本發(fā)明屬于一種中間相瀝青的制備方法,具體而言,特別是涉及一種使用中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法。

背景技術(shù)：

煤瀝青全稱為煤焦油瀝青，是煤焦油蒸餾提取餾分后的殘留物，煤焦油是生產(chǎn)煉鐵用冶金焦或生產(chǎn)民用煤氣時，作為煤高溫干餾的副產(chǎn)物得到的。煤瀝

青是煤焦油加工過程中分離出的大宗產(chǎn)品,煤瀝青常溫下為黑色固體，無固定的熔點，呈玻璃相，受熱后軟化繼而熔化。煤瀝青的組成極為復(fù)雜，已查明的化合物有7o余種，大多數(shù)為三環(huán)以上的多環(huán)芳烴，還含有o、n、s等元素的雜環(huán)化合物和少量直徑很小的炭粒。

中間相瀝青是通過普通瀝青、重質(zhì)油、煤焦油等為原料經(jīng)熱縮聚反應(yīng)制得或以芳香化合物如萘等為原料經(jīng)催化縮合而成,是一種相對分子質(zhì)量為370～2000的扁盤狀稠環(huán)芳烴組成的混合物,具有較大的c/h比,軟化點大多數(shù)在205～285℃之間,有時高達(dá)300℃以上。在軟化點溫度以上時一般具有較低的熔體粘度,而且能在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定不分解,以利于該液晶熔體的后續(xù)加工操作。另外,中間相瀝青的密度、熱容,特別是粘度還具有明顯的溫度依賴性。中間相瀝青熔融后具有明顯的層狀結(jié)構(gòu),通過高溫處理容易石墨化,故是典型

的易石墨化炭。通過控制合成工藝使碳網(wǎng)平面沿纖維軸方向取向,可以得到高性能瀝青基炭纖維等先進炭材料。

目前,制備中間相瀝青的原料有煤瀝青、石油瀝青、萘等，而且所制備的中間相瀝青灰分含量都較高且光學(xué)結(jié)構(gòu)較差，因此如何制備出灰分含量低且光學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)良的中間相瀝青成為目前急需解決的一個難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種灰分含量低且光學(xué)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)良的中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法。

本發(fā)明一種中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法，包括以下設(shè)備和制備步驟：

（1）、首先將軟化點為70～100℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜中，真空泵抽出熱縮聚釜中空氣后，充入氮氣防止瀝青升溫過程中被氧化，在反應(yīng)溫度400～460℃、壓力2～5mpa，攪拌轉(zhuǎn)速50～500r/min下熱縮聚反應(yīng)1～5h,使其中高活性的含雜原子和金屬離子的組分反應(yīng)生成中間相炭微球或細(xì)鑲嵌型中間相，然后將熱縮聚反應(yīng)完后的熱縮聚釜中降壓至1～3mpa，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜中，熱過濾釜溫度保持300～390℃，煤瀝青將經(jīng)1500～3000目的過濾網(wǎng)流入接料罐中，得到喹啉不溶物含量為0～0.1%的煤瀝青；

（2）、將步驟（1）中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，用有機溶劑進行溶解后靜置20～48h，將上層溶解液移出，對未溶解瀝青進行干燥制得切割輕組分精制煤瀝青；

（3）、將步驟（2）中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜中，在反應(yīng)溫度400～460℃、壓力3～5mpa，攪拌轉(zhuǎn)速50～500r/min下熱縮聚反應(yīng)1～10h，制得中間相瀝青。

步驟（2）中所述的有機溶劑包括脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴中的一種或幾種。

本發(fā)明中溫煤瀝青制備中間相瀝青的裝置，它包括熱縮聚釜1、熱過濾釜2、接料罐3、攪拌器4、放料閥5和過濾網(wǎng)6，其特征在于熱縮聚釜1裝有攪拌器4，熱縮聚釜1的底端出口經(jīng)過連接管7連接熱過濾釜2的進口，熱過濾釜2與接料罐3通過法蘭連接，在熱過濾釜2的底部有過濾網(wǎng)6，在連接管7上有放料閥5。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明采用低成本的中溫煤瀝青為原料，通過初級熱縮聚和精密熱過濾除去其中的雜原子組分、金屬有機物和無定型炭等雜質(zhì)，然后對所得煤瀝青進行輕組分切割得到反應(yīng)性適中的精制中溫煤瀝青來進行熱縮聚反應(yīng)生成中間相瀝青。本發(fā)明簡化了生成工藝，降低了生成成本，得到的中間相瀝青產(chǎn)率在10～30%，該瀝青灰分含量低（灰分含量小于50ppm）且光學(xué)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)良。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所得中間相瀝青的偏光顯微鏡照片。

