專利名稱：由高溫煤焦油或煤焦油瀝青的富碳?xì)堅(jiān)苽湓鎏紕┑姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型碳素材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳?xì)堅(jiān)苽湓鎏紕┑姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
中國是世界焦炭生產(chǎn)大國，統(tǒng)計(jì)資料顯示2010年焦炭產(chǎn)量38800萬噸，占世界焦炭產(chǎn)量60%。煤焦油資源豐富，從煉焦煤氣中回收的煤焦油產(chǎn)量1800萬噸。中國高溫煤焦油加工技術(shù)路線基本是以焦油蒸餾加工輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、浙青的線路，產(chǎn)品數(shù)量單一。近年來，隨著30萬噸規(guī)模煤焦油加工項(xiàng)目的實(shí)施，其精制化學(xué)產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，但浙青由于含有喹啉不溶物(QI)只能生產(chǎn)附加值低的中溫浙青、改質(zhì)浙青、浙青焦等產(chǎn)品，浙青的價(jià)值沒有得到體現(xiàn)，造成項(xiàng)目整體產(chǎn)品附加值低，效益不理想。隨著對(duì)新材料的需求不斷提高，尤其在高級(jí)碳素材料的需求迅速擴(kuò)大，低QI凈化煤焦油浙青可廣泛應(yīng)用于針狀焦、浸潰浙青、高質(zhì)量粘結(jié)劑浙青，也是合成中間相浙青的重要原料，煤焦油加工生產(chǎn)凈化浙青是改變煤焦油加工項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的主要因素。目前煤焦油或煤焦油浙青脫除的QI沒有得到合理的利用，往往被認(rèn)為是一種難以利用的固體廢渣，較好的情況是作為廢渣摻混至煉焦煤中煉焦處理。煤焦油中QI的分離主要方法包括加壓化學(xué)共聚法、添加劑法、加壓加熱過濾法、真空過濾法、離心分離法以及溶劑法等。這其中以溶劑法去除喹啉不溶物效果最佳，且工藝簡單、生產(chǎn)成本低、易于連續(xù) 化生產(chǎn)。例如根據(jù)美國專利US4116815A、US4127472A介紹，煤焦油或煤焦油浙青用芳族溶劑和脂族溶劑按不同比例調(diào)配時(shí)會(huì)根據(jù)溶劑比例不同形成油區(qū)、結(jié)晶區(qū)、浙青區(qū)、漿區(qū)，從而向煤焦油或煤焦油浙青中添加不同配比芳族溶劑和脂族溶劑可以通過自然沉降的方法脫除煤焦油中的原生QI組分。中國專利ZL200810038494.7公開了一種利用洗油和煤油配制的混合溶劑脫除煤焦油軟浙青或中溫煤浙青喹啉不溶物進(jìn)而生產(chǎn)浸潰劑浙青的方法。李其祥等人對(duì)溶劑法制取低QI煤浙青進(jìn)行了研究(碳素，1993 (4)，32-36)。薛改鳳等人針對(duì)絮凝劑和溶劑性質(zhì)對(duì)煤焦油凈化效果的影響進(jìn)行了研究(炭素技術(shù)，1997 (I) 17-20)。但目前的文獻(xiàn)和專利主要工作集中在對(duì)溶劑法脫除QI效果以及對(duì)凈化煤焦油或凈化煤焦油浙青的研究上，沒有涉及對(duì)脫除的富含QI組分的富碳?xì)堅(jiān)难芯考袄脝栴}。研究表明由溶劑法脫除煤焦油或煤焦油浙青QI獲得的殘?jiān)|(zhì)量占原料煤焦油總質(zhì)量的10-20%或煤焦油浙青總質(zhì)量的20-30%。這些殘?jiān)饕煞譃橛坞x炭以及富含碳元素大分子稠環(huán)芳烴組分。無論從改善煤焦油或煤焦油浙青合成中間相及針狀焦的工藝經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)考慮，還是從資源利用和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)煤焦油或煤焦油浙青脫除的富含QI組分殘?jiān)母吒郊又道靡饬x深遠(yuǎn)。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳?xì)堅(jiān)苽湓鎏紕┑姆椒?，使得富碳?xì)堅(jiān)玫胶侠淼睦?，同時(shí)獲得用于特種鋼鐵行業(yè)的高品質(zhì)增碳劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳?xì)堅(jiān)苽湓鎏紕┑姆椒?，包括將所述富碳?xì)堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以0.1-50C /min的升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時(shí)，得到所述增碳劑。