专利名称：一种连续生产纺丝沥青的方法
技术领域：
本发明属于碳纤维生产领域，特别涉及一种以芳烃重质燃料油为原料制备纺丝浙青的方法。
背景技术：
1965年，日本群马大学的大谷杉郎等研制浙青基碳纤维，并获得成功。从此，浙青成为生产碳纤维的新原料，成为目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。制备浙青基碳纤维的一般方法是调制出合格的纺丝浙青，继而进行熔融纺丝、不熔化、炭化及石墨化等一系列处理。能否制备出性价比高的碳纤维，主要取决于纺丝浙青的制备。制备纺丝浙青的原料来源比较广，可以是石油系的芳烃重质油，也可以是煤系的 芳烃重质油。大部分原料中芳烃是3 4环结构并带有3个以上长侧链，而纺丝浙青多为7 8个环芳烃组成，要实现原料结构的转变，需对其进行比较复杂的热处理。专利申请号00123361. O石油系浙青基通用型碳纤维原料的制备方法中，采用乙烯裂解焦油为原料通过常压、减压蒸馏工艺得到树脂浙青和200 250°C的高软化点浙青；树脂浙青再经绝氧、气提等特定条件下进行热缩聚和分离反应便精制成碳纤维浙青原料。该方法得到的精制碳纤维浙青原料因采用釜式气提，氮气消耗量大，且脱挥效果不理想，同时整套工艺流程较长，不利于生产控制。专利申请号200710163857. 5通用级浙青碳纤维的制备方法中，将乙烯焦油放入反应釜中，通入空气进行氧化缩聚或通入氮气进行吹扫，当温度升到指定值恒温一段时间，然后在此温度进行减压蒸馏，制得浙青碳纤维用原料浙青。该方法工艺流程短，设备投资少，但反应及减压蒸馏时间过长，且不能实现连续生产，增加了单位产品的生产成本，不利于工业化大规模生产可纺浙青。专利号98117508. 2 一种同时生产碳纤维浙青及针状石油焦的工艺中以蒸汽裂解制乙烯的副产物乙烯焦油为原料，通过热处理及减压闪蒸，将乙烯焦油中链烯基芳烃转变为碳纤维用纺丝浙青分离出来。该方法得到的纺丝浙青因采用的闪蒸工艺，浙青中轻重组分分离不够彻底，会造成得到的纺丝浙青含轻组分较高，不利于后续纺丝，且最终得到的碳纤维性能会降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种连续生产纺丝浙青的方法，解决现有纺丝浙青制备过程中轻组分的脱除效率低，生产成本高的技术问题。本发明是通过以下技术方案实现的一种连续生产纺丝浙青的方法，具体工艺步骤如下①以芳烃重质油为原料，在重质油加热罐中加热到芳烃重质油凝点温度以上，通过I号齿轮泵输送到熔体过滤器过滤；②经过滤的芳烃重质油输送到I号反应釜，或关闭I号反应釜输送到II号反应釜，同时，通过鼓风机将空气送入气体过滤器过滤后，进入空气加热器，空气加热后进入I 号反应釜或II号反应釜进行氧化交联反应，并通过搅拌装置搅拌；
③经过氧化反应得到的160 220°C中软化点浙青，再通过II号齿轮泵送入双螺杆连续反应器进行快速缩聚脱挥反应，最终得到软化点在240 300°C的可纺浙青；
④I号反应釜或II号反应釜中产生的轻组分气体通入I号冷凝器进行冷凝分离， 对不凝气体经管道输送到尾气处理装置；双螺杆连续反应器中产生的轻组分气体通入II号冷凝器进行冷凝分离。
进一步，所用原料为芳烃重质油，它包含了煤系芳烃重质油和石油系芳烃重质油， 具体有乙烯裂解焦油、乙烯渣油、煤焦油等。
进一步，所述熔体过滤器的过滤网精度为3 20 μ m。
进一步，所述I号反应釜或II号反应釜的反应温度为280 340°C，反应时间为 2 10小时，芳烃重质油质量与空气质量的比值为1kg芳烃重质油/2 IOkg空气。
进一步，所述双螺杆连续反应器的反应温度为300 380°C，反应时间为O. 5 4 小时，真空度为O. 06 O. IMPa0
