一种改质沥青的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种改质沥青的制备方法，属于沥青制备【技术领域】。该方法包括如下步骤：将煤焦油或煤焦油沥青与游离碳或含游离碳的组分混合均匀，加热反应后得到改质沥青。通过本发明所述改质沥青的制备方法制备得到的改质沥青具有粘度和软化点低、流动性高、固定炭素量高的优点。另外，通过添加含游离碳的组分，改质沥青的密度变大，因此制备得到的改质沥青还具有高密度的优点。
【专利说明】一种改质沥青的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改质浙青的制备方法,属于浙青制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着碳素技术的发展，为了生广闻性能碳素制品，如闻功率和超闻功率石墨电极、高密高强石墨、高温模压碳砖以及微孔碳砖等，对煤焦油浙青的性能提出了更高的要求。改质浙青是在一定条件下对煤焦油浙青进行改质处理后得到的高性能浙青。改质浙青与中温煤焦油浙青相比，改质浙青中的β树脂含量大大提高。焙烧后，改质浙青中的大部分β树脂会转化为焦炭，提高了改质浙青的固定碳含量。而固定碳含量提高后，改质浙青焙烧后的碳素制品的体积密度、机械强度和导电性能会得到极大的提高。由于改质浙青具有上述优异性能，因此对煤焦油浙青的改质处理越来越被人们所重视。
[0003]诸如，中国专利文献CN101289624A公开了一种两段串联连续加压热聚生产中温改质浙青的方法，包括如下步骤:中温浙青通过两段串联反应釜低压加热缩聚得到改质浙青，其中，在第一段加热至37(T38(TC进行预裂解反应，在第二段加热至39(T405°C快速进行加热缩聚反应，从而增加甲苯不溶物含量，减少α树脂含量，提高β树脂含量；反应后的物料进入闪蒸塔，在该塔内调节改质浙青的软化点；闪蒸系统尾气进入烟气吸收系统，用循环洗油吸收后通过烟囱排出。
[0004]上述技术中，在预裂解和热缩聚反应过程中一部分甲苯可溶组分经聚合反应后会转化为β树脂，一部分α树脂会发生裂解反应转化为β树脂，浙青中原有的一部分β树脂还会发生缩聚反应转化为α树脂，同时还会产生氢气、甲烷、水和不凝性气体。通过改质处理得到的改质浙青，其β树脂含量得到很大程度的增长，也就是改质浙青的固定碳含量得到很大程度的增长，焙烧后的碳素材料的体积密度、机械强度和导电性能也大大提高。但是，由于上述改质过程中，在第二阶段的热缩聚反应阶段，浙青中原有的一部分β树脂还会形成新的α树脂，而改质浙青中α树脂含量的增加会导致改质浙青的软化点和粘度增高、流动性变差，进而会导致改质浙青在制备电极过程中与电极骨材之间不能紧密地结合，使得制备得到的电极材料的质量差、寿命短。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是现有技术中改质浙青的制备过程中还会生成α树月旨，这样容易导致改质浙青的软化点和粘度增高、流动性变差，进而导致改质浙青与骨材之间不能紧密地结合，使得制备得到电极材料的质量差、寿命短，进而提供一种软化点和粘度低、流动性好、固定碳含量高的改质浙青的制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改质浙青的制备方法，包括如下步骤:将煤焦油或煤焦油浙青与游离碳或含游离碳的组分混合均匀，在36(T380°C条件下加热反应后得到改质浙青。
[0007]所述含游离碳的组分中游离碳的含量为15~95wt%，余量为杂质。[0008]所述含游离碳的组分是通过将煤焦油或煤焦油浙青与溶剂充分混合后得到混合液，然后采用物理分离方法除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为含游离碳的组分；
其中，所述溶剂为煤系轻质油与煤系芳香族油的混合物，或者是BTX与煤系芳香族油的混合物，所述煤系轻质油或者BTX与煤系芳香族油的质量比为0.25-19 ;所述溶剂与所述煤焦油或煤焦油浙青的质量比为0.5-10。
[0009]所述煤系轻质油为气体轻油、焦油轻油、石脑油轻油中的一种或者多种，所述煤系芳香族油为洗油、吸收油、甲酚油、蒽油中的一种或者多种。
[0010]所述物理分离方法为通过离心分离、过滤、沉淀分离法中的任意一种。
[0011]所述游离碳是在5(T70°C下，将煤焦油或煤焦油浙青或含游离碳的组分与溶剂充分混合后得到混合液，然后经离心分离除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为游离碳; 其中，所述溶剂为洗油、吸收油、蒽油或喹啉中的任意一种，所述溶剂与所述煤焦油或煤焦油浙青或含自由碳组分的质量比为8~10。
[0012]所述离心分离的离心力为200(T3000g。
[0013]以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油或煤焦油浙青的添加量比为3:100~50:100。
[0014]以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油或煤焦油浙青的添加量比为5:100~30:100。
[0015]所述加热反应时间为5~8h。