如圖所示，1是熱縮聚釜、2是熱過濾釜、3是接料罐、4是攪拌器、5是放料閥、6是過濾網(wǎng),7是連接管。

具體實施方式

實施例1

一種中溫煤瀝青制備中間相瀝青的裝置，它包括熱縮聚釜1、熱過濾釜2、接料罐3、攪拌器4、放料閥5和過濾網(wǎng)6，其特征在于熱縮聚釜1裝有攪拌器4，熱縮聚釜1的底端出口經(jīng)過連接管7連接熱過濾釜2的進口，熱過濾釜2與接料罐3通過法蘭連接，在熱過濾釜2的底部有過濾網(wǎng)6，在連接管7上有放料閥5。

該中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法按以下步驟完成:

a、制備精制中溫煤瀝青：首先將軟化點為70℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜1中，關(guān)閉加料口，用真空泵抽出熱縮聚釜1中空氣后，釜中充入氮氣（熱過濾釜2和接料罐3中用氮氣吹掃后通氮氣保護），經(jīng)2h升溫至420℃，在壓力3mpa，攪拌轉(zhuǎn)速300r/min下反應(yīng)5h,然后將熱縮聚釜1中降壓至1mpa，打開熱縮聚釜1底放料閥5后，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜2中，熱過濾釜2溫度保持340℃，煤瀝青經(jīng)過2000目過濾網(wǎng)6流入接料罐3中，得到喹啉不溶物含量為0.1%的煤瀝青。

b、精制煤瀝青的輕組分切割：將步驟a中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，稱取500g加入靜置玻璃釜，再加入750ml甲苯與750ml正庚烷配制的1:1混合液，將溶液攪拌轉(zhuǎn)速100r/min下攪拌2h,使瀝青充分溶解，靜置20h后將上部黃褐色澄清液移出,將下層不溶物移入真空烘箱進行干燥后制得切割輕組分精制煤瀝青。

c、制備中間相瀝青：將步驟b中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜1中，經(jīng)2h升溫至410℃，在壓力3mpa，攪拌轉(zhuǎn)速350r/min下熱縮聚反應(yīng)6h,制得粗流線型中間相瀝青，產(chǎn)率為15%，灰分30ppm。

實施例2

該中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法按以下步驟完成:

a、制備精制中溫煤瀝青：首先將軟化點為80℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜1中，關(guān)閉加料口，用真空泵抽出熱縮聚釜1中空氣后，釜中充入氮氣（熱過濾釜2和接料罐3中用氮氣吹掃后通氮氣保護），經(jīng)2h升溫至430℃，在壓力4mpa，攪拌轉(zhuǎn)速400r/min下反應(yīng)2h,生成中間相炭微球或細(xì)鑲嵌型中間相，然后將熱縮聚釜1中降壓至2mpa，打開熱縮聚釜1底放料閥5后，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜2中，熱過濾釜2溫度保持360℃，煤瀝青經(jīng)過2500目過濾網(wǎng)6流入接料罐3中，得到喹啉不溶物含量為0.05%的煤瀝青。

b、精制煤瀝青的輕組分切割：將步驟a中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，稱取500g加入靜置玻璃釜，再加入1000ml環(huán)己烷溶解液，將溶液攪拌轉(zhuǎn)速200r/min下攪拌3h,使瀝青充分溶解，靜置24h后將上部黃褐色澄清液移出,將下層不溶物移入真空烘箱進行干燥后制得切割輕組分精制煤瀝青。

c、制備中間相瀝青：將步驟b中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜1中，經(jīng)2h升溫至420℃，在壓力4mpa，攪拌轉(zhuǎn)速400r/min下熱縮聚反應(yīng)5h,制得粗流線型中間相瀝青，產(chǎn)率為18%，灰分40ppm。其余同實施例1。

