專(zhuān)利名稱(chēng)：一種煤瀝青的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤化工浙青的制備方法，具體地說(shuō)涉及一種高軟化點(diǎn)煤浙青的制備方法。
背景技術(shù)：
軟化點(diǎn)是煤浙青粘結(jié)劑的主要性能指標(biāo)之一，尤其是用在電爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼及高溫煅燒設(shè)備上的耐火材料用煤浙青粘結(jié)劑，更要求煤浙青的軟化點(diǎn)高達(dá)230 280°C，同時(shí)還要求煤浙青具有較高的抗渣性、抗氧化性、抗熱震性，否則將直接影響到轉(zhuǎn)爐、電爐的使用壽命，這是一般中溫、高溫煤浙青所不能達(dá)到的?，F(xiàn)有的煤浙青粘結(jié)劑，大都通過(guò)中間相浙青的氧化縮聚，利用專(zhuān)門(mén)的工藝 裝備生產(chǎn)的，而對(duì)針狀焦生產(chǎn)技術(shù)在分離出的帶重金屬、殘?zhí)康入s質(zhì)的一次喹啉不溶物(QIl)不再深加工利用。其缺陷會(huì)使煤浙青針狀焦的生產(chǎn)成本提高，且在生產(chǎn)過(guò)程形成固體廢棄物。由于高軟化點(diǎn)浙青具有較高的結(jié)焦值、灰分低、較高抗燒蝕能力，在炭質(zhì)耐火材料、鋰電子電池負(fù)極包覆材料及浙青炭纖維等方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前，高軟化點(diǎn)浙青的制備方法工藝繁瑣、要求較高，且產(chǎn)品結(jié)焦值低、灰分高直接影響目標(biāo)產(chǎn)品的性能。用于鋰電池負(fù)極包覆材料時(shí)，結(jié)焦值低直接影響產(chǎn)品包覆效果，從而會(huì)降低電池的使用壽命；用于炭纖維作原料時(shí)，灰分高、結(jié)焦值低直接影響原料紡絲的連續(xù)性及炭纖維的最終強(qiáng)度。傳統(tǒng)的高軟化點(diǎn)生產(chǎn)方法主要是靠氧化工藝和溶劑脫除工藝實(shí)現(xiàn)的。這兩種工藝均存在氧化效率低、氧化不均勻及能耗高的缺點(diǎn)。CN 101108918A (
公開(kāi)日2008-01-23)公開(kāi)了一種用作鋰離子電池負(fù)極包覆層材料的高軟化點(diǎn)浙青，其特征在于所述浙青為各向同性浙青，固定碳含量>80%,喹啉不溶物含量10 30%，甲苯不溶物含量60 90%，軟化點(diǎn)240 300°C。該高軟化點(diǎn)浙青制備工藝式將中溫煤浙青或石油浙青與改性添加劑混合，在如氮?dú)狻⒑?、氬氣、二氧化碳等惰性氣體保護(hù)下，在250°C 500°C溫度范圍內(nèi)熱處理5 48小時(shí)，將產(chǎn)物冷卻后粉碎至I 3 μ m而得。其中改性添加劑為磷的化合物，如磷酸、P2O5 ;或硼及其化合物，如B4C、BN、B203、H3BO3 ;或鋯及其氧化物；或鈦；或硅。該工藝對(duì)設(shè)備要求苛刻，工藝復(fù)雜，成本較高。CN1760331 A (
公開(kāi)日2006. 04. 19)涉及一種樹(shù)脂化的，軟化點(diǎn)在一定范圍內(nèi)可調(diào)整的改性煤浙青及其生產(chǎn)方法，其特征在于制備改性煤浙青的原料選擇采用煤焦油，或煤焦油提取物蒽油、酚油、萘油，或< 130°C軟化點(diǎn)煤浙青中的一種，或上述一種以上的混合物為原料。用酸調(diào)整PH值，與甲醛、三聚甲醛或多聚甲醛發(fā)生聚合反應(yīng)，通過(guò)控制聚合反應(yīng)的溫度、壓力和時(shí)間，生產(chǎn)出軟化點(diǎn)在一定范圍內(nèi)可調(diào)整，軟化溫度范圍寬，可塑性大，具有線(xiàn)性樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)的改性煤浙青。工藝流程復(fù)雜、原料種類(lèi)多、成本高。CN 102732280 A (
公開(kāi)日2012. 10. 17)涉及一種高軟化點(diǎn)煤浙青的生產(chǎn)方法，其主要技術(shù)特點(diǎn)是包括以下步驟⑴將低QI凈化煤浙青加入到攪拌釜中，并連續(xù)不斷地通入空氣，在通氣過(guò)程中進(jìn)行攪拌，在200 300°C條件下進(jìn)行空氣氧化，氧化時(shí)間為4 12hJ2)將氧化后浙青加入到薄膜蒸發(fā)器中，在300 350°C、真空負(fù)壓O. 05 O. 099MPa條件下進(jìn)行薄膜蒸餾，脫除輕組分，然后進(jìn)行蒸餾處理，蒸餾I 4h后得到高軟化點(diǎn)浙青。該生產(chǎn)工藝復(fù)雜、節(jié)能環(huán)保，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高,成本較高。CN 102391885 A (
