[發(fā)明專(zhuān)利]優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110895252.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113549466B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱力;馮志豪;朱迪;朱寶璋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州市浩立生物科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C10C3/00
• 分類(lèi)號(hào): C10C3/00;C10C3/06;C10C3/08
• 代理公司: 廣州新諾專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 周端儀

本發(fā)明提供一種優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備方法，包括以下步驟：萃取精餾：將瀝青原料和夾帶劑混合得到瀝青混合物，在超臨界流體填料萃取塔的兩端分別通入瀝青混合物和超臨界流體，進(jìn)行連續(xù)逆流萃取，萃取精餾后的輕質(zhì)組分從超臨界流體填料萃取塔的上端排出，重質(zhì)組分從超臨界流體填料萃取塔的下端排出；萃取劑分離：收集超臨界流體填料萃取塔排出的輕質(zhì)組分，減壓使二氧化碳逸出，得到混有夾帶劑的瀝青；夾帶劑分離：對(duì)混有夾帶劑的瀝青進(jìn)行真空分子蒸餾，分離出夾帶劑，得到瀝青組分；熱縮聚反應(yīng)：將瀝青組分進(jìn)行熱縮聚和分解反應(yīng)，得到中間相瀝青。本發(fā)明的制備方法，可以降低瀝青中的喹啉不溶物等雜質(zhì)，得到優(yōu)質(zhì)中間相瀝青。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瀝青制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備方法。

背景技術(shù)

碳纖維是一種含碳量90％以上的高強(qiáng)度高模量纖維，按原材料母體劃分可分為聚丙烯腈(PAN)系和瀝青(Pitch)系。瀝青系的碳纖維由于其高強(qiáng)度、超高拉伸模量、超高導(dǎo)熱系數(shù)、輕量化、優(yōu)異的導(dǎo)電性、優(yōu)異的電磁屏蔽效能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、無(wú)人飛機(jī)、軍事、賽車(chē)等高端領(lǐng)域。

瀝青原料成本低廉，具有碳含量高、碳?xì)浔冗m中、芳香度高、容易聚合、具有部分飽和芳環(huán)且芳環(huán)上含有一些碳數(shù)不等的支鏈烷烴等特點(diǎn)。但是普通瀝青并不適合直接用于制造高端碳纖維產(chǎn)品，需要加工為各相異性的中間相瀝青。優(yōu)質(zhì)的中間相瀝青，在偏光顯微鏡下滿足中間相含量大于98％，具有廣域型的形貌，以及軟化溫度合適等要求。

瀝青是炭素制品的主要原料之一，但瀝青原料分子組成非常復(fù)雜，喹啉不溶物(QI)等雜質(zhì)對(duì)煤瀝青品質(zhì)影響極大。喹啉不溶物，即用20倍重量的喹啉溶解一份重量的瀝青，不能溶解的無(wú)機(jī)雜質(zhì)及大分子顆粒。瀝青中的QI主要是煉焦過(guò)程中細(xì)小的固體顆粒在熱解氣體的帶動(dòng)下和焦油混合在一起的一類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)的顆粒一般為幾微米，由于瀝青的粘度非常大，這些細(xì)小的顆粒物和瀝青分子緊緊粘附在一起，非常難以脫除。在制備各種高級(jí)碳材料的過(guò)程中，QI含量高會(huì)嚴(yán)重影響加工過(guò)程中前驅(qū)體中間相晶體的有序生長(zhǎng)，影響碳原子排列的規(guī)整性，QI越低則原子排列越規(guī)整，瀝青的品質(zhì)越好。因此，作為熱縮聚反應(yīng)前的瀝青原料，降低瀝青的QI含量是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備方法，可有效降低瀝青中的喹啉不溶物等雜質(zhì)，提高瀝青的品質(zhì)。

一種優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備方法，包括以下步驟：

萃取精餾：將瀝青原料和夾帶劑混合得到瀝青混合物，所述夾帶劑中包括喹啉，在超臨界流體填料萃取塔的兩端分別通入瀝青混合物和超臨界流體，進(jìn)行連續(xù)逆流萃取，萃取精餾后的輕質(zhì)組分從超臨界流體填料萃取塔的上端排出，重質(zhì)組分從超臨界流體填料萃取塔的下端排出；

萃取劑分離：收集超臨界流體填料萃取塔排出的輕質(zhì)組分，減壓使二氧化碳逸出，得到混有夾帶劑的瀝青；

夾帶劑分離：對(duì)混有夾帶劑的瀝青進(jìn)行真空分子蒸餾，分離出夾帶劑，得到瀝青組分；

熱縮聚反應(yīng)：將瀝青組分進(jìn)行熱縮聚和分解反應(yīng)，得到中間相瀝青。

煤焦瀝青中不溶于喹啉的物質(zhì)主要包括兩種，一種是原生喹啉不溶物，是焦化過(guò)程中的有機(jī)物熱解粒子，直徑小于1μm，另一種是焦煤等雜質(zhì)微粒，直徑約為10μm，其中有機(jī)物熱解粒子占比約為98％，焦煤等雜質(zhì)微粒占比約2％。在超臨界流體萃取精餾中添加喹啉作為夾帶劑，瀝青萃取物可溶于喹啉，而QI不溶于喹啉，經(jīng)過(guò)萃取精餾后降低瀝青中的QI。再經(jīng)過(guò)真空分子蒸餾，將夾帶劑分離，分離溫度低，分離精度高。凈化后的瀝青萃取物進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)制備得到中間相瀝青。

若不經(jīng)過(guò)萃取精餾，而直接采用真空蒸餾方式對(duì)瀝青進(jìn)行提純，瀝青中微米級(jí)別的微粒以及灰分顆粒物可能同時(shí)被蒸出，僅僅靠溫度差難以將雜質(zhì)分離，導(dǎo)致餾分純度無(wú)法保證，影響熱縮聚的質(zhì)量，從而影響瀝青的品質(zhì)。而本發(fā)明先采用萃取精餾，降低瀝青中的QI，再利用蒸餾分離容易分離的夾帶劑，得到雜質(zhì)含量低的瀝青。