[0016]本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明所述改质浙青的制备方法，通过在原料煤焦油或煤焦油浙青中加入游离碳或含游离碳的组分，在进行热处理前，煤焦油或煤焦油浙青中含有的固定碳含量就能变高，因此在热处理过程中，只需要在36(T380°C的较低温度条件下进行热处理，即可得到高固定碳含量的改质浙青，而该温度下进行浙青改质时，改质过程中浙青不会发生聚合反应，也就是不会生成α树脂，相当于改质浙青的QI值没有变化，所以制备得到的改质浙青具有粘度和软化点低、流动性高、固定炭素量高的优点。而粘度和软化点低、流动性高会使改质浙青与骨材之间紧密地结合，从而使得制备得到的电极材料的质量好、寿命长；另一方面，改质浙青的固定碳含量提高后，其经过焙烧得到的超高功率电极的体积密度、机械强度和导电性能也会大大提闻。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
[0018]实施例1
将1000g的煤焦油与30g的游离碳混合均匀，在360°C条件下加热反应8h后得到改质浙青A;
其中，所述游离碳的制备方法如下:
在50°C条件下，将煤焦油与溶剂充分混合，得到混合液，然后在2000g的离心力下进行离心分离除去所述混合液中的不溶物，得到的不溶物即为游离碳，进行离心分离的所述混合液的粘度为40mpa.s ；所述溶剂为蒽油，所述蒽油与所述煤焦油的质量比为10。
[0019]实施例2
将1000g的煤焦油与50g的游离碳混合均匀，在365°C条件下加热反应7h后得到改质浙青B ；
其中，所述游离碳的制备方法如下:
在60°C条件下，将含游离碳的组合物与溶剂充分混合，得到混合液，在2500g的离心力下进行离心分离，除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为45mpa.s ；
所述溶剂为洗油；所述洗油与所述浙青的质量比为9 ；
实施例3
将1000g的煤焦油与100g的游离碳混合均匀，在370°C条件下加热反应6h后得到改质浙青C;
其中，所述游离碳的制备方法如下:
在70°c条件下，将煤焦油浙青与溶剂充分混合，得到混合液，在3000g的离心力下进行离心分离，除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为40mpa.s ；
所述溶剂为喹啉，所述喹啉与所述浙青的质量比为8。
[0020]实施例4
将1000g的煤焦油与1000g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为15wt%，在380°C条件下加热反应5h后得到改质浙青D。
[0021]本实施例中所述含游离碳的组分制备方法如下:
将煤焦油浙青与溶剂充分混合，得到混合液，在1000g的离心力下进行离心分离除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为74mpa.s ；
所述溶剂为气体 轻油与吸收油的混合物，所述气体轻油与吸收油的质量比为12 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为7。
[0022]实施例5
将1000g的煤焦油与667g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为30wt%，在375°C条件下加热反应5.5h后得到改质浙青E。
[0023]本实施例中所述含游离碳的组分的制备方法如下:
将煤焦油浙青与溶剂充分混合，得到混合液，采用沉淀分离的方法除去所述混合液中的不溶物，进行沉淀分离的所述混合液的粘度为82mpa.s ；
所述溶剂为BTX与吸收油的混合物，所述BTX与吸收油的质量比为10 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为6。
[0024]实施例6
将1000g的煤焦油与500g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为50wt%，在365°C条件下加热反应6.5h后得到改质浙青F。
[0025]本实施例中所述含游离碳的组分的制备方法如下:
将煤焦油浙青与溶剂充分混合，得到混合液，采用过滤分离的方法除去所述混合液中的不溶物，进行过滤分离的所述混合液的粘度为87mpa.s ；
所述溶剂为气体轻油与吸收油的混合物，所述气体轻油与吸收油的质量比为8 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为4。
[0026]实施例7
将1000g的煤焦油与462g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为65wt%，在365°C条件下加热反应6.5h后得到改质浙青G。
[0027]本实施例中所述含游离碳的组分的制备方法如下:
将煤焦油浙青与溶剂充分混合，得到混合液，在700g的离心力下进行离心分离除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为91mpa.s ；
所述溶剂为气体轻油与吸收油的混合物，所述气体轻油与吸收油的质量比为6 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为3。