實施例3

該中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法按以下步驟完成:

a、制備精制中溫煤瀝青：首先將軟化點為90℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜1中，關(guān)閉加料口，用真空泵抽出熱縮聚釜1中空氣后，釜中充入氮氣（熱過濾釜2和接料罐3中用氮氣吹掃后通氮氣保護），經(jīng)2h升溫至450℃，在壓力4.2mpa，攪拌轉(zhuǎn)速450r/min下反應(yīng)1h,生成中間相炭微球或細(xì)鑲嵌型中間相，然后將熱縮聚釜1中降壓至1.5mpa，打開熱縮聚釜1底放料閥5后，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜2中，熱過濾釜2溫度保持370℃，煤瀝青經(jīng)過3000目過濾網(wǎng)6流入接料罐3中，得到喹啉不溶物含量為0%的煤瀝青。

b、精制煤瀝青的輕組分切割：將步驟a中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，稱取500g加入靜置玻璃釜，再加入1500ml正庚烷溶解液，將溶液攪拌轉(zhuǎn)速300r/min下攪拌1h,使瀝青充分溶解，靜置48h后將上部黃褐色澄清液移出,將下層不溶物移入真空烘箱進行干燥后制得切割輕組分精制煤瀝青。

c、制備中間相瀝青：將步驟b中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜1中，經(jīng)2h升溫至430℃，在壓力3.2mpa，攪拌轉(zhuǎn)速50r/min下熱縮聚反應(yīng)4h,制得粗流線型中間相瀝青，產(chǎn)率為22%，灰分50ppm。其余同實施例1。

實施例4

該中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法按以下步驟完成:

a、制備精制中溫煤瀝青：首先將軟化點為100℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜1中，關(guān)閉加料口，用真空泵抽出熱縮聚釜1中空氣后，釜中充入氮氣（熱過濾釜2和接料罐3中用氮氣吹掃后通氮氣保護），經(jīng)2h升溫至440℃，在壓力5mpa，攪拌轉(zhuǎn)速500r/min下反應(yīng)2h,生成中間相炭微球或細(xì)鑲嵌型中間相，然后將熱縮聚釜1中降壓至3mpa，打開熱縮聚釜1底放料閥5后，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜2中，熱過濾釜2溫度保持350℃，煤瀝青經(jīng)過1500目過濾網(wǎng)6流入接料罐3中，得到喹啉不溶物含量為0.01%的煤瀝青。

b、精制煤瀝青的輕組分切割：將步驟a中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，稱取500g加入靜置玻璃釜，再加入500ml甲苯溶解液，將溶液攪拌轉(zhuǎn)速260r/min下攪拌1h,使瀝青充分溶解，靜置36h后將上部黃褐色澄清液移出,將下層不溶物移入真空烘箱進行干燥后制得切割輕組分精制煤瀝青。

c、制備中間相瀝青：將步驟b中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜1中，經(jīng)2h升溫至440℃，在壓力3.2mpa，攪拌轉(zhuǎn)速350r/min下熱縮聚反應(yīng)3h,制得粗流線型中間相瀝青，產(chǎn)率為20%，灰分45ppm。其余同實施例1。

實施例5

該中溫煤瀝青制備中間相瀝青的方法按以下步驟完成:

a、制備精制中溫煤瀝青：首先將軟化點為85℃的中溫煤瀝青加入熱縮聚釜1中，關(guān)閉加料口，用真空泵抽出熱縮聚釜1中空氣后，釜中充入氮氣（熱過濾釜2和接料罐3中用氮氣吹掃后通氮氣保護），經(jīng)2h升溫至460℃，在壓力3mpa，攪拌轉(zhuǎn)速400r/min下反應(yīng)1h,生成中間相炭微球或細(xì)鑲嵌型中間相，然后將熱縮聚釜1中降壓至2.6mpa，打開熱縮聚釜1底放料閥5后，將熱縮聚產(chǎn)物壓入熱過濾釜2中，熱過濾釜2溫度保持380℃，煤瀝青經(jīng)過1800目過濾網(wǎng)6流入接料罐3中，得到喹啉不溶物含量為0.08%的煤瀝青。

b、精制煤瀝青的輕組分切割：將步驟a中制得的煤瀝青冷卻后粉碎至粒徑<10um，稱取500g加入靜置玻璃釜，再加入750ml甲苯與750ml環(huán)己烷配制的1:1混合液，將溶液攪拌轉(zhuǎn)速280r/min下攪拌1.5h,使瀝青充分溶解，靜置40h后將上部黃褐色澄清液移出,將下層不溶物移入真空烘箱進行干燥后制得切割輕組分精制煤瀝青。

c、制備中間相瀝青：將步驟b中制得的切割輕組分精制煤瀝青加入到熱縮聚釜1中，經(jīng)2h升溫至460℃，在壓力3mpa，攪拌轉(zhuǎn)速360r/min下熱縮聚反應(yīng)2h,制得粗流線型中間相瀝青，產(chǎn)率為23%，灰分35ppm。其余同實施例1。