[发明专利]一种管式连续化反应制备中间相炭微球方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及锂离子电池负极材料中间相炭微球生产的制备方法，特别是使用管式炉管式加热连续化制备中间相炭微球的方法。

背景技术：

中间相炭微球的制备方法一般采用单釜间歇式生产方式生产，其工作效率低，产能小。其制备过程中对物料加热采用直接对反应釜加热，物料热传导慢，热能无法有效利用，热效率低，能耗高。

发明内容：

本发明目的是提供一种连续化制备中间相炭微球的方法，通过采用管式炉加热方式，以管式炉炉管代替反应釜，通过控制物料于管式炉内存留时间、温度等指标达到控制反应进度，制备合格的中间相炭微球。通过此方法解决了单釜间歇式生产的效率低、产品稳定性差的目的；同时使用管式炉代替反应釜直接加热的方式提高了产品传导的热效率，回收余热用于预热原料沥青，增加了热能的利用率，降低了能耗。

本发明的技术方案是：连续化制备中间相炭微球，采用管式炉反应替代单釜反应。其工序流程依次为沥青进行换热器预热、沥青催化、沥青管式炉加热、沥青管式炉加热裂解聚合出中间相炭微球、产物换热器冷却、产物热分离出中间相炭微球。

工序中所说的换热器为：换热器为同一换热器用于沥青预热及最后物料的降温。

工序中所说的管式炉为：管式炉为加热设备，采用煤气、天然气或燃料油为加热材质；炉管排列采用蛇形串联排列方式。

工序中所说的产物分离为：产物固液混合液采用压滤过滤分离、离心过滤分离或沉降分层分离。

工序中所说的管式炉内加热控制温度为：在管式炉对流区沥青温度达到250-380℃；在管式炉辐射区沥青温度控制380-460℃。

工序中所说的换热器换热温度为：预热沥青温度达到180-300℃；冷却产物温度达到300-200℃。

工序中所说的管式炉辐射区滞留为：滞留时间由泵调节管内沥青流动速度，保证沥青在辐射区滞留5-12h。

更具体的工艺步骤：液体沥青(120℃以上)通过沥青泵从沥青储槽罐泵入沥青管道，沥青的流速及流量通过调整泵的电机频率或加装回流管来调整。沥青通过换热器与反应完毕的物料换热，温度达到180-300℃。预热完毕的沥青按比例持续加入催化剂与沥青充分混合。混合液进入管式炉顶部对流区进行进一步升温，沥青温度控制在250-380℃。之后进入管式炉辐射区，管式炉加热方式可采用煤气、天然气或者燃料油等作为燃料加热。辐射区物料温度保持380-460℃，温度控制精度±5℃；保持压力恒定，在出料口设置缓冲罐；通过控制泵调整液体流速，保证物料在管式炉辐射区滞留时间达到5-12h，在此期间沥青经过高温裂解聚合生成中间相炭微球。物料经过管式炉后通过换热器与进料沥青换热，产物降温达到300-200℃。之后物料通过热过滤将固体中间相炭微球与未反应的液体沥青固液分离，收集固体得到中间相炭微球。

本发明的效果：本发明通过使用管式炉替代反应釜实现了产品连续化生产，生产效率提升30％，能耗降低22％，产品的一致性得到控制。

具体实施方式：

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

在实施例中，使用本发明方法生产出的物料，通过测试物料粒度大小来表征物料性能。其测试方法如下：

测试方法：激光衍射法

测试设备：激光粒度仪(马尔文2000激光粒度仪)

测试过程：将分离的固体中间相炭微球放入分散剂(无水乙醇)溶解，倒入激光粒度仪样品池中，超声1min，测试三次求平均值为测试值。

以下为具体实施例。

实施例一：

使用齿轮泵输送250℃液体沥青进入换热器与产出物进行换热，实现沥青的预热，换热后沥青温度达到280℃左右。随后在管道内沥青中加入配好的催化剂，催化剂的加入量按照与沥青的一定比例加入。之后进入缓冲罐内充分混合均匀后流入管式炉顶部继续加热升温，温度达到420℃后流入管式炉辐射区保持恒定温度。管式炉炉管长度保证在一定的流速条件下，反应物在恒温区滞留时间达到6h。反应完毕的物料从管式炉流出进入换热器降温达到260℃，进入压滤机进行热过滤，液体沥青进行回收，固体即为中间相炭微球。

实施例二：