[0028]实施例8
将1000g的煤焦油与500g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为80wt%，在365°C条件下加热反应6.5h后得到改质浙青H。
[0029]本实施例中所述含游离碳的组分的制备方法如下:
将煤焦油与溶剂充分混合，得到混合液，在1200g的离心力下进行离心分离除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为94mpa.s ；
所述溶剂为气体轻油与吸收油的混合物，所述气体轻油与吸收油的质量比为3 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为2。
[0030]实施例9
将1000g的煤焦油与526g的含游离碳的组分混合均匀，其中所述含游离碳的组分中游离碳的含量为95wt%，在360°C条件下加热反应9h后得到改质浙青I。
[0031]本实施例中所述含游离碳的组分的制备方法如下:
将煤焦油与溶剂充分混合，得到混合液，在1500g的离心力下进行离心分离除去所述混合液中的不溶物，进行离心分离的所述混合液的粘度为97mpa.s ；
所述溶剂为气体轻油与吸收油的混合物，所述气体轻油与吸收油的质量比为0.25 ;所述溶剂与所述浙青的质量比为0.5对比例
参见对比文献CN101289624A中所述实施例1，将温度为34(T360°C的中温浙青加压至
0.5^1.0MPa进入第一段热聚反应釜，在反应釜内中温浙青加热至375~385°C，进行预反应3~3.5h ;预反应后的浙青进入第二段热聚反应釜，在395~405°C下反应3h ;反应后产物进入闪蒸塔，在38(T390°C进行闪蒸，闪蒸油进入闪蒸油中间槽，改质浙青从闪蒸塔底部排出。
[0032]件能评价测试例
对实施例广9以及对比例中制备得到的改质浙青进行软化点、甲苯不溶物、喹啉不溶物以及β树脂含量测试，测试结果见表1。
[0033]表1实施例1、及对比例中改质浙青性能测试结果
【权利要求】
1.一种改质浙青的制备方法，包括如下步骤:将煤焦油或煤焦油浙青与游离碳或含游离碳的组分混合均匀，在3602~380°C条件下加热反应后得到改质浙青。
2.根据权利要求1所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述含游离碳的组分中游离碳的含量为15~95wt%，余量为杂质。
3.根据权利要求1或2所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述含游离碳的组分是通过将煤焦油或煤焦油浙青与溶剂充分混合后得到混合液，然后采用物理分离方法除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为含游离碳的组分； 其中，所述溶剂为煤系轻质油与煤系芳香族油的混合物，或者是BTX与煤系芳香族油的混合物，所述煤系轻质 油或者BTX与煤系芳香族油的质量比为0.25-19 ;所述溶剂与所述煤焦油或煤焦油浙青的质量比为0.5-10。
4.根据权利要求3所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述煤系轻质油为气体轻油、焦油轻油、石脑油轻油中的一种或者多种，所述煤系芳香族油为洗油、吸收油、甲酚油、蒽油中的一种或者多种。
5.根据权利要求3或4所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述物理分离方法为通过离心分离、过滤、沉淀分离法中的任意一种。
6.根据权利要求1所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述游离碳是在50~70°C下，将煤焦油或煤焦油浙青或含游离碳的组分与溶剂充分混合后得到混合液，然后经离心分离除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为游离碳； 其中，所述溶剂为洗油、吸收油、蒽油或喹啉中的任意一种，所述溶剂与所述煤焦油或煤焦油浙青或含自由碳组分的质量比为8~10。
7.根据权利要求6所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述离心分离的离心力为2000~3000g。
8.根据权利要求1~7任一所述改质浙青的制备方法，其特征在于，以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油或煤焦油浙青的添加量比为3:100-50:100。
9.根据权利要求8所述改质浙青的制备方法，其特征在于，以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油或煤焦油浙青的添加量比为5:100-30:100。
10.根据权利要求1~9任一所述改质浙青的制备方法，其特征在于，所述加热反应时间为5~8h。
【文档编号】C10C3/00GK103965931SQ201310036508
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】任相坤, 井口宪二, 坂脇弘二, 崔永君 申请人:北京宝塔三聚能源科技有限公司