[发明专利]一种由环烷基减压馏分油共炭化制备中间相沥青的方法

说明书

技术领域

本发明涉及中间相沥青制备技术领域，具体涉及一种以环烷基减压馏分的糠醛抽出油为原料制备中间相沥青的方法。

背景技术

中间相沥青(mesophase pitch，简称MP)是相对分子质量为370～2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混合物，由重质芳香烃类混合物在热处理过程中生成的一种向列型液晶物质，又叫液晶相沥青。中间相沥青具有原料来源广泛，性能优异、碳产率高和可加工性强等优点，是许多先进功能材料的优秀母体，可制备许多高性能碳素材料：如超高模量沥青基碳纤维、针状焦、炭微球、复合材料、氟碳材料、碳泡沫、炭片及炭膜、中间相沥青基电极材料、高温润滑剂等，这些功能性材料将在国防工业、航空航天、尖端科技、日常生活等领域发挥巨大作用。

利用糠醛对原油减压馏分油进行抽提，可以在抽出油富集到大量芳烃分子。糠醛抽出油芳香度高，杂原子、金属含量低，较适合用于制备出软化点低，可纺性好的中间相沥青。众所周知，原料芳烃分子结构中适当增加环烷结构有利于制备软化点低、大融并或流线型光学结构的中间相沥青。原油种类繁多，成分复杂，分类方法也多种多样。但按关键馏分的特性即特性因数K值，可大致将原油分为石蜡基原油、中间基原油和环烷基原油三大类。而环烷基原油的减压馏分油的糠醛抽出油中的芳烃化合物中含有较多的环烷结构和短侧链烷烃结构，是制备中间相沥青的优良原料。中国的新疆油田、辽河油田、大港油田以及渤海湾等地区的环烷基原油储量较为丰富。但是目前，我国以减压馏分油的糠醛抽出油来制备高质量中间相沥青制备技术仍然不是很成熟。

目前，对于减压馏分油的糠醛抽出油制备中间相沥青往往采用常压或加压直接热缩聚方式，常压下制备出的中间相沥青会由于轻组分被大量带出反应体系而收率很低(收率小于20％)；由于体系是自升压系统，因此加压时，体系压力过高会造成大量轻组分在反应釜阻碍平面芳香分子堆积形成中间相沥青。而采用甲醛、硫、对二乙烯基苯等交联剂进行先交联后热缩聚方式制备中间相沥青，往往针对的原料是煤焦油、煤沥青，且这些交联剂相对空气来说价格成本高。而供氢溶剂(如四氢萘，四氢喹啉，四氢呋喃等)被用来对原料进行供氢改性，加入量往往是原料量的几倍，并且改性结束后需要回收这些供氢溶剂。

发明内容

本发明所解决的技术问题是如何克服常规的常压直接热缩聚制备中间相沥青中出现的由于轻组分被大量带出反应体系导致收率低的问题，常规的加压直接热缩聚制备中间相沥青中出现的由于体系压力过高造成大量轻组分阻碍平面芳香分子堆积影响中间相沥青的形成的问题，常规的先交联后热缩聚往往针对的原料是煤焦油和煤沥青，且所用的交联剂价格成本高；以及如何克服用于对原料进行供氢改性的供氢溶剂的加入量大需要回收利用的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备中间相沥青的方法。

本发明所提供的制备中间相沥青的方法，包括下述步骤：

(1)以环烷基原油减压馏分油的糠醛抽出油为原料，采用空气对所述原料进行氧化交联改性至交联后原料的软化点为130℃-160℃，得到中间产物；

(2)在氢气氛围和供氢溶剂的协同供氢作用下，对所述中间产物进行共炭化处理，得到中间相沥青。

上述方法步骤(1)中，所述环烷基原油减压馏分油的糠醛抽出油的40℃下运动粘度为100mm²/s-300mm²/s，具体可为136.9mm²/s、171.9mm²/s、200.6mm²/s或287.2mm²/s；芳烃含量为55.0wt％-85.0wt％，具体可为58.3wt％、65.7wt％、68.1wt％或72.1wt％；环烷烃含量为13.0wt％-44.5wt％，具体可为25.4wt％、30.0wt％、31.5wt％或38.5wt％；链烷烃含量为0.5wt％-3.0wt％，具体可为1.9wt％、2.5wt％、2.6wt％或2.8wt％。

所述空气的流量为80mL/(h·g)-170mL/(h·g)，具体可为80mL/(h·g)、100mL/(h·g)、160mL/(h·g)或170mL/(h·g)，(其中1mL/(h·g)表示对应于1g的原料，空气的流量为1mL/h。)

所述氧化交联改性的温度为250℃-280℃，具体可为250℃或280℃，所述氧化交联改性的压力为常压；所述氧化交联改性的时间为5小时-6小时，具体可为5小时或6小时。