进一步，最终得到的可纺浙青的软化点在260 290°C。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果
本发明所使用的双螺杆连续反应器因界面更新快，真空度高，能大大缩短脱挥所需要的时间，是一种高效的脱挥设备，同时，本发明工艺路线通过两套氧化反应釜的切换操作，实现了与双螺杆连续反应器的不间断衔接，实现了纺丝浙青制备的连续化，且整套工艺路线简单，控制点少，便于工业化生产。
本发明用于以芳烃重质油为原料制备通用级纺丝浙青，提高了纺丝浙青制备过程中轻组分的脱除效率，降低了纺丝浙青的生产成本。
图I为本发明的生产工艺流程示意图。
以下结合附图通过较佳实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
如图I所示，一种连续生产纺丝浙青的方法，具体工艺步骤如下
①芳烃重质油在重质油加热罐I中加热到芳烃重质油凝点温度(30 50°C)以上后，通过I号齿轮泵2输送到熔体过滤器3进行过滤，过滤网精度控制3 20 μ m ;
②经过滤的芳烃重质油通过管道输送到I号反应釜4，或关闭I号反应釜4输送到II号反应釜5 (两个反应釜通过管道阀门切换操作)，同时，通过鼓风机6送来的空气经气体过滤器7过滤后，进入空气加热器8加热，然后进入I号反应釜4或II号反应釜5，在反应釜中芳烃重质油在空气介质下进行氧化交联反应，并通过加装搅拌装置搅拌，反应釜反应温度280 340°C，反应时间2 10小时，芳烃重质油质量与空气质量的比值为1kg芳烃重质油/2 IOkg空气；
③经过氧化反应得到的160 220°C中软化点浙青，通过II号齿轮泵9送入双螺杆连续反应器10进行快速缩聚脱挥反应，最终得到软化点在240 300°C的可纺浙青，双螺杆4连续反应器10的反应温度为300 380°C，反应时间O. 5 4小时，真空度O. 06 O. IMPa0
④I号反应釜4或II号反应釜5中产生的轻组分气体通入I号冷凝器11进行冷凝分离，对不凝气体经管道输送到尾气处理装置；双螺杆连续反应器10中产生的轻组分气体通入II号冷凝器12进行冷凝分离。
实施例I
将乙烯裂解焦油加热到30°C后，经齿轮泵送入到过滤精度为3μπι的过滤器进行过滤，然后输送到I号反应釜或II号反应釜中，同时在反应釜中通入经过滤及预热的空气， 反应釜温度为280°c，时间设定为2小时，芳烃重质油与空气的质量比为1kg芳烃重质油 /2kg空气，得到软化点为160°C的浙青。将该浙青通过齿轮泵送入到双螺杆连续反应器，连续反应器温度300°C，真空度O. 06MPA，反应脱挥时间O. 5小时，得到软化点240°C的可纺浙青。
实施例2
将乙烯渣油加热到50°C后经，经齿轮泵送入到过滤精度为10 μ m的过滤器进行过滤，然后输送到I号反应釜或II号反应釜中，同时在反应釜中通入经过滤及预热的空气， 反应釜温度为300°C，时间设定为5小时，芳烃重质油与空气的质量比为1kg芳烃重质油 /5kg空气，得到软化点为200°C的浙青。将该浙青通过齿轮泵送入到双螺杆连续反应器，连续反应器温度340°C，真空度O. 08MPA，反应脱挥时间2小时，得到软化点255°C的可纺浙青。
实施例3
将煤焦油加热到80°C后，经齿轮泵送入到过滤精度为20 μ m的过滤器进行过滤， 然后输送到I号反应釜或II号反应釜中，同时在反应釜中通入经过滤及预热的空气，反应釜温度为340°C，时间设定为10小时，芳烃重质油与空气的质量比为1kg芳烃重质油 /IOkg空气，得到软化点为220°C的浙青。将该浙青通过齿轮泵送入到双螺杆连续反应器， 连续反应器温度380°C，真空度O. IMPA,反应脱挥时间4小时，得到软化点300°C的可纺浙青。
实施例4
