一种制备高软化点、低QI煤沥青的工艺的制作方法

本发明涉及煤焦油加工和沥青制备领域，具体涉及一种制备高软化点、低qi煤沥青的工艺。

背景技术：

1、沥青通常是指由稠环数大于3的芳香烃和含有烷基侧链的脂肪烃组成的复杂混合物，根据原料来源的不同，可分为石油沥青和煤沥青。相比于含有丰富侧链的石油沥青，煤沥青的组分分子多呈扁盘状，烷基侧链数量较少且短，因此在后续聚合过程中受制于较高的粘度和较差的体系流动性，煤沥青分子很容易发生局部过度聚合，形成次生qi；此外，煤焦油原料中含有较多的原生qi，这些原生qi会充当成核位点，极大加速高聚态分子的形成。因此，如何调控原料组成以取得热反应活性和粘度的适配，同时辅之以反应条件的精细控制，对制备高软化点、低qi煤沥青具有极为重要的影响。

2、目前常用的原料处理工艺主要为热溶过滤法、离心分离法和静置沉降分离法，以上三种方法均集中于煤焦油中重质组分尤其是qi的脱除。此外，轻组分含量的控制也尤为关键，适量的轻组分能够保证聚合过程中反应体系总体处于较低的粘度，但是如果轻组分含量过高，煤焦油的热反应活性会快速提高，聚合过程中更容易生成qi，且能耗也会增加。适中的轻重组分含量、无原生qi组分和灰分以及较窄的分子量分布无疑更加有利于煤沥青α树脂含量的降低和β树脂含量的升高。

3、cn202010171531.2公开了一种由高温煤焦油制备通用级沥青碳纤维用可纺沥青的制备方法，原料煤焦油经溶剂混合沉降、减压蒸馏、空气氧化和过滤等一系列步骤制得软化点224-237℃、qi10-15％的可纺沥青，该沥青表现出了良好的纺丝稳定性，但是净化沥青沉降时间过长，导致生产效率有所降低。

4、cn202010820015.8公开了一种石油系可纺沥青的制备及相关应用，该工艺以乙烯裂解焦油为原料，经第一蒸馏、第一聚合、氧化、第二蒸馏、第二聚合、成型工艺合成了软化点245-285℃、结焦值73-89％的高软化点沥青，其qi含量在0.5wt.％以下。值得注意的是，由于石油沥青具有良好的氧化反应活性，该工艺的氧化稳定介于150-180℃，这也是石油系高软化点沥青qi组分较低的一个重要原因。

5、cn201721074354.6报道了一种含煤粉煤焦油的净化系统，含煤粉煤焦油经分馏塔移除轻组分后入焦炭塔进行成焦反应，焦油中的焦粉、煤粉和机械杂质进行裂解和缩合反应后转化为沥青焦，焦化塔顶逸出的油气经分离塔分馏获得改制焦油。

6、cn201210111167.6提出了一种生产针状焦的原料预处理工艺，拟以常减压焦油蒸馏得到的软沥青为原料，首先进行减压蒸馏，塔顶压力10-50kpa，塔顶温度300-350℃，侧线采集360-400℃的馏分进入缩聚改质系统，中段馏分在沥青釜内进行缩聚反应生成改质沥青，该工艺以中段闪蒸馏分为原料制备缩聚沥青，省去了重质组分的脱除，且可有效避免原生qi的引入。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，提供一种通过精制重油经空气氧化和真空薄膜蒸发得到的一种高软化点、低qi煤沥青的制备方法。

