专利名称：一种煤沥青的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种煤化工浙青的制备方法，具体地说涉及一种高软化点煤浙青的制备方法。
背景技术：
软化点是煤浙青粘结剂的主要性能指标之一，尤其是用在电炉、转炉炼钢及高温煅烧设备上的耐火材料用煤浙青粘结剂，更要求煤浙青的软化点高达230 280°C，同时还要求煤浙青具有较高的抗渣性、抗氧化性、抗热震性，否则将直接影响到转炉、电炉的使用寿命，这是一般中温、高温煤浙青所不能达到的。现有的煤浙青粘结剂，大都通过中间相浙青的氧化缩聚，利用专门的工艺 装备生产的，而对针状焦生产技术在分离出的带重金属、残炭等杂质的一次喹啉不溶物(QIl)不再深加工利用。其缺陷会使煤浙青针状焦的生产成本提高，且在生产过程形成固体废弃物。由于高软化点浙青具有较高的结焦值、灰分低、较高抗烧蚀能力，在炭质耐火材料、锂电子电池负极包覆材料及浙青炭纤维等方面得到了广泛的应用。目前，高软化点浙青的制备方法工艺繁琐、要求较高，且产品结焦值低、灰分高直接影响目标产品的性能。用于锂电池负极包覆材料时，结焦值低直接影响产品包覆效果，从而会降低电池的使用寿命；用于炭纤维作原料时，灰分高、结焦值低直接影响原料纺丝的连续性及炭纤维的最终强度。传统的高软化点生产方法主要是靠氧化工艺和溶剂脱除工艺实现的。这两种工艺均存在氧化效率低、氧化不均匀及能耗高的缺点。CN 101108918A (
公开日2008-01-23)公开了一种用作锂离子电池负极包覆层材料的高软化点浙青，其特征在于所述浙青为各向同性浙青，固定碳含量>80%,喹啉不溶物含量10 30%，甲苯不溶物含量60 90%，软化点240 300°C。该高软化点浙青制备工艺式将中温煤浙青或石油浙青与改性添加剂混合，在如氮气、氦气、氩气、二氧化碳等惰性气体保护下，在250°C 500°C温度范围内热处理5 48小时，将产物冷却后粉碎至I 3 μ m而得。其中改性添加剂为磷的化合物，如磷酸、P2O5 ;或硼及其化合物，如B4C、BN、B203、H3BO3 ;或锆及其氧化物；或钛；或硅。该工艺对设备要求苛刻，工艺复杂，成本较高。CN1760331 A (
公开日2006. 04. 19)涉及一种树脂化的，软化点在一定范围内可调整的改性煤浙青及其生产方法，其特征在于制备改性煤浙青的原料选择采用煤焦油，或煤焦油提取物蒽油、酚油、萘油，或< 130°C软化点煤浙青中的一种，或上述一种以上的混合物为原料。用酸调整PH值，与甲醛、三聚甲醛或多聚甲醛发生聚合反应，通过控制聚合反应的温度、压力和时间，生产出软化点在一定范围内可调整，软化温度范围宽，可塑性大，具有线性树脂分子结构的改性煤浙青。工艺流程复杂、原料种类多、成本高。CN 102732280 A (
公开日2012. 10. 17)涉及一种高软化点煤浙青的生产方法，其主要技术特点是包括以下步骤⑴将低QI净化煤浙青加入到搅拌釜中，并连续不断地通入空气，在通气过程中进行搅拌，在200 300°C条件下进行空气氧化，氧化时间为4 12hJ2)将氧化后浙青加入到薄膜蒸发器中，在300 350°C、真空负压O. 05 O. 099MPa条件下进行薄膜蒸馏，脱除轻组分，然后进行蒸馏处理，蒸馏I 4h后得到高软化点浙青。该生产工艺复杂、节能环保，对生产设备要求高,成本较高。CN 102391885 A (
公开日2012. 03. 28)公开了一种煤浙青基高软化点纺丝浙青及其制备方法。所述的煤浙青基高软化点纺丝浙青软化点为270 285°C，结焦值为80. O 84. O%，可纺性好，连续纺丝可达18000米以上。其制备方法过程包括在管式氧化炉中，将不含有原生喹啉不溶物的煤焦油浙青，通入空气氧化处理，然后在反应釜中热缩聚处理，制得高软化点纺丝浙青。该发明的优点制备工艺简单，可控性好，原料来源广泛，产品收率达到60%以上，适合工业化生产。但是热缩聚处理工艺需要惰性气体保护，处理温度高，设备要求较高，且该处理过程只是为了增加聚合度，以增加纺丝长度，进而增加软化点温度。这对非纺丝浙青来说是非必要的，而且对纺丝浙青来说也不是唯一的改进途径。并且收率较低，影响成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便、工艺简单、成本低的高软化点煤浙青的生产方法。本发明通过对工艺参数多次摸索限定，开发出了一种工艺简单、只需一步氧化即可得到高软化点煤浙青的生产方法，具体实施如下
