[发明专利]利用煤液化残渣制备中间相炭微球的方法及中间相炭微球

说明书

技术领域

本发明涉及煤深度加工领域，具体而言，涉及一种利用煤液化残渣制备中间相炭微球的方法及中间相炭微球。

背景技术

煤液化残渣是一种高炭、高灰和高硫的物质，室温下的外观呈固体沥青状，软化点在180℃左右，固含量50%左右。煤液化残渣中沥青质含量约20%左右，主要由多环的缩合芳烃组成，具有芳香度高，碳含量高，容易聚合或交联的特点，具有很多石油沥青质所没有的特性，非常适合作为制备炭素材料的原料，是一种非常宝贵而独特的资源。目前，对煤液化残渣的利用途径主要有：作为燃料直接在锅炉和窑炉中燃烧以提供能量；利用分离方法将煤液化残渣中的沥青质分离出来生产高附加值的产品；利用气化技术制备合成气和氢气；将煤液化残渣进行干馏处理或采用分享技术回收残渣中的重质液化油，以提高煤液化工艺的油收率。

中间相炭微球是一种近似石墨结构的新型炭材料，由于其具有独特的层状结构和球形特点，因而在锂离子电池负极材料、制备高比表面积球形活性炭等方面得到了很好应用。

目前，有关煤液化残渣制备中间相炭微球的报道较少，而且由于制备得到煤液化沥青软化点一般都高于120℃，在制备中间相炭微球中很难长时间保持低粘度状态，会导致中间相小球溶并，很难得到尺寸比较均一的中间相炭微球。

发明内容

本发明旨在提供一种利用煤液化残渣制备中间相炭微球的方法及中间相炭微球，以形成尺寸均一及球形度好的中间相炭微球。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用煤液化残渣制备中间相炭微球的方法。该方法包括以下步骤：S1，将煤液化残渣和萃取溶剂在惰性气体气氛下混合，得到萃取混合液；S2，对萃取混合液进行固液分离，得到萃取液；S3，回收去除萃取液中的萃取溶剂，得到沥青类物质；S4，将沥青类物质与缩聚溶剂混合，得到第一混合物；S5，向第一混合物中加入成核促进剂，反应后得到第二混合物；S6，将第二混合物采用洗涤剂进行洗涤，经过滤、干燥后得到中间相炭微球。

进一步地，步骤S1具体包括：将煤液化残渣粉碎至粒径＜3mm，然后将煤液化残渣和萃取溶剂按照质量比为1:1～5的比例，在惰性气体气氛下，在萃取压力为0～2MPa、萃取温度不高于300℃、萃取时间大于5分钟以及搅拌速率为50～400r/min的条件下，添加至萃取装置中，得到萃取混合液。

进一步地，萃取压力为0.1～1MPa，萃取温度为60～250℃，萃取时间为5～120分钟。

进一步地，萃取溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、喹啉、吡啶、蒽油以及120～300℃馏分段的煤液化油中的一种或多种。

进一步地，步骤S2具体包括：对萃取混合液采用加压加热过滤的方式进行固液分离，且加压加热过滤包括初级过滤和次级过滤，初级过滤的过滤温度为60～200℃，过滤压力为0.1～2MPa，过滤装置滤材的过滤精度为10～100微米；次级过滤的过滤温度为60～250℃，过滤压力为0.5～3MPa，过滤装置滤材的过滤精度为0.05～10微米。

进一步地，步骤S4具体包括：将沥青类物质粉碎至粒径＜3mm，并将沥青类物质和缩聚溶剂按照质量比为1:（0.05～0.2）的比例加入搅拌釜进行混合。

进一步地，步骤S5具体包括：向第一混合物中加入占沥青类物质质量1～7%的成核促进剂，按照3～10℃/min的升温速率从室温升温至300℃，停留10～60min充分混合均匀，然后按照0.5～3℃/min的升温速率继续升温至380～460℃，在惰性气体气氛，搅拌速率为100～500r/min以及0.5～5.0MPa下，保持恒压恒温4～20h。

进一步地，步骤S5具体包括：向第一混合物中加入占沥青类物质质量1～7%的成核促进剂，按照5～10℃/min的升温速率从室温升温至300℃，然后按照0.5～3℃/min的升温速率继续升温至400～440℃，在惰性气体气氛，搅拌速率为100～500r/min以及1～4.0MPa下，保持恒压恒温4～16h。

进一步地，洗涤剂选自四氢呋喃、喹啉、吡啶、洗油、蒽油以及120-300℃馏分段的煤液化油等中的一种或多种。

进一步地，缩聚溶剂选自焦化重油、蒽油、菲油、250℃～350℃煤液化油、石油重油、乙烯焦油中的一种或多种。

根据本发明的另一个方面，提供一种中间相炭微球。该中间相炭微球采用上述任一种的方法制备。