[发明专利]一种生物基针状焦及其制备方法

说明书

本发明提供一种生物基针状焦及其制备方法，选取芳碳率C_A40％的富芳烃油掺杂5wt％～30wt％的生物质并混合均匀后作为原料，将混合均匀的原料与油溶性催化剂以剂油比5～50μg/g的比例混合共同置于焦化反应釜中并利用惰性气体进行保护，(1)在反应温度350～420℃、反应压力1～5.0MPa、反应时间0.5～4h下进行催化浅度裂化处理；(2)将浅度裂化得到的产物在反应温度440～500℃、反应压力0.1～5.0MPa以及焦化时间6.0～14h下进一步焦化处理，得到光学各向异性呈现针状形态的生焦产物；(3)将上述生焦在1400℃煅烧后得到生物基针状焦。本发明方法流程简单，实现了生物热解与劣质重油热解的协同反应，有利于解决生物质大规模生产利用的问题。

技术领域

本发明涉及一种生物基针状焦及其制备方法，属于炭素材料技术领域。

背景技术

能源是保证我国经济发展和社会进步的基础，目前我国能源结构仍以化石能源为主，然而21世纪以来随着世界能源危机的加深以及重质油在石油开采过程中的比重提高，原油品质相对于前几年已经出现了显著的下滑，目前我国原油中劣质重油含量已高达48～63％，如何经济地有效加工这部分劣质重油资源实现石油资源的充分利用，是21世纪中国石油炼制行业需要研究的新课题。面对能源危机以及当前我国建立可持续能源结构的重大需求下，生物质能作为替代能源呈现出良好的发展前景，预计到21世纪中叶，生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。我国每年大约5亿吨生物质可用于能源转化，资源丰富。但国内商品化的生物质能产能仅占一次能源消费量的0.5％左右，远低于技术先进国家的4％～10％的比例。生物质能转化利用技术是指利用直接燃烧、热化学转化技术以及生化转化技术等将生物质能转化为具有较高品质能源的技术，其中热裂解技术是目前生物质能源转化技术中较为简单应用最为广泛的技术。由于生物质裂解后的产物油粘度较高、热值低、密度大、酸值高并且产量较低，对其单独建立设备进行处理其性质提升受到很大限制并且还会面临着高昂的新造设备带来的资金压力。鉴于热转化是加工劣质重油和生物质的重要的技术路线，特别是炼厂延迟焦化操作工况与生物质热解过程相似，并且生物质热解得到的气体燃料、液体燃料以及固体焦炭，与延迟焦化得到产品的利用方式具有很大的兼容性。因此创新性探索延迟焦化工艺实现生物质与劣质重油协同转化，有望实现劣质重油和生物质的深加工和产物品质的提升，同时借助炼厂现有的延迟焦化装置及其庞大的生产能力，可大大降低生物质能规模化生产的成本。这将极大推动对生物质能源的规模化利用，助力我国炼化产业提质增效。

中国专利CN103242871A提供了一种环烷基石油供氢馏分油存在下生物质供氢热解工艺，该工艺将生物质与环烷基石油供氢馏分油以一定比例混合在350～400℃下进行供氢热裂解，在供氢热解过程中生物质进行了化学转化和碳氢氧元素的再分配，提高了轻质油收率、降低了焦炭产率，提升了生物油品质有利于生物油深度加工。中国专利CN103451777A提供了一种制备中间相木质素及其碳纤维的工艺方法，该方法向各种木质素中加入缩合剂，进行热处理反应改性，使其形成具有中间相的稠环芳烃芳烃物质，制成中间相木质素，其还可以用于制备各种碳素材料。该方法反应过程较为简单，原料以木质素为主，产物性能有待提高。

发明内容

本发明提供了一种生物基针状焦及其制备方法。该方法是由富芳烃油与生物质按照一定比例混合在较高温度下分别进行催化浅度裂化与深度热解得到光学各向异性呈现针状形态的生焦产物，随后进行煅烧得到生物基针状焦，该方法扩大了原料来源、降低了生产成本且工艺流程简单可靠。

本发明采用以下技术方案：