高效率的碳材料用高纯度沥青的制备方法_2

文档序号:9583020阅读:来源:国知局
稠环的情况下,每个环可包含一至Ξ个上述杂环 原子。
[0036] 为了明确地说明本发明,省略了与说明无关的部分,在说明书全文中,对于相同或 类似的结构要素,标注相同的附图标记。
[0037] 在本发明的一实例中,可提供高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法,上述高 效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法包括:混合煤焦油类原料物质、第一溶剂及第二溶 剂来准备混合物的步骤;在上述混合物中,利用离屯、分离法或倾析(decanting)法分离不 包含不容物的上清液部分和包含不容物的污泥部分的步骤;W及在280°CW下的溫度下, 对不包含不容物的上清液部分进行减压蒸馈,来去除第一溶剂及第二溶剂,并取得高纯度 渐青的步骤,上述第一溶剂可对β-树脂(β-resin)和哇嘟不容物具有凝聚性,上述第二 溶剂可对β-树脂和渐青具有溶解性,上述第一溶剂可W为具有一个W上的取代基的单环 芳的单一溶剂,上述取代基可选自由C1-C4烷基、面素原子、-SH、-畑2、-0Η及它们的组合组 成的组中。
[0038] 通过上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法,从上述煤焦油类原料物质可 有效地去除被称为哇嘟不容物怕1,quinolineinsoluble)的固体粒子,从而可制备能够制 备碳原材料的原料用渐青。 阳039] 使用为碳纤维或针状焦的前体的中间相渐青(mesophasepicth)可通过原料用渐 青的加热处理等取得,但是,运种原料用渐青包含不溶于哇嘟的、所谓的被称为哇嘟不容物 的固体粒子和灰分(ash)成分。
[0040] 大小为约0. 2至约2. 0μm左右的哇嘟不容物怕1)利用在约2500G至约3000G条 件下运转的超倾析法也不被去除,且可残留在焦油,有可能对由此制备的焦炭及碳产品的 物性产生影响。
[0041] 运些附着于作为碳化前体的中间相(mesophase)球体的表面,来妨碍中间相的生 长及合体,从而抑制各向异性组织的生长。其结果,所制备的针状焦的热膨胀系数(CT巧值 上升,或有可能对碳纤维的放射性、强度、弹性模量产生坏影响。
[0042] 因此,为了制备针状焦或碳纤维等的碳原材料的产品,从煤焦油或煤焦油渐青等 的煤焦油类原料物质,除了最小化灰分成分之外,还需要最小化哇嘟不容物含量。
[0043] β-树脂成分作为帮助作为碳化前体的中间相生成及生长的物质,其含量越多,对 中间相生成及生长越好。
[0044] 一般,未进行预处理的煤焦油渐青或碳黑原料油(CB0)等的煤焦油类原料物质内 的0-树脂/哇嘟不容物重量比最大为5W下。
[0045] 通过回收很多β-树脂或去除哇嘟不容物,可提高煤焦油类原料物质的β-树脂 /哇嘟不容物重量比,此时,可取得对中间相生成及生长有利的渐青。
[0046] 通过可制备上述高效率的碳原材料的原料用渐青的制备方法,从上述煤焦油类原 料物质尽可能去除更多含量的哇嘟不容物,可回收尽可能多的β-树脂成分。并且,相对于 原料渐青,通过上述方法回收的渐青的含量可W为80重量%W上。
[0047] 其结果,通过可制备上述高效率的碳原材料的原料用渐青的制备方法,可最小化 哇嘟不容物含量,且可提高β-树脂成分的含量,从而可取得具有高数值的β-树脂/哇嘟 不容物重量比的原料用渐青。
[0048] 例如,可制备上述碳原材料的原料用渐青的β-树脂/哇嘟不容物重量比可W为 约60至约10000。
[0049] 上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法是适合制备相对于煤焦油渐青或 碳黑原料油(CB0)等的煤焦油类原料物质具有高的β-树脂/哇嘟不容物重量比的高纯度 渐青的方法。
[0050] 作为上述煤焦油类原料物质可包含在煤的干馈过程中作为副产物出来的通常的 煤焦油、或通过其蒸馈等的方法去除了所需油的碳黑原料油(CB0)、煤焦油渐青等。
[0051] 将上述第一溶剂和上述第二溶剂一同混合于上述煤焦油类原料物质。