公開(kāi)日2012. 03. 28)公開(kāi)了一種煤浙青基高軟化點(diǎn)紡絲浙青及其制備方法。所述的煤浙青基高軟化點(diǎn)紡絲浙青軟化點(diǎn)為270 285°C，結(jié)焦值為80. O 84. O%，可紡性好，連續(xù)紡絲可達(dá)18000米以上。其制備方法過(guò)程包括在管式氧化爐中，將不含有原生喹啉不溶物的煤焦油浙青，通入空氣氧化處理，然后在反應(yīng)釜中熱縮聚處理，制得高軟化點(diǎn)紡絲浙青。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)制備工藝簡(jiǎn)單，可控性好，原料來(lái)源廣泛，產(chǎn)品收率達(dá)到60%以上，適合工業(yè)化生產(chǎn)。但是熱縮聚處理工藝需要惰性氣體保護(hù)，處理溫度高，設(shè)備要求較高，且該處理過(guò)程只是為了增加聚合度，以增加紡絲長(zhǎng)度，進(jìn)而增加軟化點(diǎn)溫度。這對(duì)非紡絲浙青來(lái)說(shuō)是非必要的，而且對(duì)紡絲浙青來(lái)說(shuō)也不是唯一的改進(jìn)途徑。并且收率較低，影響成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作方便、工藝簡(jiǎn)單、成本低的高軟化點(diǎn)煤浙青的生產(chǎn)方法。本發(fā)明通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)多次摸索限定，開(kāi)發(fā)出了一種工藝簡(jiǎn)單、只需一步氧化即可得到高軟化點(diǎn)煤浙青的生產(chǎn)方法，具體實(shí)施如下
將中溫煤浙青直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以10-30L/min的速度持續(xù)通入混合氣體，以 I. 5-50C /min，優(yōu)選為 2V /min，加熱升溫至 200_210°C，保溫 O. 5-1. 5h，然后以 5_10°C /min,優(yōu)選為6 /min,升溫至330_34(TC,保溫l_20h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。其中，所述的中溫煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)為80 - 95°C，優(yōu)選85_90°C ;喹啉不溶物彡O. 2% ;結(jié)焦值彡48% ;甲苯不溶物彡15% ;灰分彡O. 2%。所述的混合氣體是空氣、空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w或氮?dú)?氧氣混合氣體；其中優(yōu)選體積比為9:1的空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w或體積比為8:2的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w。所述的高軟化點(diǎn)煤浙青是指軟化點(diǎn)高于200°C的煤浙青。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方方案具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
I.操作方便、工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明制備過(guò)程將原料直接入釜反應(yīng)，省去了原料預(yù)混合和對(duì)浙青蒸餾等多步工藝，簡(jiǎn)化了工藝路線(xiàn)。2.成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單。本發(fā)明所需設(shè)備主要是反應(yīng)釜，省去預(yù)混裝備和蒸餾裝備，大大降低了成本。3. CN 102391885 A中的技術(shù)方案先將脫除原生喹啉不溶物的煤焦油浙青在管式氧化爐中升溫到280 350°C進(jìn)行恒溫氧化8 10小時(shí)，提高煤焦油浙青的軟化點(diǎn)僅為190 220°C，而本發(fā)明工藝的最高溫度僅為340°C，軟化點(diǎn)便可提高至260_280°C，效果顯著，同時(shí)節(jié)能降耗，收率也大大提高。4.本發(fā)明生產(chǎn)所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在260-280°C，結(jié)焦值^ 75%，喹啉不溶物30±5%，甲苯不溶物> 50%，灰分< O. 04%，可直接廣泛應(yīng)用于鋰離子負(fù)極包覆材料，高性能炭質(zhì)耐火材料和煤浙青基碳纖維的生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明用到、但未進(jìn)行說(shuō)明的技術(shù)和指標(biāo)部分，均為現(xiàn)有技術(shù)。煤浙青軟化點(diǎn)測(cè)試采用GB/T 4507-1984 ;灰分測(cè)定方法采用GB/T2295-1980 ;結(jié)焦值測(cè)試采用GB 8727-88。喹啉不溶物測(cè)定方法采用GB 2293-1980 ;煤浙青甲苯不溶物測(cè)定方法采用GB2292-80。實(shí)施例I