在一些實(shí)施方案中，增碳劑的碳含量為95_99wt %。在一些實(shí)施方案中，富碳?xì)堅(jiān)峭ㄟ^將所述高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青溶劑法脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物。在一些實(shí)施方案中，富碳?xì)堅(jiān)曳?.28_lwt%，揮發(fā)份49_55wt%，氮硫含量< 2wt%,喹啉不溶物30-50wt %。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)提出了一種高溫煤焦油或煤焦油浙青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳?xì)堅(jiān)睦梅椒ā?2)本發(fā)明獲得的增碳劑含碳量高，雜質(zhì)含量低。
具體實(shí)施例方式具體地，本發(fā)明提供一種利用由高溫煤焦油或煤焦油浙青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳?xì)堅(jiān)苽涓咛己吭鎏紕┑姆椒ǎ摲椒ǖ木唧w步驟說明如下:本發(fā)明所利用的富碳?xì)堅(jiān)鼇碓从趶母邷孛航褂突蚋邷孛航褂驼闱嗝摮臍堅(jiān)?。?yōu)選地，所述的脫除方法包括向高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青中添加一定比例的脂族溶劑和芳族溶劑，在一定溫度下通過離心分離或自然沉降，得到不含或基本不含喹啉不溶物和甲苯不溶物的澄清油和富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘?jiān)３Ｒ?guī)煤焦油渣主要成分是煤粉、焦粉，本發(fā)明所述富碳?xì)堅(jiān)峭ㄟ^溶劑法從商品高溫煤焦油及煤焦油浙青得到的，與常規(guī)煤焦油渣相比，固態(tài)焦粉、煤粉含量低。主要是煤焦油中的游離炭、喹啉不溶物、甲苯不溶物及熱不穩(wěn)定大分子，主要成份是有機(jī)稠環(huán)大分子化合物，富碳?xì)堅(jiān)曳?.28-lwt %，揮發(fā)份49-55wt %，氮硫含量< 2wt %，喹啉不溶物30-50wt%。在獲得富碳?xì)堅(jiān)鼤r(shí)所使用的芳族溶劑選自輕油、加氫輕油、洗油、加氫洗油、蒽油、加氫蒽油以及高溫煤焦油經(jīng)加氫處理后沸點(diǎn)范圍在300 360°C的餾分中的一種或幾種，脂族溶劑選自C4 C16飽和烴。在離心分離時(shí)所采用的離心機(jī)分離因素為500-5000，分離時(shí)間0.l_5min，溫度在60-80°C。而所述的自然沉降在20-60°C下進(jìn)行，一般需要沉降1_24小時(shí)。所得殘?jiān)诙栊詺夥諚l件下，以0.1-50C /min升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時(shí)，從而得到高碳含量增碳劑產(chǎn)品。所制得的高碳含量增碳劑碳含量為95-99wt%。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。需要說明的是，下面的實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)化組合，僅用來說明本發(fā)明，而不用來限制本發(fā)明。在不偏離本發(fā)明主旨或范圍的情況下，可進(jìn)行本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)的其他組合和各種改良。在本文的上下文中，除非特別說明，所有的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。本說明書所使用的試劑均為市售的化學(xué)純?cè)噭褂玫母邷孛航褂蛠碜杂诎吧戒撹F集團(tuán)公司。本說明書中的表征使用了元素分析儀(vario EL III,德國elementar公司)。實(shí)施例1向高溫煤焦油中添加一定比例的正辛烷和煤焦油經(jīng)加氫處理后沸點(diǎn)范圍在300 360°C的餾分，使三者體積比為高溫煤焦油:正辛烷:煤焦油經(jīng)加氫處理后沸點(diǎn)范圍在300 360°C的餾分=I: 0.5: 0.5，在80°C溫度下進(jìn)入離心機(jī)分離2min，分離因素為2000，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘?jiān)Ｋ脷堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以