[0052] 如上所述,由于上述第一溶剂具有β-树脂及哇嘟不容物凝聚性,上述第二溶剂 具有β-树脂及渐青溶解性,因而在混合有上述第一溶剂及上述第二溶剂的上述煤焦油类 原料物质中凝聚哇嘟不容物,从而容易去除,并且,提高β-树脂的回收率及渐青回收率。
[0053] W下,对具有β-树脂及哇嘟不容物凝聚性(或哇嘟不容物凝聚性溶剂)的第一 溶剂及具有β-树脂及渐青溶解性的第二溶剂进行更详细的说明。
[0054] 上述第一溶剂使用由单一物质形成的单一溶剂,在本说明书中,运种单一溶剂是 指包含纯度为约95重量% ^上的单一物质。 阳化5] 具体地,可使用具有一个W上的取代基的单环芳的单一溶剂作为上述第一溶剂。 上述单环芳可W为至少一个氨原子被选自由C1-C4烷基、面素原子、-甜、-NH2、-0H及它们的 组合组成的组中的取代基取代的。
[0056] 例如,在使用单一溶剂作为上述第一溶剂的情况下,氨原子为被烷基取代的烷基 芳香族化合物,例如,氨原子优选为甲苯、二甲苯,除此之外,上述氨原子可W为苯酪、苯 胺、苯硫酪(thiophenol)、氯苯、氣苯或甲酪等。但是,邻位(ortho)-、间位(meta)-、对位 (para)-同分异构体视为单一物质。例如,邻二甲苯及对二甲苯在混合使用的情况下,视为 由单一物质形成的单一溶剂。
[0057] 上述第一溶剂优选为具有取代基的芳香族化合物。例如,若使用作为未具有取代 基的芳香族化合物的苯作为第一溶剂,则在苯的情况下,由于沸点低至8(TC,不适合连续式 渐青的高纯度化工序,并且,因对环境及人体的有害性和浓烈的气味等,难W适用于商业化 工序。
[0058] 上述第一溶剂使用单一溶剂,与使用混合溶剂的情况相比,更降低哇嘟不容物含 量,并能够W高效率回收运种渐青。例如,在使用包含苯、甲苯及二甲苯的焦炉轻油(coke ovenli曲toil)作为上述第一溶剂的情况下,不仅轻油内的苯含量高,除此之外,存在很 多Oh、締控等杂质,从而存在在连续式工序中高纯度渐青的质量及渐青的回收率不均匀的 忧虑。相反,若上述第一溶剂作为单一溶剂使用,则在连续式工序中确保高纯度渐青的质量 及渐青的回收率的均匀。运是因为混合溶剂包含具有互不相同的沸点的各种溶剂,相反,在 具有单一沸点的单一溶剂的情况下,由于容易回收,可容易调节再循环工序。
[0059] 具体地,上述第二溶剂可使用W下例示的溶剂,上述第二溶剂可使用由单一物质 形成的单一溶剂或作为混合运种单一物质的混合物的混合溶剂,上述第二溶剂还可使用商 业上可获得的产品。
[0060] 例如,上述混合溶剂可W为煤焦油蒸馈时发生的混合油。
[0061] 虽然根据工序条件及原料状态不同,但若对一般的煤焦油蒸馈时发生的油进行简 要说明,则糞油作为当蒸馈煤焦油时,在约190至约250°C的溫度范围下出现的油,其主成 分为糞,并包含焦油酸、巧等。洗油作为一般在煤气中捕集气体轻油时使用的中油,是指在 约230至约305°C溫度下对煤焦油进行蒸馈时取得的油。蔥油作为通常在约270°C溫度W 上对煤焦油进行蒸馈时出来的油,主成分有蔥、菲、巧挫等的多环芳香族。
[0062] 具体地,上述第二溶剂可包含:取代或未取代,包含一个或两个W上的芳香环,且 形成上述芳香环的一个或两个碳由杂环原子取代的、包含约70重量% ^上的杂芳基的混 合溶剂;取代或未取代,并包含约70重量%W上的、包含至少两个芳香环的芳基的混合溶 剂;选自在煤焦油蒸馈过程中生成的U糞油、U)洗油(NSR,WashOil)、iU)杂酪油及iv) 蔥油中的一种W上;W及重油热分解副产物油(delayedcokerbypro化ctoil)、N-甲基化 咯烧酬(ΝΜΡ,Ν-methylpyrrolidone)等,还可使用包含它们的组合的混合溶剂。在取代上 述杂芳基或上述芳基的情况下,上述杂芳基或上述芳基的至少一个氨原子被C1-C4烷基、面 素原子、-甜、-畑2、-0H等的取代基取代,并且,两个W上的上述取代基可融合来形成稠环。
[0063] 例如,在上述第二溶剂为包含约70重量%W上的杂芳基的混合溶剂的情况下,上 述杂芳基可包含氮作为杂环原子
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