[发明专利]中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备的针状焦及工艺

说明书

本发明涉及一种中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备的针状焦及工艺，该工艺以中低温煤焦油沥青为原料，选取其特定煤焦油馏分段，溶剂精制脱除大分子杂质和重质组分，改性剂的酚醛反应脱除高反应活性的含氧化合物，精制原料在变温热聚过程中，分子首先生成出中间相碳微球晶核，然后降温加入轻烃调节体系黏度，降低热缩聚反应活性，二次升温热聚提高母液芳烃化合物相对含量，促进中间相碳微球的二次生长，最后高温热聚利用体系中产生的轻油气拉焦形成广域流线型结构。与传统技术相比，本发明中原料沥青变温热聚效果好，中间相生长过程平稳，利于在气流拉焦的作用下形成广域流线型结构，制备出优质针状焦。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及针状焦的制备，具体涉及一种中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备的针状焦及工艺。

背景技术

低温干馏生产兰炭的过程中副产大量的中低温煤焦油，随着煤化工产业的迅速发展，其产量明显增加。与高温煤焦油相比，中低温煤焦油中喹啉不溶物含量低，芳潜较高，且芳烃分子量较小，是一种制备针状焦的理想原料。中低温煤焦油沥青在高温下主要发生热裂解和热聚合两种化学反应，这两种化学反应在热聚过程直接影响针状焦产品品质。目前已有一些研究涉及到对热聚过程的调控，如中国专利CN1418930A公开了一种用石油系和煤系原料制备针状焦的方法，该方法首先将石油系和煤系原料以1:0.1～1:10的质量比相混合，在400～440℃和0.2～2MPa惰性气体气氛中热处理0.5～8h,，在2～30s内升温至490～550℃，然后在0.2～2MPa下焦化3～8h得到半焦，最后高温煅烧得到针状焦。还有中国专利CN101942314A公开了一种釜式焦化生产针状焦的工艺方法，该工艺方法将原料油装入焦化釜中，在系统压力为1.0～2.0MPa条件下，缓慢升温至480～500℃，并控制适宜的气体排放速率，系统温度达到480～500℃时，恒温2～6小时，并从焦化釜底吹入惰性气体。系统升温至520～550℃，继续烤焦1～4h，得到针状焦。

目前，利用多段热聚制备针状焦的工艺均侧重对高温煤焦油和石油系原料的研究，但针对于中低温煤焦油多段热聚制备针状焦工艺少有研究。本发明针对中低温煤焦油含氧量高的特点，利用独特的酚醛反应脱氧工艺进行原料精制，结合多阶变温热聚工艺开发出了中低温煤焦油沥青四阶变温精制一步法热聚制备针状焦工艺，为中低温煤焦油沥青制备高附加值针状焦碳材料提供了一种新方法。

发明内容

为了进一步改善针状焦的制备工艺，本发明提供了一种以中低温煤焦油沥青为原料，进行原料精制，通过变温热聚制备针状焦的工艺。

同时，本发明还提供了用上述中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备针状焦的工艺所制备的针状焦。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备针状焦的工艺，其包括如下步骤：

(1)将中低温煤焦油进行减压馏分切割，得到320～520℃馏分段沥青，与萃取剂和改性剂混合后置于反应釜中，先升温至70～90℃进行溶剂萃取，恒温热静置3～8h，从釜底排出不溶物；

(2)排出不溶物后，反应釜继续升温至140～160℃，恒温热静置3～5h，加入改性剂与高反应活性的含氧化合物，使其发生酚醛反应生成酚醛树脂大分子不溶物，从釜底排除不溶物；

(3)反应釜继续升温，从釜顶分离出溶剂，之后反应釜继续升温至420～440℃，恒温30～60min进行热聚，使原料分子热聚生成中间相碳微球晶核；

(4)反应釜降温至180～200℃，从釜顶加入轻烃，恒温搅拌10～30min，调控体系黏度，再升温至440～460℃，恒温4～6h，提高母液芳烃化合物相对含量，促进中间相碳微球的二次生长，继续升温至480～520℃，恒温5～8h，进行高温热聚，利用体系中产生的轻油气拉焦制得半焦；