专利名称：一种制备针状焦的方法
技术领域：
本发明属于一种制备针状焦的方法，具体地说涉及一种通过放气拉焦来制备针状焦的方法。
背景技术：
针状焦是生产超高功率石墨电极的主要材料。目前，制备针状焦的方法是对原料直接进行焦化，如在文献carbon[1989，27(3)375-380]中，富含萘环结构的沥青或者是具有高氧含量和丰富烷基侧链的沥青直接在500℃和0.8MPa下进行焦化，前者在较宽的焦化范围内可制得具有一定取向性的针状焦，而后者则需要在适当的条件下才能制得针状焦；再一种方法是对经过热缩聚改性后的原料进行焦化，如在文献Chemistry andphysics of carbon(1994，24111)和carbon[1989，27(3)359-365]中，是将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℃下进行焦化，制得具有一定流线型结构的针状焦。
上述方法尽管可制得针状焦，但不易制得性能优异的具有高取向度的流线形光学结构的针状焦。因为上述方法仅仅是对原料或是经过改性的原料直接进行焦化，使得在制备针状焦的过程中所产生的气体在逸出时对中间相球晶的生长和对各向异性区域的强制取向产生的作用有限。
发明目的本发明的目的是提供一种制备针状焦的方法。
本发明的原理如下原料在加热到一定程度后，产生中间相小球。这些中间相小球在形成、增长、融并过程中，在不同阶段反应体系中产生不同量的气体，气体的运动促进了球晶的充分成长。在反应过程中这些气体以气泡形式离开体系，气体的逸出使流动的各向异性区域强制沿气流方向有序取向，这些区域的有序排列对获得高质量针状焦是必要的。为此，本发明设计将反应器压力预先固定后，快速升到反应温度。随着反应温度的升高压力增加，同时体系中也积蓄了一定量的气体。然后放气减压，使各项异性区域沿着气流方向产生侧压力和剪切力，从而形成强烈的气流冲刷力，从而使整个各项异性区域在气流排出时强制定向排列。
本发明的制备方法包括如下步骤(1)在管式反应炉内放入原料，预先充入0.2-2MPa的惰性气体并密封；(2)在2-30秒内加热到480-550℃的焦化温度；待体系压力超过原有压力的0.2-1MPa后，释出气体到原先的0.2-2MPa，然后再密封，直到反应炉内的压力不再超过原有压力的0.2-1MPa为止。
(3)反应炉内压力不变时，继续焦化4-8小时。
如上所述的原料可以为煤系原料如除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油和煤焦油沥青；也可以是石油系原料如石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油和热裂化渣油等；还可以是煤系原料和石油系原料的共聚物。
本发明具有如下优点1.所制备的针状焦具有高取向度的流线形光学结构；2.所用实验装置简单，制作方便；3.工艺简单，省时、省力；4.放气压力可调；
具体实施例方式实施例1将装有煤系闪蒸油和石油系油浆的共聚物的管式反应炉预先充气到2MPa后，密封。然后在极短时间内加热到530℃，自升压直到压力升到3MPa时，开始放气到原先的压力2MPa。之后每当体系压力超过原有压力的0.2MPa时即进行放气，直到体系的压力不再上升为止，随后继续焦化5h即可。所得焦块的光学结构见
图1-1。可看出整个焦块为以纤维为主的高取向度的流线形光学结构。
对比例1将与实施例1相同的体系充气到2MPa后，在保持体系的压力始终为2MPa下，于530℃在与实施例1相同的焦化时间内进行焦化，所得焦块的光学结构见图1-2。可看出整个焦块为取向度不高的广域光学结构。
实施例2将装有石油系超临界萃取油浆的管式反应炉预先充气充气到0.2MPa，然后密封并在极短时间内加热到480℃。待压力超过原始压力的0.5MPa即放气，其余过程同实施例1。所得结果(见图3)表明，通过放气拉焦方法可得到光学织构以纤维为主的高取向度的焦块。
对比例2将与实施例2相同的体系充气到0.2MPa后，在极短时间内加热到480℃，始终保持该压力直到与实施例2相同的焦化时间，所得焦块的光学结构见图4。可看出整个焦块为广域光学结构。
实施例3将装有煤系闪蒸油的缩聚物的管式反应炉充气到0.8MPa后，密封。然后在极短时间内加热到490℃，自升压直到压力升到1.6MPa时，开始放气到0.8MPa，之后每当体系压力超过0.3MPa时即进行放气，直到体系的压力不再上升为止，随后继续焦化8h即可。所得焦块的光学结构见图5。可看出整个焦块为含有纤维的取向度较高的流线形光学结构。
对比例3将与实施例3相同的体系充气到0.8MPa后，使体系的压力始终保持0.8MPa。在与实施例1相同的焦化时间内进行焦化，所得焦块的光学结构见图6。可看出整个焦块为广域光学结构。
实施例4将装有热裂化渣油的管式反应炉预先充气到1.0MPa后，自升压到2.0MPa后，开始放气到原先的压力，之后每当体系压力超过0.7MPa时即进行放气，直到体系的压力不再上升为止，随后继续焦化4h即可。所得焦块的光学结构主要是以细纤维为主的流线型，见图7。
对比例4将与实施例4相同的体系充气到1.0MPa后，在与实施例4相同的焦化时间内进行焦化，所得焦块的光学结构见图8。可看出整个焦块为取向度不高的广域光学结构。
权利要求
1.一种制备针状焦的方法，其特点在于制备方法包括如下步骤(1)在管式反应炉内放入原料，充入0.2-2MPa的惰性气体并密封；(2)在2-30秒内加热到480-550℃的焦化温度；待体系压力超过原有压力的0.2-1MPa后，释出气体到原先的0.2-2MPa，然后再密封，直到反应炉内的压力不再超过原有压力的0.2-1MPa为止。(3)反应炉内压力不变时，继续焦化4-8小时。
2.如权利要求1所述的一种制备针状焦的方法，其特征在于所述的原料为煤系原料、石油系原料或煤系原料和石油系原料的共聚物。
3.如权利要求1或2所述的一种制备针状焦的方法，其特征在于所述的煤系原料为除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油和煤焦油沥青。
4.如权利要求1或2所述的一种制备针状焦的方法，其特征在于所述的石油系原料为石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油和热裂化渣油。
全文摘要
一种制备针状焦的方法，是在管式反应炉内放入原料，充入0.1－2MPa的惰性气体，在密封后2－30秒内加热到480－550℃的焦化温度。待体系压力超过原有压力的0.2－1MPa后，即释出气体到原先的0.2－2MPa，然后再密封，直到反应炉内的压力不再超过原有压力的0.2－1MPa为止。反应炉内压力不变时，继续焦化4－8小时。本发明所制备的针状焦具有高取向度的流线型光学结构。本发明具有实验装置简单，制作方便，工艺简单，省时、省力，放气压力可调等优点。
文档编号C10B53/06GK1418931SQ0114058
公开日2003年5月21日 申请日期2001年11月14日 优先权日2001年11月14日
发明者李开喜, 凌立成, 吕春祥, 刘春林 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所