高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青的生产方法与流程

技术领域

本发明涉及一种高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青的生产方法，属于煤焦油沥青深加工高附加值新型碳材料生产领域。

背景技术：

高纯度浸渍剂沥青主要应用于超高功率石墨电极、高端电碳制品、“高纯度、高强度、高密度”特种石墨、碳复合材料以及钢铁高炉水口、滑板等高端碳材料的浸渍生产，也可以作为高纯天然石墨包覆沥青、生产针状焦和高软化点沥青等产品的原料，应用于新型碳材料等诸多领域，特别是高功率、超高功率石墨电极，需要高纯度、高结焦值、低喹啉不溶物的沥青产品。根据目前国炼铝行业、石墨电极行业和高端电碳行业等市场需求低喹啉含量和高结焦值的高纯度沥青情况看，高纯度浸渍剂沥青市场前景一片大好。

目前生产沥青和研发沥青的企业单位都在进行试生产，但存在生产流程工艺复杂，生产成本高，产品的喹啉不溶物纯度达不到要求，指标偏高，以及结焦值低等不足之处，其原因在于：一是选用的原料和工艺步骤存在问题，二是没有配套的反应设备，三是生产过程中环保问题和生产成本偏高。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明提供了一种高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青的生产方法，可工业化生产出低喹啉不溶物、高结焦值的优质高纯度浸渍剂沥青产品，以满足目前市场上炼铝行业、石墨电极行业、高端电碳行业和负极包覆材料行业等急需的原料产品。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青的生产方法，如下：以喹啉不溶物为0.05%、结焦值为47%的高纯度浸渍剂沥青（“高纯度浸渍剂沥青”是现有技术中的常规产品，可通过市场购买得到）为原料，先通过自清洁反应器，在280℃～300℃下充分反应，通空气氧化；再经过薄膜蒸发器，在260℃～300℃下脱挥发分，即得到结焦值低喹啉不溶物的煤沥青，其指标为：软化点为115℃～125℃，喹啉不溶物含量在0.5%～2%（喹啉不溶物一般增长很快，本发明控制其增长过快），软化点为115℃～125℃，结焦值在55～65%，甲苯不溶物为18%～40%，灰分<0.03%，沥青的流变性好，沥青的β树脂高，粘结性好。

所述自清洁反应器的结构为：包括反应罐和中空轴，中空轴贯穿反应罐，中空轴两端设有动力装置（电机）；反应罐上设有进料口、推料螺旋装置、空气加入口和抽真空口，进料口与沥青聚合釜连接，连接处设有进料泵；中空轴上设有多个桨叶，反应罐内壁上设有多个桨叶清洁刮刀；中空轴、桨叶、桨叶清洁刮刀内均设有用于循环导热油的中空通道。其工作流程为：浸渍剂沥青和空气分别通过进料口和空气加入口进入反应罐，在动力装置的带动下，中空轴及桨叶旋转，从而搅动浸渍剂沥青（增大沥青和空气的接触面积），桨叶清洁刮刀的作用是：对桨叶上残留的沥青进行清理；通过在中空通道内循环导热油实现加热（加热至300℃）；未反应彻底的气体由抽真空口抽出，反应产物由推料螺旋装置推出。

所述薄膜蒸发器的结构为：包括闪蒸器筒体和驱动轴，驱动轴贯穿闪蒸器筒体，驱动轴两端设有闪蒸器电机；闪蒸器筒体上设有沥青进口、沥青出口、真空抽气口、氮气加入口、热电偶插入口和沥青排净口，驱动轴上设有多个刮板；闪蒸器筒体的外壳上设有用于循环导热油的中空通道。其工作流程为：沥青由沥青进口进入闪蒸器筒体，通入空气和氮气，通过真空抽气口抽真空，同时在闪蒸器电机驱动下刮板旋转，从而使得沥青在闪蒸器筒体内壁形成一层薄膜（增大了沥青中可挥发组分的挥发面积）；闪蒸完的沥青由沥青出口抽出；由导热油加热；热电偶插入口插入热电偶，用于测温点。

本发明未详尽描述的结构、工作原理等，均为现有技术中的常规技术手段（比如动力装置、推料螺旋装置、如何通过循环导热油加热等），不再赘述。

本发明的高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青的生产方法，采用高纯煤沥青为原料，通过两级反应器经过氧化聚合-脱出挥发分方法制得煤沥青产品，所采用的设备清洁反应器和薄膜蒸发器，工艺简单，环保低污染，产品收率高。本发明具有以下优点：

（1）所用原料丰富，价格便宜。

（2）生产所用的设备属于自主研发，自清洁反应器和薄膜蒸发器应用于脱出轻组分。

（3）通过本发明的方法得到的产品，指标为：软化点为115℃～125℃，喹啉不溶物含量在0.5%～2%,软化点为115℃～125℃，结焦值在55～65%，甲苯不溶物为18%～40%，灰分<0.03%，沥青的流变性好，沥青的β树脂高，粘结性好，远远优于现有技术中的产品（现有技术中的同类产品，软化点为120℃左右，喹啉不溶物含量在10%左右，结焦值在58%左右，甲苯不溶物 30%左右，灰分0.5%左右）。本发明得到的产品完全可以满足超高功率石墨电极、高端电碳制品、“高纯度、高强度、高密度”特种石墨、碳复合材料以及钢铁高炉水口、滑板等高端碳材料的浸渍生产，也可以作为高纯天然石墨包覆沥青、生产针状焦和高软化点沥青等产品的原料，应用于新型碳材料等诸多领域。