2、本发明的技术方案是，一种制备高软化点、低qi煤沥青的工艺，包括如下步骤：

3、(1)焦化重油ho首先经过滤装置滤除qi和机械杂质，进入预热器加热至130-150℃；

4、(2)然后进入蒸馏塔进行减压蒸馏，移除部分反应活性较高的轻组分；所得重相经过滤装置净化后连续采出至重相罐；

5、(3)紧接着，重相罐内的精制重相在沥青聚合釜中进行空气氧化处理，氧化温度控制在300～350℃，氧化时间10～21h；促进沥青组分分子聚合和β组分的生成；

6、(4)最后，氧化沥青在蒸发器中移除轻组分，提高软化点，得到软化点200-290℃、qi为1-15％的煤沥青。

7、步骤(1)后，qi含量由初始降至0.02％以下。

8、步骤(2)的过滤装置和上一步的过滤装置一样，其作用主要是除去蒸馏过程中因热缩聚反应产生的二次喹啉不溶物qi2。

9、根据本发明的制备高软化点、低qi煤沥青的工艺，优选的是，步骤(1)所述过滤装置为不锈钢烧结网；步骤(2)所述过滤装置为不锈钢烧结网。不锈钢烧结过滤网是由不同目数的不锈钢网片组合烧结而成得到不同过滤精度的烧结网，我们控制过滤精度为2～10μm.

10、进一步地，所述不锈钢烧结网的层数为4-7层。

11、根据本发明的制备高软化点、低qi煤沥青的工艺，优选的是，步骤(2)的减压蒸馏中，压力是绝压1～15kpa；蒸馏温度200～300℃。该减压蒸馏操作可以保持沥青组分不变化，传统的煤焦油蒸馏焦油会发生热解缩聚反应，使组分变宽。

12、优选的是，步骤(2)所述减压蒸馏为闪蒸的方式。优选的是，闪蒸中，压力是绝压1～15kpa；蒸馏温度200～300℃。该闪蒸操作可以保持沥青组分不变化，传统的煤焦油蒸馏焦油会发生热解缩聚反应，使组分变宽。

13、优选的是，步骤(2)所述反应活性较高的轻组分，主要是脂肪烃类的组分。

14、根据本发明的制备高软化点、低qi煤沥青的工艺，优选的是，步骤(2)所述的连续采出由齿轮泵进行。

15、根据本发明的制备高软化点、低qi煤沥青的工艺，优选的是，步骤(4)所述蒸发器为真空薄膜蒸发器。真空薄膜蒸发器可以最大量均匀的去除轻质组分，提高软化点。

16、优选的是，步骤(4)所述软化点为200-285℃；qi含量为1-7％。比如软化点为245℃时，qi含量为3.6％。这样软化点相当于产品规格，qi相当于产品质量。

17、焦化重油ho主要成分为荧蒽、等四环或者更多环数的多环芳烃混合物，具有较高的芳香度和c/h比，而原生qi含量很低(焦化过程qi主要富集在沥青焦中)，由ho物性参数表1可以看出其315℃前的馏出率仅为32wt.％，减压蒸馏具有可观的收率，因此从物性结构和产品得率而言，ho适合作为制备高软化点、低qi煤沥青的原料。

18、表1焦化重油ho的物性参数

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20、本发明的有益效果：

21、1.本发明选择兼具高芳香度和无原生qi的焦化重油为原料，简化了原料净化步骤，且原料分子量分布更小，有助于制得低qi煤沥青；

22、2.将qi过滤装置和减压蒸馏装置耦合为一体，可同时实现轻重组分的控制，所得精制原料的分子量分布更窄；

23、3.减压蒸馏可有效脱除重油中的苯并芘，最终沥青产品的苯并芘含量低于550ppm，可满足日趋严格的环保要求。

24、本发明以针状焦装置的重油为原料，通过减压蒸馏装置切割重油组分，获得热反应活性适中、分子量分布更窄的精制重油。

25、因此，以煤焦油中相对轻质干净的组分为原料，通过原料过滤系统脱除微量的原生qi(如果存在)和机械杂质，之后经减压蒸馏移除部分轻组分，得到净化焦油。更进一步，对该净化焦油进行空气氧化和真空薄膜蒸发，有望获得高软化点、低qi的煤沥青。

26、应用该工艺对原料焦化重油进行处理，并经氧化和薄膜真空蒸发，最终制得软化点200-290℃、喹啉不溶物(qi)1-15％的高软化点、低qi煤沥青。