[发明专利]一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及煤液化残渣制备中间相沥青领域，公开了一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用。煤液化残渣制备中间相沥青的方法包括：在氢化剂存在和氮气保护下，将精制处理后的煤液化残渣进行热聚合反应，得到中间相沥青。本发明提供了一种可以将煤液化残渣制备得到中间相沥青的方法，该方法工艺更简单，反应温度更低，得到的中间相沥青可以用于纺丝、电极材料、导热材料等。

技术领域

本发明涉及煤液化残渣利用制备中间相沥青领域，具体地，涉及一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用。

背景技术

中间相沥青作为一种典型的碳质沥青原料，因其性能优异、价格低廉、较高的炭产率和良好可加工性等优点而被公认为是高级功能炭材料的优秀前驱体，比如针状焦、中间相沥青基炭纤维等。

煤液化残渣是一种高炭、高硫、高灰的物质，主要由未转化的煤、无机矿物质以及煤液化催化剂组成，残渣约占液化原煤量的20％-30％左右，是难以处理的副产物。目前煤液化残渣的主要利用手段为加氢液化、干馏、气化、燃烧等，更有效、更新型的利用研究仍在不断探索之中。

由于煤液化残渣由高聚合度和缩合度的稠环芳烃组成，热处理时自由基反应速度快，中间相来不及充分形成和转化，难以获得既具有高度各向异性、又具良好熔融性、低软化点的中间相沥青；同时聚合后分子量分布过宽，导致纺丝过程中因粘度差异发生相分离，难以连续纺丝，需要改性处理。

《煤直接液化残渣改性沥青的研究》(朱伟平等，神华科技，2009(6):68-71)将煤液化残渣与基质沥青按一定比例混合制得改性沥青，研究的是针对应用于道路沥青。

《煤直接液化残留物制备中间相沥青》(盛英等，煤炭学报，2009(8):1125-1128)公开了煤液化残渣通过溶剂萃取法得到精制沥青，然后直接热缩聚聚合(410～440℃，炭化6～8h)得到中间相沥青。该研究应用于制备碳材料的前驱体，但是该方法反应温度较高并且反应过程中不容易控制中间相形貌变化，反应产物的软化点较高。

发明内容

本发明的目的是为了实现如何将煤液化残渣制备得到中间相沥青，提供了一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种煤液化残渣制备中间相沥青的方法，包括：在氮气保护下，将含有精制煤液化残渣与氢化剂的混合物进行热聚合反应，得到中间相沥青；其中，所述精制煤液化残渣为将煤液化残渣经过精制加工得到的产物。

本发明还提供了一种由本发明的方法制得的煤液化残渣制中间相沥青。

本发明还提供一种本发明的煤液化残渣制中间相沥青在碳纤维纺丝、电极材料、导热材料中的应用。

通过上述技术方案，本发明可以实现将煤液化残渣制备得到中间相沥青，提供了一种煤液化残渣的可利用方式。本发明提供的方法中，通过将氢化剂加入精制煤液化残渣一起进行热聚合反应，得到的产物经偏光显微镜测定可以确定形成中间相沥青，其中中间相的含量达到95％以上。该中间相沥青的软化点可以达到208～360℃。

本发明提供的方法中，热聚合反应的条件可以是热聚合温度为380℃～400℃，热聚合压力为1～3MPa，热聚合保温时间为5～10h。热聚合反应的工艺更简单，反应温度更低。

本发明提供的方法所得的中间相沥青可以有广泛的应用，例如在碳纤维纺丝、电极材料、导热材料等中的应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是实施例1得到的中间相沥青的偏光照片。