将煤焦油加热到90°C后，经齿轮泵送入到过滤精度为15 μ m的过滤器进行过滤， 然后输送到I号反应釜或II号反应釜中，同时在反应釜中通入经过滤及预热的空气，反应爸温度为330°c,时间设定为8小时,芳烃重质油与空气的质量比为1kg芳烃重质油/8kg 空气，得到软化点为220°C的浙青。将该浙青通过齿轮泵送入到双螺杆连续反应器，连续反应器温度360°C，真空度O. 1MPA，反应脱挥时间3小时，得到软化点290°C的可纺浙青。
实施例5
将乙烯裂解焦油加热到40°C后，经齿轮泵送入到过滤精度为5 μ m的过滤器进行过滤，然后输送到I号反应釜或II号反应釜中，同时在反应釜中通入经过滤及预热的空气， 反应釜温度为295°c，时间设定为4小时，芳烃重质油与空气的质量比为1kg芳烃重质油 /3kg空气，得到软化点为180°C的浙青。将该浙青通过齿轮泵送入到双螺杆连续反应器，连续反应器温度330°C，真空度O. 06MPA，反应脱挥时间2小时，得到软化点260°C的可纺浙青。
权利要求
1.一种连续生产纺丝浙青的方法，具体工艺步骤如下 ①以芳烃重质油为原料，在重质油加热罐(I)中加热到芳烃重质油凝点温度以上，通过I号齿轮泵(2)输送到熔体过滤器(3)过滤； ②经过滤的芳烃重质油输送到I号反应釜(4)，或关闭I号反应釜(4)输送到II号反应釜(5 )，同时，通过鼓风机(6 )将空气送入气体过滤器(7 )过滤后，进入空气加热器(8 )，空气加热后进入I号反应釜(4)或II号反应釜(5)进行氧化交联反应，并通过搅拌装置搅拌； ③经过氧化反应得到的160 220°C中软化点浙青，再通过II号齿轮泵(9)送入双螺杆连续反应器(10)进行快速缩聚脱挥反应，最终得到软化点在240 300°C的可纺浙青； ④I号反应釜(4)或II号反应釜(5)中产生的轻组分气体通入I号冷凝器(11)进行冷凝分离，对不凝气体经管道输送到尾气处理装置；双螺杆连续反应器(10)中产生的轻组分气体通入II号冷凝器(12 )进行冷凝分离。
2.根据权利要求I所述的连续生产纺丝浙青的方法，其特征在于所用原料为芳烃重质油，它包含了煤系芳烃重质油和石油系芳烃重质油，具体有乙烯裂解焦油、乙烯渣油、煤焦油。
3.根据权利要求I所述的连续生产纺丝浙青的方法，其特征在于所述熔体过滤器(3)的过滤网精度为3 20 μ m。
4.根据权利要求I所述的连续生产纺丝浙青的方法，其特征在于所述I号反应釜(4)或II号反应釜(5)的反应温度为280 340°C，反应时间为2 10小时，芳烃重质油质量与空气质量的比值为1kg芳烃重质油/2 IOkg空气。
5.根据权利要求I所述的连续生产纺丝浙青的方法，其特征在于所述双螺杆连续反应器(10)的反应温度为300 380°C，反应时间为O. 5 4小时，真空度为O. 06 O. IMPa0
6.由权利要求I 5所述的任意一项连续生产纺丝浙青的方法，其特征在于最终得到的可纺浙青的软化点在260 290°C。
全文摘要
一种连续生产纺丝沥青的方法，属于碳纤维生产领域。解决现有纺丝沥青制备过程中轻组分的脱除效率低，生产成本高的技术问题。本发明的具体工艺步骤如下①以芳烃重质油为原料，加热到凝点温度以上，泵送到熔体过滤器过滤；②输送到反应釜，同时，将空气过滤、加热后进入反应釜氧化交联反应得到中软化点沥青，③再泵送入双螺杆连续反应器脱挥反应，得到通用级纺丝沥青。本发明用于以芳烃重质油为原料制备纺丝沥青，提高了纺丝沥青制备过程中轻组分的脱除效率，降低了纺丝沥青的生产成本。
文档编号C10C3/18GK102925187SQ201210458680
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者阳贤, 周葆军, 余洋, 刘朗, 史景利 申请人:四川创越炭材料有限公司