一种用低温干馏煤焦油沥青制备多种炭素材料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用低温干馏煤焦油沥青制备多种炭素材料的方法，利用低温干馏煤焦油沥青喹啉不溶物含量低的特点，经过简单工艺处理即可制备浸渍剂沥青、粘结剂沥青或针状焦原料沥青等多种炭素材料，提高其产品附加值；所述工艺方法包括原料预处理过程和聚合反应过程。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明工艺方法简单可行，易于实现产业化生产，为低温干馏煤焦油沥青的加工处理提供了一种新途径，显著地提高了低温干馏煤焦油沥青的附加值。2)本发明通过控制聚合反应条件，得到不同用途的沥青产品，该过程易于操作，可控性强。3)符合国家倡导的高效利用能源的号召，缓解能源紧张状况。
【专利说明】一种用低温干馏煤焦油沥青制备多种炭素材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低温干馏煤焦油浙青加工应用【技术领域】，尤其涉及一种用低温干馏煤 焦油浙青制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原料浙青等多种炭素材料的方法。
【背景技术】
[0002] 随着石油资源的日益紧缺，煤浙青的开发利用得到重视。煤浙青，全称煤焦油浙 青，包括高温煤焦油浙青、中温煤焦油浙青和低温煤焦油浙青，目前关于高温煤焦油浙青和 中温煤焦油浙青的加工工艺比较成熟，应用较为广泛，如在制备各向同性石墨材料时作为 粘结剂或用作筑路浙青等，而低温干馏煤焦油浙青芳香分较低，应用较少。
[0003] 低温煤焦油的来源主要是低阶煤（褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤和气煤）等热解 生成的产物，该类物质切除轻油、酚油、烃类后所得的重质物质即低温干馏煤焦油浙青。我 国这类煤种储量丰富，所得的低温干馏煤焦油浙青数量较大，每年约有超过一百万吨，国内 厂家一般将其作为燃料油直接出售，这样处理售价低廉，所得价值不高，且严重浪费化工资 源。
[0004] 本发明针对低温干馏煤焦油浙青喹啉不溶物含量低的特点，将其作为原料并经简 单工艺加工用来制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原料浙青。浸渍剂浙青要求具有低 的喹啉不溶物含量和相对较高的结焦值，目前国内浸渍剂浙青的主要指标为喹啉不溶物含 量不大于4%，结焦值50%左右；而粘结剂浙青要求具有高的β树脂含量（甲苯不溶物 ΤΙ-喹啉不溶物QI)和高结焦值。国产粘结剂浙青一级品β树脂含量大于18%，结焦值 不小于54%。用本发明中工艺方法制备的浸渍剂浙青质量参数为喹啉不溶物含量不大于 1 %，结焦值不小于57 %;所得粘结剂浙青β树脂含量大于28%，结焦值不小于62%，其质 量参数优于普通的浸渍剂浙青和粘结剂浙青，已达到优质级。其制备的针状焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0.2%，也完全满足生产针状焦的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种用低温干馏煤焦油浙青制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦 原料浙青等多种炭素材料的方法，简单可行，易于实现产业化，解决目前低温干馏煤焦油浙 青数量大、利用难的现状，实现其高附加值利用。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0007] -种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，利用低温干馏煤焦油浙青 喹啉不溶物含量低的特点，经过简单工艺处理即可制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦 原料浙青等多种炭素材料，提高其产品附加值；包括如下步骤：
[0008] 1)原料预处理
[0009] 首先将低温干馏煤焦油浙青原料组分分离，得到轻质组分和重质组分；轻质组分 饱和分含量高，可作为高附加值产品出售或作为生产清洁燃料油原料或用于柴油调制辛烷 值；重质组分中芳香分含量高，可直接用做浸渍剂浙青、粘结剂浙青或生产针状焦原料浙 青，或经进一步处理后作为上述产品或原料；