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為80°C;喹啉不溶物為O. 2% ;結(jié)焦值為48% ;甲苯不溶物為15% ;灰分為O. 2%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以10L/min的速度持續(xù)通入空氣，以I. 5°C /min,加熱升溫至200°C，保溫O. 5h，然后以10°C /min,升溫至330°C，保溫20h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為73. 9%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在260°C,結(jié)焦值為75. 2%,喹啉不溶物25. 7%,甲苯不溶物為50. 2%,灰分為O. 04%。實(shí)施例2
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為82V ;喹啉不溶物為O. 15% ;結(jié)焦值為50% ;甲苯不溶物為17% ;灰分為O. 17%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以20L/min的速度持續(xù)通入體積比為8:2的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，以I. 70C /min，加熱升溫至202°C，保溫lh，然后以8 V /min，升溫至332°C，保溫15h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為85. 1%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在265°C，結(jié)焦值為75. 7%，喹啉不溶物27. 1%，甲苯不溶物為52. 7%，灰分為 O. 02%。實(shí)施例3
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為85°C ;喹啉不溶物為O. 15% ;結(jié)焦值為52% ;甲苯不溶物為17% ;灰分為O. 18%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以17L/min的速度持續(xù)通入體積比為9:1的空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，以2V /min，加熱升溫至205°C，保溫lh，然后以6°C /min，升溫至335°C，保溫12h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為92. 2%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在270°C，結(jié)焦值為82. 6%，喹啉不溶物30. 1%，甲苯不溶物為83. 2%，灰分為O. 01%。實(shí)施例4
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為87V ;喹啉不溶物為O. 15% ;結(jié)焦值為52% ;甲苯不溶物為16% ;灰分為O. 6%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以12L/min的速度持續(xù)通入體積比為9:1的空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，以3°C /min，加熱升溫至207°C，保溫lh，然后以6°C /min，升溫至337°C，保溫9h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為76. 4%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在270°C，結(jié)焦值為76. 1%，喹啉不溶物30%，甲苯不溶物為53. 2%，灰分為O. 03%。實(shí)施例5
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為90°C ;喹啉不溶物為O. 12% ;結(jié)焦值為52% ;甲苯不溶物為17% ;灰分為O. 16%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以25L/min的速度持續(xù)通入體積比為8:2的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，以4°C /min，加熱升溫至207°C，保溫I. 5h，然后以12°C /min，升溫至337°C，保溫3h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為79.7%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在272°C，結(jié)焦值為77. 2%，喹啉不溶物32%，甲苯不溶物為55. 7%，灰分為O. 04%ο實(shí)施例6
