青的制備方法，省去了現(xiàn)有制備方法中脫喹啉不溶物(QI)的復雜步驟，縮短了工藝流程，能大幅度降低生產(chǎn)成本，有很強的價格優(yōu)勢。

本發(fā)明所涉及的一種用于生產(chǎn)碳纖維的高軟化點瀝青的制備原理為：

將精制軟瀝青原料經(jīng)過減壓蒸餾除去低沸點的組分；再經(jīng)氧化、真空加熱調(diào)整軟化點至250-280℃。得到高軟化點可紡瀝青。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實施：

一種用于生產(chǎn)通用級碳纖維的高軟化點瀝青的制備方法，包括以下步驟：

A、將軟化點為30-40℃、喹啉不溶物含量＜0.03％的精制軟瀝青原料經(jīng)過減壓蒸餾，使精制瀝青的軟化點提高到60-70℃；

B、將步驟A獲得的精制瀝青進行空氣氧化，使軟化點提高到190-240℃；

C、將步驟B中得到的氧化瀝青進行真空加熱，進一步脫除低沸點組分，形成軟化點為250-280℃的高軟化點瀝青。

所述步驟A中的減壓蒸餾包括：將精制軟瀝青加熱至200-280℃后進入真空蒸餾塔，控制塔頂溫度180-200℃，絕對壓力10-30kPa，塔底溫度230-280℃。

所述空氣氧化為二級氧化，所述的二級氧化采用二個攪拌反應(yīng)器串聯(lián)進行氧化反應(yīng)，其中，第一個反應(yīng)器的溫度控制在250-310℃，停留時間2-4小時，絕對壓力為60-100kPa，所述步驟A獲得的精制瀝青質(zhì)量與通入空氣的流量比為1000～1500g∶2～10m3/h，第二個反應(yīng)器的溫度控制在280-340℃，停留時間3-5小時，絕對壓力為60-100kPa，進入第二個反應(yīng)器的瀝青質(zhì)量與通入空氣的流量比為1000～1500g∶2～10m3/h，得到軟化點為190-240℃的高溫瀝青。

所述真空加熱通過真空薄膜蒸發(fā)器實現(xiàn)。