[0010] 2)聚合反应
[0011] 将预处理得到的重质组分装入聚合反应器中进行聚合反应，得到聚合浙青产品， 作为浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦生产原料浙青使用；反应参数如下：
[0012] 聚合压力：0?4. OMPa ;
[0013] 聚合温度：350 ?480°C ;
[0014] 升温速率：2 ?8 °C /min ;
[0015] 恒温时间：2?15小时；
[0016] 搅拌速率：80?200转/min ;
[0017] 3)成品质量参数：所得浸渍剂浙青喹啉不溶物含量不大于1 %，结焦值不小于 57% ;所得粘结剂浙青β树脂含量大于28%，结焦值不小于62% ;所得针状焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0. 2 %。
[0018] 所述低温干馏煤焦油浙青是低阶煤经低温干馏所得煤焦油切除轻油、酚油、烃类 之后的重质组分。
[0019] 所述原料预处理过程中的低温干馏煤焦油浙青原料组分分离方法为常压蒸馏、减 压蒸馏或萃取工艺方法。
[0020] 所述分离方法采用萃取工艺方法时，所用的萃取剂为醛类、烷烃类或酰胺类有机 溶剂中的一种或多种；剂油比为（1?7) :1。
[0021] 所述聚合反应过程通过控制反应条件得到浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原料 浙青。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0023] 1)本发明工艺方法简单可行，易于实现产业化生产，为低温干馏煤焦油浙青的加 工处理提供了一种新途径，显著地提高了低温干馏煤焦油浙青的附加值。
[0024] 2)本发明通过控制聚合反应条件，得到不同用途的浙青产品，该过程易于操作，可 控性强。
[0025] 3)符合国家倡导的高效利用能源的号召，缓解能源紧张状况。
【具体实施方式】
[0026] -种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，利用低温干馏煤焦油浙青 喹啉不溶物含量低的特点，经过简单工艺处理即可制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦 原料浙青等多种炭素材料，提高其产品附加值；包括如下步骤：
[0027] 1)原料预处理
[0028] 首先将低温干馏煤焦油浙青原料组分分离，得到轻质组分和重质组分；轻质组分 饱和分含量高，可作为高附加值产品出售或作为生产清洁燃料油原料或用于柴油调制辛烷 值；重质组分中芳香分含量高，可直接用做浸渍剂浙青、粘结剂浙青或生产针状焦原料浙 青，或经进一步处理后作为上述产品或原料；
[0029] 2)聚合反应
[0030] 将预处理得到的重质组分装入聚合反应器中进行聚合反应，得到聚合浙青产品， 作为浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦生产原料浙青使用；反应参数如下：
[0031] 聚合压力：0?4. OMPa ;
[0032] 聚合温度：350 ?480°C ;
[0033] 升温速率：2 ?8°C /min ;
[0034] 恒温时间：2?15小时；
[0035] 搅拌速率：80?200转/min ;
[0036] 3)成品质量参数：所得浸渍剂浙青喹啉不溶物含量不大于1 %，结焦值不小于 57% ;所得粘结剂浙青β树脂含量大于28%，结焦值不小于62% ;所得针状焦原料浙青喹 啉不溶物含量不大于0. 2 %。
[0037] 所述低温干馏煤焦油浙青是低阶煤经低温干馏所得煤焦油切除轻油、酚油、烃类 之后的重质组分。
[0038] 所述原料预处理过程中的低温干馏煤焦油浙青原料组分分离方法为常压蒸馏、减 压蒸馏或萃取工艺方法。
[0039] 所述分离方法采用萃取工艺方法时，所用的萃取剂为醛类、烷烃类或酰胺类有机 溶剂中的一种或多种；剂油比为（1?7) :1。
[0040] 所述聚合反应过程通过控制反应条件得到浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原料 浙青。
[0041] 以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具 体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。