將IOOOkg中溫煤浙青(軟化點(diǎn)為95°C ;喹啉不溶物為O. 12% ;結(jié)焦值為55% ;甲苯不溶物為15% ;灰分為O. 13%)直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以30L/min的速度持續(xù)通入體積比為9:1的空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，以5°C /min，加熱升溫至210°C，保溫I. 5h，然后以5°C /min，升溫至340°C，保溫Ih后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青。收率為67.2%。所得高軟化點(diǎn)煤浙青滿(mǎn)足 如下指標(biāo)軟化點(diǎn)在280°C，結(jié)焦值為75. 9%，喹啉不溶物33%，甲苯不溶物為53. 2%，灰分為
O.04%ο
權(quán)利要求
1.一種煤浙青的制備方法，包括如下步驟 將中溫煤浙青直接加入攪拌反應(yīng)釜中，持續(xù)通入氣體，以1.5-5°c /min的升溫速度，加熱升溫至200-210°C，保溫O. 5-1.5h，然后以5-10°C /min的升溫速度，加熱升溫至330-340°C，保溫l_20h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青產(chǎn)品； 其中，所述的氣體是空氣、空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w或氮?dú)?氧氣混合氣體； 所述的中溫煤浙青滿(mǎn)足如下技術(shù)指標(biāo)軟化點(diǎn)為80 — 95°C,喹啉不溶物< O. 2%,結(jié)焦值彡48%,甲苯不溶物彡15%，灰分彡O. 2%。
2.如權(quán)利要求I所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，中溫煤浙青軟化點(diǎn)為85-90。。。
3.如權(quán)利要求I所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，所述的空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w為體積比為9:1的空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
4.如權(quán)利要求I所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，所述的氮?dú)?氧氣混合氣體為體積比為8:2的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w。
5.如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，氣體通入速度為10-30L/min。
6.如權(quán)利要求5所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，氣體通入速度為17L/min。
7.如權(quán)利要求6所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，升溫至200-210°C的升溫速度為2V /min。
8.如權(quán)利要求7所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，升溫至330-340°C的升溫速度為6°C /min。
9.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種煤浙青的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將中溫煤浙青直接加入攪拌反應(yīng)釜中，以17L/min的速度持續(xù)通入混合氣體，以2V Mn的升溫速度，加熱升溫至205°C，保溫lh，然后以6°C /min的升溫速度，加熱升溫至335°C，保溫5h后，即得高軟化點(diǎn)煤浙青產(chǎn)品。
全文摘要
一種煤瀝青的生產(chǎn)方法，包括如下步驟將中溫煤瀝青直接加入攪拌反應(yīng)釜中，持續(xù)通入空氣、空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w或氮?dú)?氧氣混合氣體，以15-25℃/min，加熱升溫至200-210℃，保溫0.5-1.5h，然后以5-10℃/min，升溫至330-340℃，保溫1-20h后，即得高軟化點(diǎn)煤瀝青。該工藝?yán)弥袦孛簽r青為原料，直接入釜反應(yīng)，省去了原料預(yù)混合和對(duì)瀝青蒸餾等多步工藝，簡(jiǎn)化了工藝路線(xiàn)，提高收率，達(dá)到能耗低的目的，并得到高結(jié)焦值、高軟化點(diǎn)的煤瀝青。本發(fā)明的制備方法具有操作方便、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10C3/04GK102965136SQ201210541359
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者閆桂林, 劉春龍, 韓波, 劉越, 李洪巖 申請(qǐng)人:濟(jì)寧碳素集團(tuán)有限公司, 山東晨陽(yáng)新型碳材料股份有限公司