一种生产煤系针状焦用原料的调制方法与流程

本发明属于高级碳材料优质针状焦制备，具体涉及一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，具体为煤系针状焦原料组分调制方法。

背景技术：

1、针状焦是随碳质中间相的研究而发展起来的一种新型炭材料，因其具有高机械强度、较大的体积密度和真密度、低热膨胀系数、电阻率低等特点，被广泛用于高功率和超高功率电极、锂离子动力电池负极材料等行业领域。

2、针状焦的生产主要包括原料预处理、焦化以及煅烧这三个步骤，其中原料预处理的好坏直接决定着产品的最终质量。目前，原料预处理主要有闪蒸改质法、溶剂法、沉降法及离心法等，目标是将原料中影响中间融并长大的大分子喹啉不溶物降至0.1％以下，为了实现这一目标，生产出中间相光学结构优异、发育和单轴取向有序度好，多种工艺相继开发出来，如中国专利cn20151014481cn 113637493 a采用萃取方式将沥青分成一段段，在重新混配制备高品质针状焦。中国专利cn 112812796 a通过外加物料来提高原料芳香度，制备出生产高质量针状焦的原料，上述两种方法，工艺复杂，时间长，在处理过程中可能会产生二次喹啉不溶物，对后期液相炭化带来难度，且增加了添加物回收及处理的成本。如何采用简单的化学物理方法，对原料进行先期预处理，除去阻碍中间相结构形成、发育和取向有序演化的物质，是最经济，也是最有效的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，通过热改质和变温沉降去除煤沥青中的高活性物质生产高质量针状焦的生产原料。

2、本发明技术方案，具体如下:

3、一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，具体包括如下步骤：

4、(1)热改质除高活性物质

5、①对煤焦油沥青在380～420℃下，常压热改质30～120min，搅速250～400rpm；热改质结束后，待温度自然冷却至≯200℃，将冷凝油液重新返回至母料，搅拌均匀后待沉降处理；

6、②将上述处理过的原料与混合溶剂以质量比1:1～1.15混合均匀后，在80～82℃水浴中静置沉降，除去渣相；

7、③将上述处理过的原料，进行常压蒸馏，切除溶剂，塔底终温达350～360℃；

8、④通过上述步骤所得针状焦制备精料：喹啉不溶物(qi)：≯0.05％，甲苯不溶物(ti)：15～22％，密度：1.11～1.25g/cm3(100℃)；

9、(2)变温沉降除高活性物质

10、①将步骤(1)得到的精制沥青与混合溶剂按质量比1:1.24～1.26搅拌混匀后，在40～60℃水浴中静置后，去除重相；

11、②将上述处理过的原料，进行常压蒸馏，切除溶剂，塔底终温达330～350℃；

12、③通过上述步骤所得针状焦制备精料：喹啉不溶物(qi)：≯0.02％，甲苯不溶物(ti)：10～15％，密度：1.10～1.21g/cm3(100℃)。

13、进一步，所述步骤(1)的①中煤焦油沥青软化点：35～40℃；qi≯3％。

14、进一步，所述步骤(1)的①中升温速率：≤320℃，10～20℃/min，＞320℃，≯2℃/min。

15、进一步，所述步骤(1)的①中热改质温度395-405℃。

16、进一步，所述步骤(1)的②中混合溶剂为脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％。

17、进一步，所述步骤(1)的②中静置沉降3～5h。

18、进一步，所述步骤(2)的①中混合溶剂为脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％。

19、进一步，所述步骤(2)的①中水浴中静置2～4h。

20、发明详述：

21、一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，具体包括如下步骤：

22、(1)热改质除高活性物质

23、①对煤焦油沥青(软化点：35～40℃；qi≯3％)在380～420℃下，常压热改质30～120min，搅速250～400rpm；升温速率：≤320℃，10～20℃/min，＞320℃，≯2℃/min；热改质结束后，待温度自然冷却至≯200℃，将冷凝油液重新返回至母料，搅拌均匀后待沉降处理；

24、②将上述处理过的原料与混合溶剂(脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％)以质量比1:1～1.15混合均匀后，在80～82℃水浴中静置沉降3～5h后，除去渣相；所述脂肪烃和芳香烃是本领域该操作的常规溶剂。

25、③将上述处理过的原料，进行常压蒸馏，切除溶剂，塔顶终温达350～360℃；

26、④通过上述步骤所得针状焦制备精料：喹啉不溶物(qi)：≯0.05％，甲苯不溶物(ti)：15～22％，密度：1.11～1.25g/cm3(100℃)；

27、(2)变温沉降除高活性物质

28、①将精制沥青(qi≯0.05％)与混合溶剂(脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％)按质量比1:1.24～1.26搅拌混匀后，在40～60℃水浴中静置2～4h后，去除重相；所述脂肪烃和芳香烃是本领域该操作的常规溶剂。

29、②将上述处理过的原料，进行常压蒸馏，切除溶剂，塔底终温达330～350℃；

30、③通过上述步骤所得针状焦制备精料：喹啉不溶物(qi)：≯0.02％，甲苯不溶物(ti)：10～15％，密度：1.10～1.21g/cm3(100℃)；

31、有益的技术效果

32、本发明从原料本身出发，对原料组分进行重组改质和分割，去除影响焦质量的高活性物质，提供一个粘度适宜，反应活性稳定，液相炭化操作弹性大的物料体系；采用本本发明制得的精料，得到的针状焦产品，在光学显微镜下，无论是纤维还是大域等，都较传统的多，且尺寸大，同时其结晶度高，晶格完整，性能优越。

技术特征：

1.一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(1)的①中煤焦油沥青软化点：35～40℃；qi≯3％。

3.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(1)的①中升温速率：≤320℃，10～20℃/min，＞320℃，≯2℃/min。

4.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(1)的①中热改质温度395-405℃。

5.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(1)的②中混合溶剂为脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％。

6.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(1)的②中静置沉降3～5h。

7.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(2)的①中混合溶剂为脂肪烃：芳香烃＝0.85～1:1wt％。

8.根据权利要求1所述一种生产煤系针状焦用原料的调制方法，其特征在于：所述步骤(2)的①中水浴中静置2～4h。

技术总结
本发明属于高级碳材料优质针状焦制备技术领域，具体涉及一种生产煤系针状焦用原料的调制方法。具体包括(1)热改质除高活性物质；和(2)变温沉降除高活性物质，通过上述步骤所得针状焦制备精料：喹啉不溶物(QI)：≯0.02％，甲苯不溶物(TI)：10～15％，密度：1.10～1.21g/cm3(100℃)。本发明从原料本身出发，对原料组分进行重组改质和分割，去除影响焦质量的高活性物质，提供一个粘度适宜，反应活性稳定，液相炭化操作弹性大的物料体系；采用本本发明得到的针状焦产品，在光学显微镜下，无论是纤维还是大域等，都较传统的多，且尺寸大，同时其结晶度高，晶格完整，性能优越。

技术研发人员：许祥军,王永涛,严天祥,陈晓峰
受保护的技术使用者：宝武碳业科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17