本發(fā)明涉及一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，屬于新型碳材料制備。

背景技術(shù)：

1、中間相瀝青一般以煤焦油、石油瀝青和純芳烴為原料，采用直接熱縮聚法、共碳化法、催化熱縮聚法和鹵素誘導(dǎo)法等制備。中間相瀝青具有取向度高、易石墨化和碳收率高等優(yōu)點(diǎn)，是制備高導(dǎo)熱瀝青基碳纖維、泡沫碳、碳/碳復(fù)合材料的關(guān)鍵原材料。各向同性瀝青一般以煤焦油、乙烯焦油等為原料，通過(guò)減壓蒸餾法和氧化法提高其軟化點(diǎn)，主要應(yīng)用于石墨負(fù)極包覆材料及通用級(jí)瀝青碳纖維等。

2、中國(guó)發(fā)明專利(cn113549466a)將原料使用超臨界萃取設(shè)備進(jìn)行精餾、分離后得到瀝青組分，瀝青組分再進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)和提純，最終得到中間相瀝青，但制備高中間相含量瀝青工藝流程復(fù)雜，效率較低。

3、中國(guó)發(fā)明專利(cn113817501a)通過(guò)將原油進(jìn)行切割后使產(chǎn)物富含多環(huán)芳烴，經(jīng)超臨界水改質(zhì)后生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中間相瀝青，但超臨界條件較苛刻，需使用超高壓、加氫等步驟，工藝復(fù)雜。

4、中國(guó)發(fā)明專利(cn115873637a)通過(guò)一步氮?dú)獯祾叻ǚ蛛x石油重油不同輕組分餾分，重質(zhì)釜底餾分聚合生成各向同性高軟化點(diǎn)瀝青。存在單釜熱履歷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)，且制備同性瀝青過(guò)程中容易產(chǎn)生少量中間相。雖提及了尾氣回收裝置將輕組分油品回收再利用，但并未明確實(shí)際應(yīng)用。

5、中國(guó)發(fā)明專利(cn114106879b)以石油油漿為原料，通過(guò)高溫高壓聚合得到一次中間相瀝青，再對(duì)回收廢油漿組分進(jìn)行餾分蒸餾分離，低沸點(diǎn)物料回收用以二次中間相瀝青制備、高沸點(diǎn)物料通過(guò)加氫處理、高溫聚合后進(jìn)行造粒得到通用級(jí)瀝青。該方法雖提高了石油油漿的利用率，但需在后續(xù)處理過(guò)程中加入四氫萘作為加氫劑，工藝相對(duì)復(fù)雜，且存在一定的安全隱患。

6、中國(guó)發(fā)明專利(cn117264646a)以重質(zhì)油為原料，采用熱聚合-沉降-焦化三步法聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青和針狀焦，存在沉降分離不均勻等問(wèn)題，難以得到高品質(zhì)中間相瀝青，且未對(duì)油氣進(jìn)行回收利用，存在資源浪費(fèi)。

7、中國(guó)發(fā)明專利(cn114479895b)通過(guò)離心式反應(yīng)分離裝置耦合蒸餾調(diào)控反應(yīng)系統(tǒng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)縮聚和傾斜分離制備出了中間相瀝青及各向同性基質(zhì)瀝青，但其所得產(chǎn)品品質(zhì)難以把控，且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

8、目前中間相瀝青或各向同性瀝青制備，大多使用各自獨(dú)立的系統(tǒng)，且原料、工藝等系統(tǒng)差異也較大。同時(shí)，間歇式聚合或單一的制備中間相瀝青或各向同性瀝青產(chǎn)品收率較低，會(huì)產(chǎn)生70％以上廢油需進(jìn)行處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)發(fā)明目的

2、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，解決了上述背景中所提出的問(wèn)題。

3、(二)技術(shù)方案

4、一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，包括以下步驟：

5、s1將原料a通過(guò)加壓共聚、餾分切割后，分餾出>400℃餾分b與<400℃餾分c；

6、s2將餾分b通過(guò)熱聚合制得中間相瀝青d及副產(chǎn)輕油e；

7、s3將副產(chǎn)輕油e循環(huán)利用，與c以特定比例混合作為各向同性瀝青調(diào)制原料，通過(guò)空氣氧化/負(fù)壓氣提工藝制備不同牌號(hào)的各向同性瀝青f及副產(chǎn)輕油g，g以特定比例循環(huán)利用于原料a中；

8、該方法實(shí)現(xiàn)了瀝青調(diào)制過(guò)程中副產(chǎn)輕油的高效利用、提高了瀝青收率，并可根據(jù)需求制備不同牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)中間相瀝青、各向同性瀝青。

9、優(yōu)選的，s1中所述原料a為重質(zhì)芳烴油與各向同性瀝青調(diào)制工序副產(chǎn)輕油g的混合,所述重質(zhì)芳烴油主要性質(zhì)為：c/h值為9～10、膠質(zhì)含量10％～30％、瀝青質(zhì)含量≤1％、400℃以上餾分≥60％。

10、優(yōu)選的，s1中所述加壓共聚條件為初始氮?dú)鈮毫?.1-0.5mpa，升恒溫階段控制壓力≤2mpa、料溫380-400℃、恒溫時(shí)間5-10h，且s1中所述>400℃餾分b與<400℃餾分c比例為mc：mb＝1/4～2/3，式中mb為>400℃餾分c的質(zhì)量，mc為＜400℃餾分c的質(zhì)量。

