專利名稱：一種制備針狀焦的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種制備針狀焦的方法，具體地說涉及一種通過放氣拉焦來制備針狀焦的方法。
背景技術：
針狀焦是生產超高功率石墨電極的主要材料。目前，制備針狀焦的方法是對原料直接進行焦化，如在文獻carbon[1989，27(3)375-380]中，富含萘環(huán)結構的瀝青或者是具有高氧含量和豐富烷基側鏈的瀝青直接在500℃和0.8MPa下進行焦化，前者在較寬的焦化范圍內可制得具有一定取向性的針狀焦，而后者則需要在適當的條件下才能制得針狀焦；再一種方法是對經過熱縮聚改性后的原料進行焦化，如在文獻Chemistry andphysics of carbon(1994，24111)和carbon[1989，27(3)359-365]中，是將流化催化裂化渣油和低硫石油真空渣油以5∶5的比例混合后在460℃下焦化，或者是以7∶3的比例在480℃下進行焦化，制得具有一定流線型結構的針狀焦。
上述方法盡管可制得針狀焦，但不易制得性能優(yōu)異的具有高取向度的流線形光學結構的針狀焦。因為上述方法僅僅是對原料或是經過改性的原料直接進行焦化，使得在制備針狀焦的過程中所產生的氣體在逸出時對中間相球晶的生長和對各向異性區(qū)域的強制取向產生的作用有限。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種制備針狀焦的方法。
本發(fā)明的原理如下原料在加熱到一定程度后，產生中間相小球。這些中間相小球在形成、增長、融并過程中，在不同階段反應體系中產生不同量的氣體，氣體的運動促進了球晶的充分成長。在反應過程中這些氣體以氣泡形式離開體系，氣體的逸出使流動的各向異性區(qū)域強制沿氣流方向有序取向，這些區(qū)域的有序排列對獲得高質量針狀焦是必要的。為此，本發(fā)明設計將反應器壓力預先固定后，快速升到反應溫度。隨著反應溫度的升高壓力增加，同時體系中也積蓄了一定量的氣體。然后放氣減壓，使各項異性區(qū)域沿著氣流方向產生側壓力和剪切力，從而形成強烈的氣流沖刷力，從而使整個各項異性區(qū)域在氣流排出時強制定向排列。
本發(fā)明的制備方法包括如下步驟(1)在管式反應爐內放入原料，預先充入0.2-2MPa的惰性氣體并密封；(2)在2-30秒內加熱到480-550℃的焦化溫度；待體系壓力超過原有壓力的0.2-1MPa后，釋出氣體到原先的0.2-2MPa，然后再密封，直到反應爐內的壓力不再超過原有壓力的0.2-1MPa為止。
(3)反應爐內壓力不變時，繼續(xù)焦化4-8小時。
如上所述的原料可以為煤系原料如除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油和煤焦油瀝青；也可以是石油系原料如石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油和熱裂化渣油等；還可以是煤系原料和石油系原料的共聚物。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.所制備的針狀焦具有高取向度的流線形光學結構；2.所用實驗裝置簡單，制作方便；3.工藝簡單，省時、省力；4.放氣壓力可調；
具體實施例方式實施例1將裝有煤系閃蒸油和石油系油漿的共聚物的管式反應爐預先充氣到2MPa后，密封。然后在極短時間內加熱到530℃，自升壓直到壓力升到3MPa時，開始放氣到原先的壓力2MPa。之后每當體系壓力超過原有壓力的0.2MPa時即進行放氣，直到體系的壓力不再上升為止，隨后繼續(xù)焦化5h即可。所得焦塊的光學結構見

圖1-1?？煽闯稣麄€焦塊為以纖維為主的高取向度的流線形光學結構。