（4）生产工艺简单，生产成本低，环保低污染。

附图说明

图1：自清洁反应器的结构示意图。

图2：薄膜蒸发器的结构示意图。

其中，1、反应罐；2、中空轴；3、动力装置；4、进料口；5、推料螺旋装置；6、空气加入口；7、抽真空口；8、沥青聚合釜；9、进料泵；10、桨叶；11、桨叶清洁刮刀；12、中空通道；13、闪蒸器筒体；14、驱动轴；15、闪蒸器电机；16、沥青进口；17、沥青出口；18、真空抽气口；19、氮气加入口；20、热电偶插入口；21、沥青排净口；22、刮板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1 制备高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青

将高纯度浸渍剂煤沥青先通过自清洁反应器，在280℃温度下充分进行反应，真空度为0.02MPa,转速为200r/min，空气量为2m³∕h，在自清洁反应器里进行脱出轻组分。从自清洁反应器出来的沥青进入薄膜蒸发器，进行脱出轻组分挥发分，温度为260℃，真空度为0.02MPa,转速为200r/min，氮气量为2m³∕h，空气量为1m³∕h，从而得到高结焦值流变性好的低喹啉不溶物的煤沥青，经检测，软化点为120℃，喹啉不溶物含量在2.0%，结焦值在60%，甲苯不溶物 38%，灰分0.03%。

所述自清洁反应器的结构为：如图1所示，包括反应罐和中空轴，中空轴贯穿反应罐，中空轴两端设有动力装置（电机）；反应罐上设有进料口、推料螺旋装置、空气加入口和抽真空口，进料口与沥青聚合釜连接，连接处设有进料泵；中空轴上设有多个桨叶，反应罐内壁上设有多个桨叶清洁刮刀；中空轴、桨叶、桨叶清洁刮刀内均设有用于循环导热油的中空通道。其工作流程为：浸渍剂沥青和空气分别通过进料口和空气加入口进入反应罐，在动力装置的带动下，中空轴及桨叶旋转，从而搅动浸渍剂沥青（增大沥青和空气的接触面积），桨叶清洁刮刀的作用是：对桨叶上残留的沥青进行清理；通过在中空通道内循环导热油实现加热（加热至300℃）；未反应彻底的气体由抽真空口抽出，反应产物由推料螺旋装置推出。

所述薄膜蒸发器的结构为：如图2所示，包括闪蒸器筒体和驱动轴，驱动轴贯穿闪蒸器筒体，驱动轴两端设有闪蒸器电机；闪蒸器筒体上设有沥青进口、沥青出口、真空抽气口、氮气加入口、热电偶插入口和沥青排净口，驱动轴上设有多个刮板；闪蒸器筒体的外壳上设有用于循环导热油的中空通道。其工作流程为：沥青由沥青进口进入闪蒸器筒体，通入空气和氮气，通过真空抽气口抽真空，同时在闪蒸器电机驱动下刮板旋转，从而使得沥青在闪蒸器筒体内壁形成一层薄膜（增大了沥青中可挥发组分的挥发面积）；闪蒸完的沥青由沥青出口抽出；由导热油加热。

实施例2 制备高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青

将高纯度浸渍剂煤沥青先通过自清洁反应器，在280℃温度下充分进行反应，真空度为0.02MPa,转速为200r/min，空气量为3m³∕h，在自清洁反应器里进行脱出轻组分。从自清洁反应器出来的沥青进入薄膜蒸发器，进行脱出轻组分挥发分，温度为260℃，真空度为0.02MPa,转速为200 r/min，氮气量为2m³∕h，空气量为1m³∕h，从而得到高结焦值流变性好的低喹啉不溶物的煤沥青，经检测，软化点为122℃，喹啉不溶物含量在1.8%，结焦值在61%，甲苯不溶物 39%，灰分0.028%。

实施例3 制备高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青

将高纯度浸渍剂煤沥青先通过自清洁反应器，在280℃温度下充分进行反应，真空度为0.02MPa,转速为300r/min，空气量为4m³∕h，在自清洁反应器里进行脱出轻组分。从自清洁反应器出来的沥青进入薄膜蒸发器，进行脱出轻组分挥发分，温度为260℃，真空度为0.02MPa,转速为200 r/min，氮气量为2m³∕h，空气量为1m³∕h，从而得到高结焦值流变性好的低喹啉不溶物的煤沥青，经检测，软化点为125℃，喹啉不溶物含量在1.95%，结焦值在62%，甲苯不溶物 40%，灰分0.03%。

实施例4 制备高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青

将高纯度浸渍剂煤沥青先通过自清洁反应器，在280℃温度下充分进行反应，真空度为0.02MPa,转速为200 r/min，空气量为2m³∕h，在自清洁反应器里进行脱出轻组分。从自清洁反应器出来的沥青进入薄膜蒸发器，进行脱出轻组分挥发分，温度为280℃，真空度为0.04MPa,转速为200，氮气量为4m³∕h，空气量为4m³∕h，从而得到高结焦值流变性好的低喹啉不溶物的煤沥青，经检测，软化点为125℃，喹啉不溶物含量在2.0%，结焦值在62%，甲苯不溶物 41%，灰分0.03%。

实施例5 制备高结焦值低喹啉不溶物的煤沥青

将高纯度浸渍剂煤沥青先通过自清洁反应器，在280℃温度下充分进行反应，真空度为0.04MPa,转速为200r/min，空气量为2m³∕h，在自清洁反应器里进行脱出轻组分。从自清洁反应器出来的沥青进入薄膜蒸发器，进行脱出轻组分挥发分，温度为260℃，真空度为0.02MPa,转速为200，氮气量为2m³∕h，空气量为3m³∕h，从而得到高结焦值流变性好的低喹啉不溶物的煤沥青，经检测，软化点为119℃，喹啉不溶物含量在1.85%，结焦值在60%，甲苯不溶物 39.5%，灰分0.03%。