一种沥青脱硫方法与流程

本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种沥青脱硫方法。

背景技术：

1、锂离子电池负极材料或石墨电极的性能与针状焦的质量密切相关，而针状焦的质量与原料沥青中的硫含量相关。在沥青中间相转化中期发育阶段形成针状焦时，硫作为杂原子会引起芳香层分子的广泛交联，增加体系的粘度并形成精细的镶嵌结构，从而影响其针焦质量。此外，硫在石墨化阶段会急剧逸出碳材料，导致碳材料膨胀甚至开裂。据报道，当沥青中硫含量小于0.5wt％时，可以有效避免硫在石墨化阶段的逸出过程中引起的开裂。然而，沥青中硫含量普遍在0.6％以上，有的甚至为1.2wt％。因此，沥青中硫的脱除是生产高品质针状焦的关键，因此，迫切需要找到一种有效的沥青脱硫方法。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：沥青中的硫主要以有机硫化合物的形式存在，包括脂肪族硫、噻吩硫和亚砜硫。氢化法和氧化法被研究者用于沥青的脱硫反应。一般情况下，高温苛刻条件加氢法所需要的压力可以打开缩合稠环芳香结构，进而脱除硫原子。然而，稠环芳烃决定着沥青的焦化活性，氢化法过程中稠环芳烃结构的破坏不利于针状焦的生产。氧化法所需的条件较加氢反应温和，沥青中有机硫化合物可以被氧化成更多的极性氧化产物，如亚砜和砜等而被除去。然而，目前使用的氧化方法有一些局限性，包括需要超声波处理，或者需要将原料粉碎至细粉，这将增加原料处理难度、能源消耗和生产成本。因此，有必要开发一种高效的沥青氧化脱硫方法。

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种沥青脱硫方法，通过沥青与溶剂混配制成混合油，加热后，经过闪蒸将混合油雾化，使混合油在氧化塔中形成小液滴或液膜，与气体氧化剂充分接触，加速与气体氧化剂的气液反应，从而使沥青中的不溶于水的噻吩硫等结构转化为可溶的亚砜或砜等结构，通过脱硫液洗涤和油水分离除去硫，有效降低沥青中的硫含量，进而得到适合生产针状焦、碳纤维等炭素产品的优质沥青。

3、本发明实施例的一种沥青脱硫方法，包括如下步骤：

4、(1)将沥青与溶剂混合，得到混合油；

5、(2)加热所述混合油；

6、(3)加热后的混合油进入氧化塔闪蒸，通入气体氧化剂进行反应；反应后，溶剂和未反应的气体氧化剂进入轻相，从塔顶逸出；沥青进入重相，从塔底排出；

7、(4)排出的沥青进入洗槽，通入脱硫液，混合并搅拌；富硫的脱硫液由洗槽上部排出，脱硫沥青从洗槽底部排出。

8、本发明实施例的沥青脱硫方法带来的优点和技术效果：通过沥青与溶剂混配制成混合油，加热后，经过闪蒸将混合油雾化，混合油在氧化塔中形成小液滴或液膜，与气体氧化剂充分接触，加速与气体氧化剂的气液反应，从而使沥青中的不溶于水的噻吩硫等结构转化为可溶的亚砜或砜等结构，通过脱硫液洗涤和油水分离除去硫，有效降低沥青中的硫含量，进而得到适合生产针状焦、碳纤维等炭素产品的优质沥青。本发明实施例中，采用沥青与溶剂混配后进行气液反应，避免沥青粉化的前处理过程，降低了原料处理难度、能源消耗和生产成本。相比于催化加氢方法，本发明的氧化法所需的条件温和、高效、环保，未反应的气体氧化剂和溶剂可回收重复利用，简单易操作，适合大规模连续生产，在煤化工等领域应用前景广阔。

9、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述沥青包括煤沥青、石油沥青或生物沥青中的至少一种；和/或，所述溶剂包括洗油或蒽油中的至少一种。

10、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述沥青与所述溶剂的质量比为1:1～5。

11、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述混合的温度为90～130℃；所述混合的时间为0.5～3h。

12、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述混合油加热到150～400℃。

13、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述气体氧化剂包括臭氧、氧气或空气中的至少一种；所述加热后的混合油与所述气体氧化剂的质量比为1:0.5～3。

14、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述加热后的混合油从氧化塔中部进入氧化塔闪蒸，所述气体氧化剂从氧化塔底部通入进行反应。

15、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述氧化塔内的压强低于所述加热后的混合油的压强，所述氧化塔与所述加热后的混合油的压差为1500～500000pa。

16、在一些实施例中，所述步骤(3)中，从塔顶逸出的轻相中的溶剂和未反应的气体氧化剂经过再生后进行重复使用。

17、在一些实施例中，所述步骤(4)中，所述沥青与脱硫液的质量比为1:0.5～3；所述脱硫液包括水、质量分数1～10％的纯碱溶液、质量分数1～5％的氨水中的至少一种；所述搅拌的时间为1～5h。

技术特征：

1.一种沥青脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述沥青包括煤沥青、石油沥青或生物沥青中的至少一种；和/或，所述溶剂包括洗油或蒽油中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述沥青与所述溶剂的质量比为1:1～5。

4.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述混合的温度为90～130℃；所述混合的时间为0.5～3h。

5.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混合油加热到150～400℃。

6.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述气体氧化剂包括臭氧、氧气或空气中的至少一种；所述加热后的混合油与所述气体氧化剂的质量比为1:0.5～3。

7.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述加热后的混合油从氧化塔中部进入氧化塔闪蒸，所述气体氧化剂从氧化塔底部通入进行反应。

8.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述氧化塔内的压强低于所述加热后的混合油的压强，所述氧化塔与所述加热后的混合油的压差为1500～500000pa。

9.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(3)中，从塔顶逸出的轻相中的溶剂和未反应的气体氧化剂经过再生后进行重复使用。

10.根据权利要求1所述的沥青脱硫方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述沥青与脱硫液的质量比为1:0.5～3；所述脱硫液包括水、质量分数1～10％的纯碱溶液、质量分数1～5％的氨水中的至少一种；所述搅拌的时间为1～5h。

技术总结
本发明公开了一种沥青脱硫方法，包括：将沥青与溶剂混合，得到混合油；加热所述混合油；加热后的混合油进入氧化塔闪蒸，通入气体氧化剂进行反应；反应后，溶剂和未反应的气体氧化剂进入轻相，从塔顶逸出；沥青进入重相，从塔底排出；沥青进入洗槽，通入脱硫液，混合并搅拌；富硫的脱硫液由洗槽上部排出，脱硫沥青从洗槽底部排出。本发明的方法通过沥青与溶剂混配制成混合油，加热后，经过闪蒸将混合油雾化，混合油形成小液滴或液膜，与气体氧化剂充分接触，加速气液反应，从而使沥青中的不溶于水的硫转化为可溶的亚砜或砜等，通过脱硫液洗涤和油水分离除去硫，有效降低沥青中的硫含量，得到适合生产针状焦、碳纤维等炭素产品的优质沥青。

技术研发人员：高源,庞克亮,夏晶,李枢相
受保护的技术使用者：鞍钢集团北京研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13