11、優(yōu)選的，s2中所述熱縮聚條件為氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)、380℃～420℃。

12、優(yōu)選的，s2中所述中間相瀝青d可按需求制備出不同牌號(hào)，主要依靠權(quán)利要求7中恒溫時(shí)間的不同來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

13、優(yōu)選的，s3中所述副產(chǎn)輕油e與<400℃餾分c以特定比例混合作為各向同性瀝青調(diào)制原料，特定比例為me/mc＝3/4～1，式中me為副產(chǎn)輕油e的質(zhì)量，mc為＜400℃餾分c的質(zhì)量。

14、優(yōu)選的，s3中所述空氣氧化工藝為料溫310-330℃，氧氣量為0.05～0.1m3/(h·kg)；負(fù)壓氣提工藝為料溫360-380℃，真空度10～15kpa、氮?dú)饬繛?.005～0.01m3/(h·kg)。

15、優(yōu)選的，s3中所述各向同性瀝青f可按需求制備出不同牌號(hào)，主要依靠權(quán)利要求9中恒溫時(shí)間的不同來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

16、優(yōu)選的，s3中副產(chǎn)輕油g以特定比例循環(huán)利用于原料a中，特定比例為mg/ma＝1/10～1/5，式中mg為副產(chǎn)輕油g的質(zhì)量，ma為原料a的總質(zhì)量。

17、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)具有以下有益效果：

18、1、本發(fā)明提供的方法采用的原料為低附加值副產(chǎn)物重質(zhì)芳烴油作為預(yù)處理復(fù)配主原料，其來(lái)源豐富、成本低，因此，可減少資源浪費(fèi)，增大經(jīng)濟(jì)效益。

19、2、本發(fā)明提供的方法，根據(jù)中間相瀝青與各向同性瀝青調(diào)制階段輕油性質(zhì)的差異，以特定比例分別循環(huán)利用與于各向同性瀝青調(diào)制原料復(fù)配、重質(zhì)芳烴油預(yù)處理原料復(fù)配，實(shí)現(xiàn)了瀝青調(diào)制過(guò)程中副產(chǎn)輕油的高效利用、提高了瀝青收率，并且集聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青與各項(xiàng)同性瀝青裝置系統(tǒng)于一體，可根據(jù)需求同時(shí)制備不同牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)中間相瀝青、各向同性瀝青。

20、3、本發(fā)明提供的方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低，未采用難以除去的催化劑或供氫劑，反應(yīng)過(guò)程中基本不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，環(huán)保安全。

技術(shù)特征：

1.一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s1中所述原料a為重質(zhì)芳烴油與各向同性瀝青調(diào)制工序副產(chǎn)輕油g的混合,所述重質(zhì)芳烴油主要性質(zhì)為：c/h值為9～10、膠質(zhì)含量10％～30％、瀝青質(zhì)含量≤1％、400℃以上餾分≥60％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s1中所述加壓共聚條件為初始氮?dú)鈮毫?.1-0.5mpa，升恒溫階段控制壓力≤2mpa、料溫380-400℃、恒溫時(shí)間5-10h，且s1中所述>400℃餾分b與<400℃餾分c比例為mc：mb＝1/4～2/3，式中mb為>400℃餾分c的質(zhì)量，mc為＜400℃餾分c的質(zhì)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：所述s2中熱縮聚條件為氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)、380℃～420℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s2中所述中間相瀝青d可按需求制備出不同牌號(hào)，主要依靠權(quán)利要求7中恒溫時(shí)間的不同來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s3中所述副產(chǎn)輕油e與<400℃餾分c以特定比例混合作為各向同性瀝青調(diào)制原料，特定比例為me/mc＝3/4～1，式中me為副產(chǎn)輕油e的質(zhì)量，mc為＜400℃餾分c的質(zhì)量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s3中所述空氣氧化工藝為料溫310-330℃，氧氣量為0.05～0.1m3/(h·kg)；負(fù)壓氣提工藝為料溫360-380℃，真空度10～15kpa、氮?dú)饬繛?.005～0.01m3/(h·kg)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s3中所述各向同性瀝青f可按需求制備出不同牌號(hào)，主要依靠權(quán)利要求9中恒溫時(shí)間的不同來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，其特征在于：s3中副產(chǎn)輕油g以特定比例循環(huán)利用于原料a中，特定比例為mg/ma＝1/10～1/5，式中mg為副產(chǎn)輕油g的質(zhì)量，ma為原料a的總質(zhì)量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種聯(lián)產(chǎn)中間相瀝青及各向同性瀝青的方法，包括以下步驟：S1將原料A通過(guò)加壓共聚、餾分切割后，分餾出>400℃餾分B與<400℃餾分C；S2將餾分B通過(guò)熱聚合制得中間相瀝青D及副產(chǎn)輕油E；S3將E循環(huán)利用，與C以特定比例混合作為各向同性瀝青調(diào)制原料，通過(guò)空氣氧化/負(fù)壓氣提工藝制備不同牌號(hào)的各向同性瀝青F及副產(chǎn)輕油G，G以特定比例循環(huán)利用于原料A中。該方法實(shí)現(xiàn)了瀝青調(diào)制過(guò)程中副產(chǎn)輕油的高效利用、提高了瀝青收率，并可根據(jù)需求制備不同牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)中間相瀝青、各向同性瀝青。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧文廣,翟擁軍,龐守德,徐立
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東常任新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9