专利名称：用于制备石油沥青的澄清油的蒸馏方法
技术领域：
本发明在目标是提高所得到的浙青产率和质量的用于蒸馏澄清油的方法中具有 应用范围。
背景技术：
浙青用于制备碳制品，特别用于制备具有优良机械性质的碳纤维。它们也在用于 制备阳极、用于钢铁工业的铝和石墨电极的工业中具有作为粘合剂的应用。传统上，浙青的制备使用煤焦油作为原料。然而，由煤焦油的使用产生的环境问题、该原料的供应的不稳定性和该物品价格 的大波动唤起了工业上对源自石油加工的重质残余物的原料替代来源的兴趣。传统上，由澄清油制备浙青包括其中将该原料进行蒸馏，除去较轻化合物而留下 在常温具有固定性质的浙青作为最终产物的处理阶段。传统方法(例如上述的)的平均产 率约为20%浙青。相关现有技术此处包括作为参考文献的文件US 4, 705, 618 (Maruzen Petrochemical Co., Ltd.)描述了用于连续制备“实质上”光学上各向同性的且基本上均勻的浙青中间产物的方 法，所述浙青中间产物用于制备浙青粘合剂，所述浙青粘合剂用于制备碳纤维，其包括在特 定的压力和温度下在管式加热器中将包含少于5wt%的不溶于喹啉的馏分的重油加热特定 的停留时间，该重油选自能够选自以下的组具有煤作为基质的各种来源的焦油、石脑油裂 化的副产物、柴油裂化的副产物和澄清油。将来自该加热器的流转移到蒸馏塔中，在其中将 它在特定的压力和温度蒸馏以使来自重质馏分的轻馏分作为产物从该塔的顶部分离出来， 重质馏分从该塔的底部收集作为中间产物浙青。此处包括作为参考文献的文件US 4, 820, 401 (Koz Iizuka, Maruzen Petrochemical Co. , Ltd.)公开了用于制备具有低于350°C的软化点的用于生产高性能碳 纤维的浙青的方法，其包括将来自油或煤的重油或由重油通过蒸馏得到的重组分在管式加 热器中在压力下经过热处理或加氢处理特定的停留时间。在第二阶段中，将单环芳香烃溶 剂添加到该经热处理的物料中，新生成的不溶组分基本上作为高分子量的各向同性浙青材 料回收。在第三阶段中，用基于氢供体的溶剂的添加将之前得到的浙青材料在特定的温度 和压力下经过加氢处理，基本上形成各向同性的加氢浙青，最后在第四阶段中，将来自该第 三阶段的化合物在350°C-50(TC的温度范围内在超过大气压的压力下经过热处理以将其 转化为浙青粘合剂。此处包括作为参考文献的文件US 4，931，162 (Conoco Inc.)公开了用于制备适用 于生产高质量碳纤维的浙青的方法，其包括在大气压力下从包含芳香化合物的原料中蒸馏 出具有390°C的初始沸点的不含单相树脂的芳香族馏出物。将该馏出物在大气压力下经受 特定的温度一段时间，以得到不含中间相但包含至少5%的百分比的中间相树脂的馏出物。 该自由馏出物也在大气压力下在惰性气体存在下经受在370°C -420°C范围内的温度特定时间以将后者树脂转化为浙青粘合剂。此处包括作为参考文献的文件US 5，032，250 (Conoco Inc.)公开了用于制备浙青 粘合剂的方法，其包括将包含介晶(mesogen)的各向同性浙青与溶剂相结合，然后用溶剂 在超临界温度和压力条件下以使这些介晶与该溶剂相结合以形成浙青粘合剂的方式用溶 剂对该介晶进行相分离，回收该浙青粘合剂。此处包括作为参考文献的文件US 5, 259, 947 (Conoco he.)公开了具有包括介 晶、假介晶(pseudo-mesogen)或其混合物的赋形剂(vehicle)的液晶结构的溶剂化的中间 相浙青，其中该溶剂化的中间相浙青至少40体积％光学各向异性，且其中该溶剂化的中间 相浙青在比介晶组分低至少40°C时熔化，或者其中该溶剂化的中间相浙青包含假介晶，其 中该溶剂化的中间相浙青熔化或软化，而该假介晶组分不会；其中当其保留实质体积的液 晶结构时，该溶剂溶解在该介晶或假介晶中，并造成熔点的降低。由可以从上述现有技术的代表性实施例中得知的那些可知，在这些的如果不是所 有也是几乎所有中，存在对控制温度的需求，但该温度通常非常高。同样地，这些方法很少 必须在高于大气压的压力下进行。另一方面，将注意到轻馏分有效地从方法中除去，在几乎 所有中都存在引入溶剂以得到浙青的需求。最后，将看到关注在于用于制备碳纤维的浙青 的物理和化学性质，而不是方法本身的效率。
