一種用低溫干餾煤焦油瀝青制備多種炭素材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用低溫干餾煤焦油瀝青制備多種炭素材料的方法，利用低溫干餾煤焦油瀝青喹啉不溶物含量低的特點，經(jīng)過簡單工藝處理即可制備浸漬劑瀝青、粘結(jié)劑瀝青或針狀焦原料瀝青等多種炭素材料，提高其產(chǎn)品附加值；所述工藝方法包括原料預(yù)處理過程和聚合反應(yīng)過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1)本發(fā)明工藝方法簡單可行，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，為低溫干餾煤焦油瀝青的加工處理提供了一種新途徑，顯著地提高了低溫干餾煤焦油瀝青的附加值。2)本發(fā)明通過控制聚合反應(yīng)條件，得到不同用途的瀝青產(chǎn)品，該過程易于操作，可控性強。3)符合國家倡導(dǎo)的高效利用能源的號召，緩解能源緊張狀況。
【專利說明】一種用低溫干餾煤焦油瀝青制備多種炭素材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及低溫干餾煤焦油浙青加工應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用低溫干餾煤 焦油浙青制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原料浙青等多種炭素材料的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油資源的日益緊缺，煤浙青的開發(fā)利用得到重視。煤浙青，全稱煤焦油浙 青，包括高溫煤焦油浙青、中溫煤焦油浙青和低溫煤焦油浙青，目前關(guān)于高溫煤焦油浙青和 中溫煤焦油浙青的加工工藝比較成熟，應(yīng)用較為廣泛，如在制備各向同性石墨材料時作為 粘結(jié)劑或用作筑路浙青等，而低溫干餾煤焦油浙青芳香分較低，應(yīng)用較少。
[0003] 低溫煤焦油的來源主要是低階煤（褐煤、長焰煤、不黏煤、弱黏煤和氣煤）等熱解 生成的產(chǎn)物，該類物質(zhì)切除輕油、酚油、烴類后所得的重質(zhì)物質(zhì)即低溫干餾煤焦油浙青。我 國這類煤種儲量豐富，所得的低溫干餾煤焦油浙青數(shù)量較大，每年約有超過一百萬噸，國內(nèi) 廠家一般將其作為燃料油直接出售，這樣處理售價低廉，所得價值不高，且嚴重浪費化工資 源。
[0004] 本發(fā)明針對低溫干餾煤焦油浙青喹啉不溶物含量低的特點，將其作為原料并經(jīng)簡 單工藝加工用來制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原料浙青。浸漬劑浙青要求具有低 的喹啉不溶物含量和相對較高的結(jié)焦值，目前國內(nèi)浸漬劑浙青的主要指標為喹啉不溶物含 量不大于4%，結(jié)焦值50%左右；而粘結(jié)劑浙青要求具有高的β樹脂含量（甲苯不溶物 ΤΙ-喹啉不溶物QI)和高結(jié)焦值。國產(chǎn)粘結(jié)劑浙青一級品β樹脂含量大于18%，結(jié)焦值 不小于54%。用本發(fā)明中工藝方法制備的浸漬劑浙青質(zhì)量參數(shù)為喹啉不溶物含量不大于 1 %，結(jié)焦值不小于57 %;所得粘結(jié)劑浙青β樹脂含量大于28%，結(jié)焦值不小于62%，其質(zhì) 量參數(shù)優(yōu)于普通的浸漬劑浙青和粘結(jié)劑浙青，已達到優(yōu)質(zhì)級。其制備的針狀焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0.2%，也完全滿足生產(chǎn)針狀焦的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種用低溫干餾煤焦油浙青制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦 原料浙青等多種炭素材料的方法，簡單可行，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，解決目前低溫干餾煤焦油浙 青數(shù)量大、利用難的現(xiàn)狀，實現(xiàn)其高附加值利用。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，利用低溫干餾煤焦油浙青 喹啉不溶物含量低的特點，經(jīng)過簡單工藝處理即可制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦 原料浙青等多種炭素材料，提高其產(chǎn)品附加值；包括如下步驟：
[0008] 1)原料預(yù)處理
[0009] 首先將低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離，得到輕質(zhì)組分和重質(zhì)組分；輕質(zhì)組分 飽和分含量高，可作為高附加值產(chǎn)品出售或作為生產(chǎn)清潔燃料油原料或用于柴油調(diào)制辛烷 值；重質(zhì)組分中芳香分含量高，可直接用做浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或生產(chǎn)針狀焦原料浙 青，或經(jīng)進一步處理后作為上述產(chǎn)品或原料；
[0010] 2)聚合反應(yīng)