将中温煤浙青直接加入搅拌反应釜中，以10-30L/min的速度持续通入混合气体，以 I. 5-50C /min，优选为 2V /min，加热升温至 200_210°C，保温 O. 5-1. 5h，然后以 5_10°C /min,优选为6 /min,升温至330_34(TC,保温l_20h后，即得高软化点煤浙青。其中，所述的中温煤浙青满足如下指标软化点为80 - 95°C，优选85_90°C ;喹啉不溶物彡O. 2% ;结焦值彡48% ;甲苯不溶物彡15% ;灰分彡O. 2%。所述的混合气体是空气、空气-氮气混合气体或氮气-氧气混合气体；其中优选体积比为9:1的空气和氮气的混合气体或体积比为8:2的氮气和氧气的混合气体。所述的高软化点煤浙青是指软化点高于200°C的煤浙青。与现有技术相比，本发明技术方方案具有如下优点和积极效果
I.操作方便、工艺简单。本发明制备过程将原料直接入釜反应，省去了原料预混合和对浙青蒸馏等多步工艺，简化了工艺路线。2.成本低，设备简单。本发明所需设备主要是反应釜，省去预混装备和蒸馏装备，大大降低了成本。3. CN 102391885 A中的技术方案先将脱除原生喹啉不溶物的煤焦油浙青在管式氧化炉中升温到280 350°C进行恒温氧化8 10小时，提高煤焦油浙青的软化点仅为190 220°C，而本发明工艺的最高温度仅为340°C，软化点便可提高至260_280°C，效果显著，同时节能降耗，收率也大大提高。4.本发明生产所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在260-280°C，结焦值^ 75%，喹啉不溶物30±5%，甲苯不溶物> 50%，灰分< O. 04%，可直接广泛应用于锂离子负极包覆材料，高性能炭质耐火材料和煤浙青基碳纤维的生产。
具体实施例方式以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围，本发明用到、但未进行说明的技术和指标部分，均为现有技术。煤浙青软化点测试采用GB/T 4507-1984 ;灰分测定方法采用GB/T2295-1980 ;结焦值测试采用GB 8727-88。喹啉不溶物测定方法采用GB 2293-1980 ;煤浙青甲苯不溶物测定方法采用GB2292-80。实施例I
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为80°C;喹啉不溶物为O. 2% ;结焦值为48% ;甲苯不溶物为15% ;灰分为O. 2%)直接加入搅拌反应釜中，以10L/min的速度持续通入空气，以I. 5°C /min,加热升温至200°C，保温O. 5h，然后以10°C /min,升温至330°C，保温20h后，即得高软化点煤浙青。收率为73. 9%。所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在260°C,结焦值为75. 2%,喹啉不溶物25. 7%,甲苯不溶物为50. 2%,灰分为O. 04%。实施例2
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为82V ;喹啉不溶物为O. 15% ;结焦值为50% ;甲苯不溶物为17% ;灰分为O. 17%)直接加入搅拌反应釜中，以20L/min的速度持续通入体积比为8:2的氮气和氧气的混合气体，以I. 70C /min，加热升温至202°C，保温lh，然后以8 V /min，升温至332°C，保温15h后，即得高软化点煤浙青。收率为85. 1%。所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在265°C，结焦值为75. 7%，喹啉不溶物27. 1%，甲苯不溶物为52. 7%，灰分为 O. 02%。实施例3
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为85°C ;喹啉不溶物为O. 15% ;结焦值为52% ;甲苯不溶物为17% ;灰分为O. 18%)直接加入搅拌反应釜中，以17L/min的速度持续通入体积比为9:1的空气和氮气的混合气体，以2V /min，加热升温至205°C，保温lh，然后以6°C /min，升温至335°C，保温12h后，即得高软化点煤浙青。收率为92. 2%。所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在270°C，结焦值为82. 6%，喹啉不溶物30. 1%，甲苯不溶物为83. 2%，灰分为O. 01%。实施例4
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为87V ;喹啉不溶物为O. 15% ;结焦值为52% ;甲苯不溶物为16% ;灰分为O. 6%)直接加入搅拌反应釜中，以12L/min的速度持续通入体积比为9:1的空气和氮气的混合气体，以3°C /min，加热升温至207°C，保温lh，然后以6°C /min，升温至337°C，保温9h后，即得高软化点煤浙青。收率为76. 4%。所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在270°C，结焦值为76. 1%，喹啉不溶物30%，甲苯不溶物为53. 2%，灰分为O. 03%。实施例5