发明内容
本发明涉及用于蒸馏澄清油以提高具有使其适用于各种工业应用中的优良物理 和化学性质的浙青粘合剂的制备产率的方法。通过开发基本上包括引入由澄清油的蒸馏得到的轻质和挥发性化合物的冷凝阶 段的蒸馏方法而实现了以上目的，这些轻质化合物循环到该蒸馏装置的热区域，在此处其 与原料反应形成具有比该反应系统更低的粘度的混合物，其用作溶剂相。该阶段在特定的 温度进行特定的时间。
图1是依照本发明的蒸馏系统的简图。图2显示了在依照本发明的具有冷却盘管的第一蒸馏实验中加热的图表，其中绘 制了在蒸馏装置内的温度和在蒸馏塔顶部的温度。图3显示了在依照本发明的具有冷却盘管的第二蒸馏实验中加热的图表，其中绘 制了在蒸馏装置内的温度和在蒸馏塔顶部的温度。图4显示了在依照本发明的具有冷却盘管的第三蒸馏实验中加热的图表，其中绘 制了在蒸馏装置内的温度和在蒸馏塔顶部的温度。图5显示了在依照本发明的具有冷却盘管的第四蒸馏实验中加热的图表，其中绘 制了在蒸馏装置内的温度和在蒸馏塔顶部的温度。
具体实施例方式本发明涉及目的在于提高具有优良物理和化学性质的浙青的制备产率的用于蒸 馏澄清油的方法。
如前所述，能够使用煤焦油和重油残余物制备浙青。来自其加工的重油残余物已 经广泛用作用于获得浙青的主要原料。然而，绝大部分在其实验中使用石油浙青的技术工 作都提及使用商业浙青作为原料。由澄清油作为原料制备浙青包括蒸馏，其除去较轻的化 合物并使得可以形成重质物料，在常温为固态的浙青。由传统蒸馏得到的浙青的产率约为 20%。在蒸馏过程中可以应用真空，其尽管加速了该蒸馏方法，但也导致比传统方法中甚至 更低的产率。在用于开发本发明的试验台研究过程中进行第一实验时使用具有传统设备的配 置，具有用于加热该塔以使得可以加速轻质挥发性化合物的去除并可以绝热以防止热量损 失到外部的系统。结果作为“试验1”示于下面的表1中。本报告中的所有表所通用的缩略语需要解释，以提供更好的理解Tint-蒸馏装置的内部温度Tt。p-蒸馏塔顶部温度，时间-蒸馏时间Yffiw-浙青的产率SP-软化点TI-不溶于甲苯的化合物QI-不溶于喹啉的化合物然后进行其中不加热该蒸馏塔的第二实验。结果作为试验2示于下表1中。表 权利要求
1.用于蒸馏适用于制备石油浙青的澄清油的方法，其包括由澄清油的蒸馏得到的化合 物的冷凝，将所述化合物循环到蒸馏装置(1)的一定区域，在7-10小时的总蒸馏时间内达 到430°C -4 °C的最大温度。
2.权利要求1的方法，其特征在于蒸馏装置(1)装备有包括环绕蒸馏塔(3)的优选为 铜制的盘管O)的回流系统，以及其中用可以选自水、压缩空气或任意其它满足换热容量 要求的流体的冷却流体在盘管O)中流动。
3.权利要求1或2的蒸馏方法，其特征在于循环的组分满足于以下中的一项或多项与原料反应，作为具有比该反应系统更低的粘度的溶剂相，抑制更大分子量的组分的快速冷凝，有助于在更大分子量的组分中链的断裂，这延迟了不溶于喹啉的化合物的形成，和消除在该系统中引入外部溶剂化合物的需求。
4.权利要求1、2或3的方法，其特征在于化合物的冷凝阶段是通过将包含在其中循环 的冷却液体的盘管O)附着在蒸馏装置(1)的蒸馏塔(3)的周围。
5.任意前述权利要求的方法，其中所述化合物包括轻质的和/或挥发性的化合物。
6.用于制备石油浙青的澄清油的蒸馏方法，其特征在于其包括引入由澄清油的蒸馏得 到的轻质和挥发性化合物的冷凝阶段，这使这些化合物适用于循环到改进蒸馏装置(1)的 热区域中，在7-10小时范围内的总蒸馏时间内达到在430°C _435°C范围内的最大温度。
全文摘要
本发明描述了用于蒸馏澄清油以通过蒸馏方法的开发提高具有优良物理和化学性质的沥青的制备效率的方法，其基本上包括引入对由该澄清油的蒸馏得到的轻质挥发性化合物的冷凝阶段，使这些轻质化合物循环到蒸馏装置的热区域并作为具有比该反应系统更低的粘度的溶剂相与原料在特定的温度范围内反应特定的时间。
文档编号C10C3/06GK102099440SQ200980128262
公开日2011年6月15日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月1日
发明者C·H·M·德卡斯特罗杜特拉, L·C·德弗雷塔斯, L·D·德卡斯特罗 申请人:巴西石油公司