[0042] 【实施例1】
[0043] 将低温干馏煤焦油浙青置于反应釜内，常压下升温，切取300°C前馏分，气相最高 到320°C，停止加热，降温，分离得到重组分和轻组分。
[0044] 轻组分可作为高附加值产品出售或作为生产清洁燃料油原料或用于柴油调制辛 烷值。
[0045] 重组分装入加压反应釜，在1. 5MPa压力下聚合反应，5°C /min升温至380°C，恒温 5h，得到聚合浙青产品。按国标分析检测其喹啉不溶物含量为0.45%，软化点113°C，结焦 值58%。可作为优质浸渍剂浙青使用。
[0046] 【实施例2】
[0047] 将低温干馏煤焦油浙青置于反应釜内，真空度0. 07MPa下减压蒸馏，升温切取 230°C前馏分，气相最高到240°C，停止加热，降温，分离得到重组分和轻组分。
[0048] 轻组分可作为高附加值产品出售或作为生产清洁燃料油原料或用于柴油调制辛 烷值。
[0049] 重组分装入反应荃，在常压下聚合反应，4°C /min升温至430°C，恒温14h，得到聚 合浙青产品。按国标分析检测其喹啉不溶物含量为3. 51%，甲苯不溶物含量为32. 48%，β 树脂含量28. 97 %，软化点118°C，结焦值63 %。可作为特种粘结剂浙青使用。
[0050] 【实施例3】
[0051] 将低温干馏煤焦油浙青与糠醛按剂油比2:1混合萃取，80°C恒温搅拌2. 5h，沉降 2h。抽出相为重组分，抽余相为轻组分。两相中的溶剂糠醛可以通过蒸馏去除，溶剂可回收 重复利用。
【权利要求】
1. 一种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，利用低温干馏煤焦油浙青喹 啉不溶物含量低的特点，经过简单工艺处理即可制备浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原 料浙青等多种炭素材料，提高其产品附加值；其特征在于，包括如下步骤： 1) 原料预处理 首先将低温干馏煤焦油浙青原料组分分离，得到轻质组分和重质组分；轻质组分饱和 分含量高，可作为高附加值产品出售或作为生产清洁燃料油原料或用于柴油调制辛烷值； 重质组分中芳香分含量高，可直接用做浸渍剂浙青、粘结剂浙青或生产针状焦原料浙青，或 经进一步处理后作为上述产品或原料； 2) 聚合反应 将预处理得到的重质组分装入聚合反应器中进行聚合反应，得到聚合浙青产品，作为 浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦生产原料浙青使用；反应参数如下： 聚合压力：〇?4. OMPa ; 聚合温度：350?480°C ; 升温速率：2?8°C /min ; 恒温时间：2?15小时； 搅拌速率：80?200转/min ; 3) 成品质量参数：所得浸渍剂浙青喹啉不溶物含量不大于1%，结焦值不小于57%;所 得粘结剂浙青β树脂含量大于28%，结焦值不小于62%;所得针状焦原料浙青喹啉不溶物 含量不大于〇. 2%。
2. 根据权利要求1所述的一种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，其特 征在于，所述低温干馏煤焦油浙青是低阶煤经低温干馏所得煤焦油切除轻油、酚油、烃类之 后的重质组分。
3. 根据权利要求1所述的一种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，其特 征在于，所述原料预处理过程中的低温干馏煤焦油浙青原料组分分离方法为常压蒸馏、减 压蒸馏或萃取工艺方法。
4. 根据权利要求3所述的一种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，其特 征在于，所述分离方法采用萃取工艺方法时，所用的萃取剂为醛类、烷烃类或酰胺类有机溶 剂中的一种或多种；剂油比为（1?7): 1。
5. 根据权利要求1所述的一种用低温干馏煤焦油浙青制备多种炭素材料的方法，其特 征在于，所述聚合反应过程通过控制反应条件得到浸渍剂浙青、粘结剂浙青或针状焦原料 浙青。
【文档编号】C10C3/00GK104099117SQ201410277476
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】屈滨, 朱来福, 刘海丰, 郭明聪, 何凤祥 申请人:中钢集团鞍山热能研究院有限公司