0.rc /min升溫速度升溫至700°C，并恒溫3小時(shí)，從而得到高碳含量增碳劑產(chǎn)品。所得增碳劑產(chǎn)品碳含量為95.2wt%。實(shí)施例2向高溫煤焦油中添加一定比例的石腦油和洗油，使三者體積比為高溫煤焦油:石腦油:洗油=I: 0.4: 0.4，在60°C溫度下進(jìn)入離心機(jī)分離4min，分離因素為1500，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘?jiān)Ｋ脷堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以1°C /min升溫速度升溫至1100°C，并恒溫3小時(shí)，從而得到高碳含量增碳劑產(chǎn)品。所得增碳劑產(chǎn)品碳含量為98.6wt%。實(shí)施例3將一種灰分含量0.5wt%,軟化點(diǎn)40°C的高溫煤焦油浙青粉碎至< 2mm,添加一定比例的正庚烷和甲苯，使三者體積比為高溫煤焦油浙青:正庚烷:甲苯=1:1: 2，在60°C溫度攪拌混合充分溶解后進(jìn)入離心機(jī)分離5min，分離因素為5000，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘?jiān)?。所得殘?jiān)诙栊詺夥諚l件下，以3°C /min升溫速度升溫至900°C，并恒溫0.5小時(shí)，從而得到高碳含量增碳劑產(chǎn)品。所得增碳劑產(chǎn)品其碳含量為97.5wt%。實(shí)施例4向高溫煤焦油中添加一定比例的正己烷和加氫洗油，使三者體積比為高溫煤焦油:正己烷:加氫洗油=I: 0.4: 0.4，在40°C溫度下自然沉降24小時(shí)，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘?jiān)Ｋ脷堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以5°C /min升溫速度升溫至1100°C，并恒溫3小時(shí)，從而得到高碳含量增碳劑產(chǎn)品。
所得增碳劑產(chǎn)品其碳含量為98.2wt%。
權(quán)利要求
1.一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青得到的富碳?xì)堅(jiān)苽湓鎏紕┑姆椒?，包括將所述富碳?xì)堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以0.l-5°c /min的升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時(shí)，得到所述增碳劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述增碳劑的碳含量為95-99wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述富碳?xì)堅(jiān)峭ㄟ^將所述高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青溶劑法脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述富碳?xì)堅(jiān)曳?.28-lwt%，揮發(fā)份49-55wt %，氮硫含量< 2wt %，30-50wt %喹啉不溶物。
全文摘要
一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青得到的富碳?xì)堅(jiān)苽涓咛己吭鎏紕┑姆椒?，所述富碳?xì)堅(jiān)詮母邷孛航褂突蚋邷孛航褂蜑r青脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物為主。該方法包括將富碳?xì)堅(jiān)诙栊詺夥諚l件下，以0.1-5℃/min的升溫速度升溫至600-1100℃，并恒溫0.5-3小時(shí)，得到增碳劑。本發(fā)明為由高溫煤焦油經(jīng)溶劑法脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的殘?jiān)峁┝烁吒郊又祽?yīng)用方法。所得到的高碳含量增碳劑可用于特種鋼鐵行業(yè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C21C7/00GK103205530SQ20121000928
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者趙宏美, 邱介山, 蕭錦誠, 肖南 申請(qǐng)人:易高環(huán)保能源研究院有限公司, 大連理工大學(xué)