[發明專利]一種高品質中間相瀝青的制備方法

有效

• 申請號: 201710874260.5
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107474866B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 龐守德;查凌馳;劉懷成
• 申請（專利權）人: 上海高強高模新材料科技有限公司
• 主分類號: C10C3/02
• 分類號: C10C3/02
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明涉及一種高品質中間相瀝青的制備方法，其包括(1)通過沉降、溶劑提純的方法對原料石油瀝青進行提純得到凈化石油瀝青；(2)以凈化石油瀝青、純芳烴化合物為原料，在一定條件下采用加氫法對其進行加氫處理，得到具有一定氫化量的氫化中間體；(3)在得到的氫化中間體中加入少量的HF/BF₃催化劑進行兩步熱縮聚，得到高品質中間相瀝青。該方法不僅有機結合了石油瀝青和純芳烴化合物在制備中間相瀝青時各自的優點，彌補了單一原料在組成和性質上可能純在的缺陷，有效提升產品性能，并且避免了大量HF/BF₃催化劑的使用對設備可能造成的腐蝕問題，可在一定程度上降低生產成本。

技術領域

本發明屬于合成瀝青制備技術領域，具體涉及一種高品質中間相瀝青的制備方法。

背景技術

中間相瀝青是一種由平均相對分子量約2000的多種片狀稠環多環芳烴化合物組成的物質，其分子多為片狀芳環結構。這些片狀芳環結構非常復雜，主要由高度縮合芳烴、少量烷基側鏈以及環烷結構構成，堆疊形成各類液晶結構，在偏光顯微鏡下呈現消光的特性。中間相瀝青作為高品質合成瀝青的典型代表，具有原料豐富、價格低廉、產炭率高、氧化活性高、純度高、粘度低、可紡性好以及可再加工性好等諸多優點。由其制備的高性能碳素產品，如針狀焦、高強-高模瀝青基碳纖維、中間相瀝青基C/C復合材料、中間相瀝青基泡沫炭、超高功率石墨電極、高溫潤滑劑、催化劑載體等，在熱、光、電、磁等方面具有特殊的物理性能，在日常生活、核工業、軍事國防、航空航天等領域發揮著巨大的作用。

目前，用于制備高性能中間相瀝青的原料主要有煤瀝青、石油瀝青以及純芳烴化合物等。由于成分復雜，雜質含量高，提純難度大，催化劑殘留等缺點導致常規的煤瀝青和石油瀝青難以滿足制備高性能瀝青基碳材料對原料瀝青中原子級灰分含量低、結構組成均一、方向度高、縮合度低、結構中富含烷基短鏈和烷基基團等的要求，且其制備工藝復雜，制備得到碳素材料性能提升幅度不大，如專利CN10218199A、專利CN103205271A等。而采用純芳烴化合物制備合成中間相瀝青，不僅工藝流程簡單，所需工藝溫度較低，而且合成的中間相瀝青產品各向異性組分含量較煤瀝青、石油瀝青等更高。但相較于煤瀝青、石油瀝青等，純芳烴化合物價格高昂，生產成本較高。如專利CN106350088A、CN101525543A以及專利CN105778057A均采用純芳烴化合物和過量催化劑無水氟化氫、三氟化硼制備中間相瀝青，因采用純芳烴化合物為原料，避免了煤、石油瀝青的凈化等復雜工序，達到降低灰分、提高中間相含量的目的，但同時也增加了原材料成本，且大量采用氟化氫、三氟化硼催化劑，對反應釜設備造成較大的腐蝕。而專利CN102899061A以精萘為原料，氧化鋁作催化劑制備得到中間相瀝青。該制備方法中三氯化鋁、氧化鋁等固體催化劑難以從反應體系中分離，因而存在催化劑難以回收循環再利用的缺點，且殘留的催化劑會增加所制備的中間相瀝青中灰分含量，降低碳素制品的品質。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種改進的高品質中間相瀝青的制備方法，該方法在保證以及提高中間相瀝青品質的前提下可有效降低成本。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種高品質中間相瀝青的制備方法，其包括如下步驟：

(1)對石油瀝青原料進行凈化處理獲得凈化石油瀝青，其中石油瀝青的軟化點為40-60℃；

(2)使所述的凈化石油瀝青、純芳烴化合物在氫化劑的存在下，在溫度300～380℃和壓力5～7MPa條件下發生氫化反應生成氫化中間體，所述氫化反應結束后，得到含有所述氫化中間體的產物，其中所述的凈化石油瀝青、純芳烴化合物的投料質量比為1：0.1～0.5，所述氫化劑相對于所述的凈化石油瀝青、純芳烴化合物的總量是過量的，所述的含有所述氫化中間體的產物還包含氫化反應過剩的氫化劑以及氫化中間體中的小分子；

(3)通過在溫度200～250℃下抽真空脫除步驟(2)所得產物中剩余的氫化劑以及氫化中間體中的小分子，得到氫化中間體；