[发明专利]一种用于生产针状焦的原料沥青的处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产针状焦的原料沥青的处理工艺，属于沥青制备技术领域。

背景技术

针状焦主要应用于电炉炼钢用石墨电极、锂电池、核电、航天等领域。根据生产针状焦的原料不同把针状焦分为煤系针状焦和油系针状焦。其中，煤系针状焦原料有煤焦油、煤焦油沥青以及通过直接加氢裂化煤制得的液体产物等。煤系针状焦原料中含有一定量的喹啉不溶物，它不仅是一些高分子树脂状物质受热聚合生成的无定形碳，还有从炼焦炉碳化室随煤气带来的煤粉和焦粉等，属于针状焦原料中的杂质。根据针状焦成焦机理，针状焦的形成须经历不稳定中间相小球体的形成、小球体的生长和融并即堆积中间相的形成、纤维结构形态的形成，即生成针状焦。但在含有杂质的原料中，不稳定中间相小球体形成后，其遇到杂质碳粒便不能长大与融并，成焦后不能形成针状焦的纤维结构形态，而形成普通焦的镶嵌结构，严重影响针状焦质量。

为了生产优质针状焦，必须对煤系针状焦原料进行净化处理，以除去其中妨碍小球体生长的喹啉不溶物等有害物质。目前除去煤系针状焦原料中喹啉不溶物等有害杂质的方法主要有：溶剂法、蒸馏法、离心法、改质法等。例如，中国专利文献CN102690672A公开了一种制备煤焦油精制沥青的方法，具体为(1)以煤焦油中温沥青为原料，将中温沥青装入不锈钢缩聚反应釜中，通氮气保护进行轻度热缩聚反应，反应温度为380～480℃，处理时间1～7h，氮气流量0.082～0.2m³/h，热缩聚结束后，冷却到室温得到缩聚产物；（2）将缩聚产物加入芳香烃溶剂中，进行溶剂洗涤过滤，芳香烃溶剂与缩聚产物的质量比控制在2～7:1，洗涤过滤温度控制在100～200℃，洗涤时间控制在1～5h，过滤除去滤渣得到含精制沥青的滤液，将获得的滤液进行减压蒸馏脱除溶剂，制得喹啉不溶物质量百分含量＜0.1%的精制沥青。

上述技术通过采用轻度热缩聚与芳香族溶剂洗涤过滤相结合去除沥青中的喹啉不溶物（即QI），获得精制沥青。通过该方法制备得到的精制沥青具有喹啉不溶物含量低的优点。但是上述技术中，中温煤焦油在380～480℃条件下进行热缩聚反应时，由于热缩聚温度较高，沥青中的部分苯不溶喹啉可溶物（即β树脂）还会缩聚形成新的喹啉不溶物，而β树脂是沥青制备针状焦的有效成分，其不但可以提高针状焦的产率，还可以降低针状焦热膨胀系数，所以使用上述处理后的精制沥青作为原料制备针状焦时，其产率低，而且制备得到的针状焦的热膨胀系数大，严重影响针状焦作为电极使用时的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中沥青精制过程中热缩聚反应的温度高导致缩聚反应中部分β树脂会发生缩聚反应生成新的喹啉不溶物，从而导致使用该沥青原料制备针状焦时，针状焦的产率很低、热膨胀系数较大的问题，进而提供一种用于生产针状焦的原料沥青的处理工艺，使用本发明所述的工艺制备得到的原料制备针状焦时产量较高，且硫的含量非常低，制备得到的针状焦具有热膨胀系数低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于生产针状焦的原料沥青的处理工艺，包括如下步骤：

（1）将煤焦油沥青与游离碳或含游离碳的组分混合均匀，在320～360℃条件下加热反应后得到改质沥青；

（2）将上述改质沥青与溶剂混合均匀得到混合液，采用物理分离的方法除去所述混合液中的不溶物；

（3）将除去不溶物后得到的澄清液进行分离，分离出澄清液中的溶剂，得到低QI的重质馏分；

（4）在加氢催化剂存在的条件下对所述重质馏分进行加氢处理，得到针状焦原料沥青。

所述步骤（1）中，以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油沥青的添加量比为3:100～20:100。

以游离碳的质量计，所述游离碳或含游离碳的组分与所述煤焦油沥青的添加量比为5:100～12:100。

所述步骤（1）中，所述含游离碳的组分中游离碳的含量为15～95wt%，余量为杂质。

所述步骤（1）中，所述含游离碳的组分是通过将煤焦油沥青与溶剂充分混合后得到混合液，然后采用物理分离方法除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为含游离碳的组分；

其中，所述溶剂为洗油、吸收油、蒽油或喹啉中的任意一种或几种，所述溶剂与煤焦油沥青的质量比为3～6。

所述步骤（1）中，所述游离碳是在50～70℃下，将煤焦油沥青或含游离碳的组分与溶剂充分混合后得到混合液，然后在2000～3000G离心力下分离除去所述混合液中的不溶物，该不溶物即为游离碳；