[0011] 將預(yù)處理得到的重質(zhì)組分裝入聚合反應(yīng)器中進行聚合反應(yīng)，得到聚合浙青產(chǎn)品， 作為浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦生產(chǎn)原料浙青使用；反應(yīng)參數(shù)如下：
[0012] 聚合壓力：0?4. OMPa ;
[0013] 聚合溫度：350 ?480°C ;
[0014] 升溫速率：2 ?8 °C /min ;
[0015] 恒溫時間：2?15小時；
[0016] 攪拌速率：80?200轉(zhuǎn)/min ;
[0017] 3)成品質(zhì)量參數(shù)：所得浸漬劑浙青喹啉不溶物含量不大于1 %，結(jié)焦值不小于 57% ;所得粘結(jié)劑浙青β樹脂含量大于28%，結(jié)焦值不小于62% ;所得針狀焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0. 2 %。
[0018] 所述低溫干餾煤焦油浙青是低階煤經(jīng)低溫干餾所得煤焦油切除輕油、酚油、烴類 之后的重質(zhì)組分。
[0019] 所述原料預(yù)處理過程中的低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離方法為常壓蒸餾、減 壓蒸餾或萃取工藝方法。
[0020] 所述分離方法采用萃取工藝方法時，所用的萃取劑為醛類、烷烴類或酰胺類有機 溶劑中的一種或多種；劑油比為（1?7) :1。
[0021] 所述聚合反應(yīng)過程通過控制反應(yīng)條件得到浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原料 浙青。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1)本發(fā)明工藝方法簡單可行，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，為低溫干餾煤焦油浙青的加 工處理提供了一種新途徑，顯著地提高了低溫干餾煤焦油浙青的附加值。
[0024] 2)本發(fā)明通過控制聚合反應(yīng)條件，得到不同用途的浙青產(chǎn)品，該過程易于操作，可 控性強。
[0025] 3)符合國家倡導(dǎo)的高效利用能源的號召，緩解能源緊張狀況。

【具體實施方式】
[0026] -種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，利用低溫干餾煤焦油浙青 喹啉不溶物含量低的特點，經(jīng)過簡單工藝處理即可制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦 原料浙青等多種炭素材料，提高其產(chǎn)品附加值；包括如下步驟：
[0027] 1)原料預(yù)處理
[0028] 首先將低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離，得到輕質(zhì)組分和重質(zhì)組分；輕質(zhì)組分 飽和分含量高，可作為高附加值產(chǎn)品出售或作為生產(chǎn)清潔燃料油原料或用于柴油調(diào)制辛烷 值；重質(zhì)組分中芳香分含量高，可直接用做浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或生產(chǎn)針狀焦原料浙 青，或經(jīng)進一步處理后作為上述產(chǎn)品或原料；
[0029] 2)聚合反應(yīng)
[0030] 將預(yù)處理得到的重質(zhì)組分裝入聚合反應(yīng)器中進行聚合反應(yīng)，得到聚合浙青產(chǎn)品， 作為浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦生產(chǎn)原料浙青使用；反應(yīng)參數(shù)如下：
[0031] 聚合壓力：0?4. OMPa ;
[0032] 聚合溫度：350 ?480°C ;
[0033] 升溫速率：2 ?8°C /min ;
[0034] 恒溫時間：2?15小時；
[0035] 攪拌速率：80?200轉(zhuǎn)/min ;
[0036] 3)成品質(zhì)量參數(shù)：所得浸漬劑浙青喹啉不溶物含量不大于1 %，結(jié)焦值不小于 57% ;所得粘結(jié)劑浙青β樹脂含量大于28%，結(jié)焦值不小于62% ;所得針狀焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0. 2 %。
[0037] 所述低溫干餾煤焦油浙青是低階煤經(jīng)低溫干餾所得煤焦油切除輕油、酚油、烴類 之后的重質(zhì)組分。
[0038] 所述原料預(yù)處理過程中的低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離方法為常壓蒸餾、減 壓蒸餾或萃取工藝方法。
[0039] 所述分離方法采用萃取工藝方法時，所用的萃取劑為醛類、烷烴類或酰胺類有機 溶劑中的一種或多種；劑油比為（1?7) :1。
[0040] 所述聚合反應(yīng)過程通過控制反應(yīng)條件得到浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原料 浙青。