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为90°C ;喹啉不溶物为O. 12% ;结焦值为52% ;甲苯不溶物为17% ;灰分为O. 16%)直接加入搅拌反应釜中，以25L/min的速度持续通入体积比为8:2的氮气和氧气的混合气体，以4°C /min，加热升温至207°C，保温I. 5h，然后以12°C /min，升温至337°C，保温3h后，即得高软化点煤浙青。收率为79.7%。所得高软化点煤浙青满足如下指标软化点在272°C，结焦值为77. 2%，喹啉不溶物32%，甲苯不溶物为55. 7%，灰分为O. 04%ο实施例6
将IOOOkg中温煤浙青(软化点为95°C ;喹啉不溶物为O. 12% ;结焦值为55% ;甲苯不溶物为15% ;灰分为O. 13%)直接加入搅拌反应釜中，以30L/min的速度持续通入体积比为9:1的空气和氮气的混合气体，以5°C /min，加热升温至210°C，保温I. 5h，然后以5°C /min，升温至340°C，保温Ih后，即得高软化点煤浙青。收率为67.2%。所得高软化点煤浙青满足 如下指标软化点在280°C，结焦值为75. 9%，喹啉不溶物33%，甲苯不溶物为53. 2%，灰分为
O.04%ο
权利要求
1.一种煤浙青的制备方法，包括如下步骤 将中温煤浙青直接加入搅拌反应釜中，持续通入气体，以1.5-5°c /min的升温速度，加热升温至200-210°C，保温O. 5-1.5h，然后以5-10°C /min的升温速度，加热升温至330-340°C，保温l_20h后，即得高软化点煤浙青产品； 其中，所述的气体是空气、空气-氮气混合气体或氮气-氧气混合气体； 所述的中温煤浙青满足如下技术指标软化点为80 — 95°C,喹啉不溶物< O. 2%,结焦值彡48%,甲苯不溶物彡15%，灰分彡O. 2%。
2.如权利要求I所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，中温煤浙青软化点为85-90。。。
3.如权利要求I所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，所述的空气-氮气混合气体为体积比为9:1的空气和氮气的混合气体。
4.如权利要求I所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，所述的氮气-氧气混合气体为体积比为8:2的氮气和氧气的混合气体。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，气体通入速度为10-30L/min。
6.如权利要求5所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，气体通入速度为17L/min。
7.如权利要求6所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，升温至200-210°C的升温速度为2V /min。
8.如权利要求7所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，升温至330-340°C的升温速度为6°C /min。
9.如权利要求1、2、3或4所述的一种煤浙青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将中温煤浙青直接加入搅拌反应釜中，以17L/min的速度持续通入混合气体，以2V Mn的升温速度，加热升温至205°C，保温lh，然后以6°C /min的升温速度，加热升温至335°C，保温5h后，即得高软化点煤浙青产品。
全文摘要
一种煤沥青的生产方法，包括如下步骤将中温煤沥青直接加入搅拌反应釜中，持续通入空气、空气-氮气混合气体或氮气-氧气混合气体，以15-25℃/min，加热升温至200-210℃，保温0.5-1.5h，然后以5-10℃/min，升温至330-340℃，保温1-20h后，即得高软化点煤沥青。该工艺利用中温煤沥青为原料，直接入釜反应，省去了原料预混合和对沥青蒸馏等多步工艺，简化了工艺路线，提高收率，达到能耗低的目的，并得到高结焦值、高软化点的煤沥青。本发明的制备方法具有操作方便、工艺及设备简单、能耗低、成本低等优点。
文档编号C10C3/04GK102965136SQ201210541359
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者闫桂林, 刘春龙, 韩波, 刘越, 李洪岩 申请人:济宁碳素集团有限公司, 山东晨阳新型碳材料股份有限公司