對比例1將與實施例1相同的體系充氣到2MPa后，在保持體系的壓力始終為2MPa下，于530℃在與實施例1相同的焦化時間內進行焦化，所得焦塊的光學結構見圖1-2?？煽闯稣麄€焦塊為取向度不高的廣域光學結構。
實施例2將裝有石油系超臨界萃取油漿的管式反應爐預先充氣充氣到0.2MPa，然后密封并在極短時間內加熱到480℃。待壓力超過原始壓力的0.5MPa即放氣，其余過程同實施例1。所得結果(見圖3)表明，通過放氣拉焦方法可得到光學織構以纖維為主的高取向度的焦塊。
對比例2將與實施例2相同的體系充氣到0.2MPa后，在極短時間內加熱到480℃，始終保持該壓力直到與實施例2相同的焦化時間，所得焦塊的光學結構見圖4。可看出整個焦塊為廣域光學結構。
實施例3將裝有煤系閃蒸油的縮聚物的管式反應爐充氣到0.8MPa后，密封。然后在極短時間內加熱到490℃，自升壓直到壓力升到1.6MPa時，開始放氣到0.8MPa，之后每當體系壓力超過0.3MPa時即進行放氣，直到體系的壓力不再上升為止，隨后繼續(xù)焦化8h即可。所得焦塊的光學結構見圖5?？煽闯稣麄€焦塊為含有纖維的取向度較高的流線形光學結構。
對比例3將與實施例3相同的體系充氣到0.8MPa后，使體系的壓力始終保持0.8MPa。在與實施例1相同的焦化時間內進行焦化，所得焦塊的光學結構見圖6?？煽闯稣麄€焦塊為廣域光學結構。
實施例4將裝有熱裂化渣油的管式反應爐預先充氣到1.0MPa后，自升壓到2.0MPa后，開始放氣到原先的壓力，之后每當體系壓力超過0.7MPa時即進行放氣，直到體系的壓力不再上升為止，隨后繼續(xù)焦化4h即可。所得焦塊的光學結構主要是以細纖維為主的流線型，見圖7。
對比例4將與實施例4相同的體系充氣到1.0MPa后，在與實施例4相同的焦化時間內進行焦化，所得焦塊的光學結構見圖8?？煽闯稣麄€焦塊為取向度不高的廣域光學結構。
權利要求
1.一種制備針狀焦的方法，其特點在于制備方法包括如下步驟(1)在管式反應爐內放入原料，充入0.2-2MPa的惰性氣體并密封；(2)在2-30秒內加熱到480-550℃的焦化溫度；待體系壓力超過原有壓力的0.2-1MPa后，釋出氣體到原先的0.2-2MPa，然后再密封，直到反應爐內的壓力不再超過原有壓力的0.2-1MPa為止。(3)反應爐內壓力不變時，繼續(xù)焦化4-8小時。
2.如權利要求1所述的一種制備針狀焦的方法，其特征在于所述的原料為煤系原料、石油系原料或煤系原料和石油系原料的共聚物。
3.如權利要求1或2所述的一種制備針狀焦的方法，其特征在于所述的煤系原料為除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油和煤焦油瀝青。
4.如權利要求1或2所述的一種制備針狀焦的方法，其特征在于所述的石油系原料為石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油和熱裂化渣油。
全文摘要
一種制備針狀焦的方法，是在管式反應爐內放入原料，充入0.1－2MPa的惰性氣體，在密封后2－30秒內加熱到480－550℃的焦化溫度。待體系壓力超過原有壓力的0.2－1MPa后，即釋出氣體到原先的0.2－2MPa，然后再密封，直到反應爐內的壓力不再超過原有壓力的0.2－1MPa為止。反應爐內壓力不變時，繼續(xù)焦化4－8小時。本發(fā)明所制備的針狀焦具有高取向度的流線型光學結構。本發(fā)明具有實驗裝置簡單，制作方便，工藝簡單，省時、省力，放氣壓力可調等優(yōu)點。
文檔編號C10B53/06GK1418931SQ0114058
公開日2003年5月21日 申請日期2001年11月14日 優(yōu)先權日2001年11月14日
發(fā)明者李開喜, 凌立成, 呂春祥, 劉春林 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所