[0041] 以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具 體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特 別說明均為常規(guī)方法。
[0042] 【實施例1】
[0043] 將低溫干餾煤焦油浙青置于反應(yīng)釜內(nèi)，常壓下升溫，切取300°C前餾分，氣相最高 到320°C，停止加熱，降溫，分離得到重組分和輕組分。
[0044] 輕組分可作為高附加值產(chǎn)品出售或作為生產(chǎn)清潔燃料油原料或用于柴油調(diào)制辛 烷值。
[0045] 重組分裝入加壓反應(yīng)釜，在1. 5MPa壓力下聚合反應(yīng)，5°C /min升溫至380°C，恒溫 5h，得到聚合浙青產(chǎn)品。按國標分析檢測其喹啉不溶物含量為0.45%，軟化點113°C，結(jié)焦 值58%。可作為優(yōu)質(zhì)浸漬劑浙青使用。
[0046] 【實施例2】
[0047] 將低溫干餾煤焦油浙青置于反應(yīng)釜內(nèi)，真空度0. 07MPa下減壓蒸餾，升溫切取 230°C前餾分，氣相最高到240°C，停止加熱，降溫，分離得到重組分和輕組分。
[0048] 輕組分可作為高附加值產(chǎn)品出售或作為生產(chǎn)清潔燃料油原料或用于柴油調(diào)制辛 烷值。
[0049] 重組分裝入反應(yīng)荃，在常壓下聚合反應(yīng)，4°C /min升溫至430°C，恒溫14h，得到聚 合浙青產(chǎn)品。按國標分析檢測其喹啉不溶物含量為3. 51%，甲苯不溶物含量為32. 48%，β 樹脂含量28. 97 %，軟化點118°C，結(jié)焦值63 %?？勺鳛樘胤N粘結(jié)劑浙青使用。
[0050] 【實施例3】
[0051] 將低溫干餾煤焦油浙青與糠醛按劑油比2:1混合萃取，80°C恒溫攪拌2. 5h，沉降 2h。抽出相為重組分，抽余相為輕組分。兩相中的溶劑糠醛可以通過蒸餾去除，溶劑可回收 重復(fù)利用。
【權(quán)利要求】
1. 一種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，利用低溫干餾煤焦油浙青喹 啉不溶物含量低的特點，經(jīng)過簡單工藝處理即可制備浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原 料浙青等多種炭素材料，提高其產(chǎn)品附加值；其特征在于，包括如下步驟： 1) 原料預(yù)處理 首先將低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離，得到輕質(zhì)組分和重質(zhì)組分；輕質(zhì)組分飽和 分含量高，可作為高附加值產(chǎn)品出售或作為生產(chǎn)清潔燃料油原料或用于柴油調(diào)制辛烷值； 重質(zhì)組分中芳香分含量高，可直接用做浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或生產(chǎn)針狀焦原料浙青，或 經(jīng)進一步處理后作為上述產(chǎn)品或原料； 2) 聚合反應(yīng) 將預(yù)處理得到的重質(zhì)組分裝入聚合反應(yīng)器中進行聚合反應(yīng)，得到聚合浙青產(chǎn)品，作為 浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦生產(chǎn)原料浙青使用；反應(yīng)參數(shù)如下： 聚合壓力：〇?4. OMPa ; 聚合溫度：350?480°C ; 升溫速率：2?8°C /min ; 恒溫時間：2?15小時； 攪拌速率：80?200轉(zhuǎn)/min ; 3) 成品質(zhì)量參數(shù)：所得浸漬劑浙青喹啉不溶物含量不大于1%，結(jié)焦值不小于57%;所 得粘結(jié)劑浙青β樹脂含量大于28%，結(jié)焦值不小于62%;所得針狀焦原料浙青喹啉不溶物 含量不大于〇. 2%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，其特 征在于，所述低溫干餾煤焦油浙青是低階煤經(jīng)低溫干餾所得煤焦油切除輕油、酚油、烴類之 后的重質(zhì)組分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，其特 征在于，所述原料預(yù)處理過程中的低溫干餾煤焦油浙青原料組分分離方法為常壓蒸餾、減 壓蒸餾或萃取工藝方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，其特 征在于，所述分離方法采用萃取工藝方法時，所用的萃取劑為醛類、烷烴類或酰胺類有機溶 劑中的一種或多種；劑油比為（1?7): 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用低溫干餾煤焦油浙青制備多種炭素材料的方法，其特 征在于，所述聚合反應(yīng)過程通過控制反應(yīng)條件得到浸漬劑浙青、粘結(jié)劑浙青或針狀焦原料 浙青。
【文檔編號】C10C3/00GK104099117SQ201410277476
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】屈濱, 朱來福, 劉海豐, 郭明聰, 何鳳祥 申請人:中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司