[發明專利]一種用于生產針狀焦的原料瀝青的處理工藝

有效

• 申請號: 201310231394.7
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104232136A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 井口憲二;坂脇弘二
• 申請（專利權）人: 任相坤
• 主分類號: C10C3/02
• 分類號: C10C3/02;C10C3/06;C10C3/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張杰

技術領域

本發明涉及一種用于生產針狀焦的原料瀝青的處理工藝，屬于瀝青制備技術領域。

背景技術

針狀焦主要應用于電爐煉鋼用石墨電極、鋰電池、核電、航天等領域。根據生產針狀焦的原料不同把針狀焦分為煤系針狀焦和油系針狀焦。其中，煤系針狀焦原料有煤焦油、煤焦油瀝青以及通過直接加氫裂化煤制得的液體產物等。煤系針狀焦原料中含有一定量的喹啉不溶物，它不僅是一些高分子樹脂狀物質受熱聚合生成的無定形碳，還有從煉焦爐碳化室隨煤氣帶來的煤粉和焦粉等，屬于針狀焦原料中的雜質。根據針狀焦成焦機理，針狀焦的形成須經歷不穩定中間相小球體的形成、小球體的生長和融并即堆積中間相的形成、纖維結構形態的形成，即生成針狀焦。但在含有雜質的原料中，不穩定中間相小球體形成后，其遇到雜質碳粒便不能長大與融并，成焦后不能形成針狀焦的纖維結構形態，而形成普通焦的鑲嵌結構，嚴重影響針狀焦質量。

為了生產優質針狀焦，必須對煤系針狀焦原料進行凈化處理，以除去其中妨礙小球體生長的喹啉不溶物等有害物質。目前除去煤系針狀焦原料中喹啉不溶物等有害雜質的方法主要有：溶劑法、蒸餾法、離心法、改質法等。例如，中國專利文獻CN102690672A公開了一種制備煤焦油精制瀝青的方法，具體為(1)以煤焦油中溫瀝青為原料，將中溫瀝青裝入不銹鋼縮聚反應釜中，通氮氣保護進行輕度熱縮聚反應，反應溫度為380～480℃，處理時間1～7h，氮氣流量0.082～0.2m³/h，熱縮聚結束后，冷卻到室溫得到縮聚產物；（2）將縮聚產物加入芳香烴溶劑中，進行溶劑洗滌過濾，芳香烴溶劑與縮聚產物的質量比控制在2～7:1，洗滌過濾溫度控制在100～200℃，洗滌時間控制在1～5h，過濾除去濾渣得到含精制瀝青的濾液，將獲得的濾液進行減壓蒸餾脫除溶劑，制得喹啉不溶物質量百分含量＜0.1%的精制瀝青。

上述技術通過采用輕度熱縮聚與芳香族溶劑洗滌過濾相結合去除瀝青中的喹啉不溶物（即QI），獲得精制瀝青。通過該方法制備得到的精制瀝青具有喹啉不溶物含量低的優點。但是上述技術中，中溫煤焦油在380～480℃條件下進行熱縮聚反應時，由于熱縮聚溫度較高，瀝青中的部分苯不溶喹啉可溶物（即β樹脂）還會縮聚形成新的喹啉不溶物，而β樹脂是瀝青制備針狀焦的有效成分，其不但可以提高針狀焦的產率，還可以降低針狀焦熱膨脹系數，所以使用上述處理后的精制瀝青作為原料制備針狀焦時，其產率低，而且制備得到的針狀焦的熱膨脹系數大，嚴重影響針狀焦作為電極使用時的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中瀝青精制過程中熱縮聚反應的溫度高導致縮聚反應中部分β樹脂會發生縮聚反應生成新的喹啉不溶物，從而導致使用該瀝青原料制備針狀焦時，針狀焦的產率很低、熱膨脹系數較大的問題，進而提供一種用于生產針狀焦的原料瀝青的處理工藝，使用本發明所述的工藝制備得到的原料制備針狀焦時產量較高，且硫的含量非常低，制備得到的針狀焦具有熱膨脹系數低的優點。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于生產針狀焦的原料瀝青的處理工藝，包括如下步驟：

（1）將煤焦油瀝青與游離碳或含游離碳的組分混合均勻，在320～360℃條件下加熱反應后得到改質瀝青；

（2）將上述改質瀝青與溶劑混合均勻得到混合液，采用物理分離的方法除去所述混合液中的不溶物；

（3）將除去不溶物后得到的澄清液進行分離，分離出澄清液中的溶劑，得到低QI的重質餾分；

（4）在加氫催化劑存在的條件下對所述重質餾分進行加氫處理，得到針狀焦原料瀝青。

所述步驟（1）中，以游離碳的質量計，所述游離碳或含游離碳的組分與所述煤焦油瀝青的添加量比為3:100～20:100。

以游離碳的質量計，所述游離碳或含游離碳的組分與所述煤焦油瀝青的添加量比為5:100～12:100。

所述步驟（1）中，所述含游離碳的組分中游離碳的含量為15～95wt%，余量為雜質。

所述步驟（1）中，所述含游離碳的組分是通過將煤焦油瀝青與溶劑充分混合后得到混合液，然后采用物理分離方法除去所述混合液中的不溶物，該不溶物即為含游離碳的組分；

其中，所述溶劑為洗油、吸收油、蒽油或喹啉中的任意一種或幾種，所述溶劑與煤焦油瀝青的質量比為3～6。

所述步驟（1）中，所述游離碳是在50～70℃下，將煤焦油瀝青或含游離碳的組分與溶劑充分混合后得到混合液，然后在2000～3000G離心力下分離除去所述混合液中的不溶物，該不溶物即為游離碳；