一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法技术

一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，将粉碎至粒度小于80目的重质沥青(QI含量为9.5％～18.5％)作为原料，首先依据高分子化合物氧化交联原理，将重质沥青进行轻度常压氧化聚合处理，得到氧化改性重质沥青；再依据深度缩聚原理，降氧化改性重质沥青在常压下制备高显微强度镶嵌结构沥青焦，具工艺简单可控、可操作性强、原料成本低、镶嵌结构沥青焦强度大的优点，满足煤焦油沥青深加工制备高品质、高附加值炭素材料的需求。

A Method for Preparing High Microstructure Mosaic Asphalt Coke

A preparation method of high micro-strength mosaic structure asphalt coke is introduced. Heavy asphalt (QI content is 9.5%~18.5%) with particle size less than 80 mesh is crushed as raw material. First, heavy asphalt is oxidized and polymerized under mild atmospheric pressure according to the principle of oxidative crosslinking of macromolecule compounds, and then oxidized modified heavy asphalt is obtained under normal pressure according to the principle of deep polycondensation. The preparation of high micro-strength mosaic asphalt coke by pressing has the advantages of simple and controllable process, strong operability, low cost of raw materials and high strength of mosaic asphalt coke. It meets the demand of deep processing of coal tar pitch for preparing high-quality and high value-added carbon materials.

【技术实现步骤摘要】
一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法
本专利技术涉及煤焦油沥青深加工领域，尤其涉及一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法。
技术介绍
煤沥青是煤焦油经蒸馏提取馏分后的大宗残余物，是由蒽类、菲类、吡啶类等稠环和杂环化合物组成的复杂混合物。煤沥青因其超高的含碳量、低廉的价格以及理化性质优异等特点被作为炭材料的优质前驱体。近几年来人造炭/石墨材料在储能、军工器械、以及航空航天等领域表现出的诸多优异特性，使得人造炭/石墨的原料选择备受关注。煤沥青因其自身性质复杂性和特殊性，可以制备出结构迥异，兼具多种优异性质的沥青基炭/石墨材料。例如，煤系针状焦是制备储能材料的极佳前驱体，镶嵌结构沥青焦和中间相碳微球是制备特种石墨材料的优选前驱体。实际上，高QI重质沥青的分子量较大，碳含量极高，通过氧化诱导可以使得沥青分子间发生交联反应，进一步深度缩聚可以制备出镶嵌结构沥青焦，而高显微强度镶嵌沥青焦是制备特种石墨(各向同性石墨)的优质原料。目前，已有专利技术中，煤沥青为原料制备各向同性焦(即镶嵌焦)的主要方法有以下几种：1.向煤沥青中添加一定的无机催化剂(CN104293366A，一种催化炭化制备各向同性焦的方法)；2.氧化-加压缩聚联合法(CN1118538C，一种制备各向同性焦的方法)；3.向沥青中添加一定量高QI含量沥青物质(CN103849411A，一种各向同性焦的制备方法)，4.向沥青中添加树脂氧化交联法(CN103693635A，一种各向同性焦的制备方法)。5.以中温沥青为原料，经过加压氧化法制备出285℃高软化点沥青，再将285℃高软化点沥青在540℃下炭化3h制备生焦，得到的生焦在1400℃煅烧处理得到细镶嵌结构沥青焦(丁宝华,赵雪飞,赖仕全,等.细镶嵌结构沥青焦的制备与表征[J].炭素技术,2015,34(5):26-29.)。在诸多方法中，存在混配困难、无机催化剂脱除困难，带压反应成本高，以及原料价格昂贵，工序复杂等问题。沥青焦碳骨架强度在很大程度上影响着材料的性质，而显微强度被普遍用来表征沥青焦碳骨架强度。已有文献(史战军,赵雪飞,赖仕全,等.中温沥青氧化改质制备球形沥青焦的研究[J].化学工程与制备,2013,12:18-20.)报到的各向同性沥青焦的显微强度仅为77.41％。因此，从制备精制沥青的剩余物-重质沥青的基本性质为切入点，开发出一种以制备精制沥青的剩余物-重质沥青为原料，工艺简单可控、可操作性强、强度高的镶嵌结构沥青焦，从而明显提高重质沥青的附加值意义重大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，将粉碎至粒度小于80目的重质沥青(QI含量为9.5％～18.5％)作为原料，首先依据高分子化合物氧化交联原理，将重质沥青进行轻度常压氧化聚合处理，得到氧化改性重质沥青；再依据深度缩聚原理制备高显微强度镶嵌结构沥青焦，满足煤焦油沥青深加工制备高品质、高附加值炭素材料的需求。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，包括以下步骤：1)将中温沥青与混合油萃取剂按质量比为1:0.7～0.9的比例加入混合器中加热至130℃～170℃恒温搅拌0.5h～1.5h，停止搅拌后恒温沉降3～4h，抽取掉45％-60％上层沥青混合液后，将下层沥青混合液加热蒸馏至液相温度为355℃～365℃，得到重质沥青；2)将冷却后的重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的重质沥青加入常压反应釜，将常压反应釜置于电加热炉中加热，控制反应温度高于重质沥青软化点15-30℃，开始搅拌；3)按流量为40L/h～160L/h的速率向反应釜中通入空气，继续升温至250℃～270℃，恒温1.5h～3h，使重质沥青发生氧化聚合反应，得到氧化改性重质沥青；4)将氧化改性重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的氧化改性重质沥青放入支口玻璃试管中，将支口玻璃试管放入常压试管炉中，以0.5℃/min～2℃/min的升温速率升温至500℃～510℃，恒温3.5h～6h，得到沥青生焦；5)将沥青生焦转移至煅烧炉中，在惰性气体或N2保护下以5℃/min～15℃/min的升温速率加热至1000℃～1400℃，得到高显微强度镶嵌结构沥青焦。所述混合油萃取剂为洗油和航空煤油按照质量比为1:0.7～0.85的比例混合而成。所述的中温沥青的QI含量为4.5％～6.45％。所述的重质沥青的QI含量为9.5％～18.5％。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术以重质沥青(QI含量为9.5％～18.5％)为原料，首先依据高分子化合物氧化交联原理，将重质沥青进行轻度常压氧化聚合处理，得到氧化改性重质沥青；再依据深度缩聚原理，降氧化改性重质沥青在常压下制备高显微强度镶嵌结构沥青焦，具工艺简单可控、可操作性强、原料成本低、镶嵌结构沥青焦强度大的优点，满足煤焦油沥青深加工制备高品质、高附加值炭素材料的需求。附图说明图1是实施例1所获得的1#高显微强度镶嵌结构沥青焦的偏光照片。图2是实施例5所获得的5#高显微强度镶嵌结构沥青焦的偏光照片。图3是本专利技术所用支口试管的简图。具体实施方式下面对本专利技术做详细说明，但本专利技术的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，包括以下步骤：1)将中温沥青与混合油萃取剂按质量比为1:0.7～0.9的比例加入混合器中加热至130℃～170℃恒温搅拌0.5h～1.5h，停止搅拌后恒温沉降3～4h，抽取掉45％-60％上层沥青混合液后，将下层沥青混合液加热蒸馏至液相温度为355℃～365℃，得到重质沥青；2)将冷却后的重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的重质沥青加入常压反应釜，然后安装好装置，将常压反应釜置于电加热炉中加热，控制反应温度高于重质沥青软化点15-30℃，开始搅拌；3)按流量为40L/h～160L/h的速率向反应釜中通入空气，继续升温至250℃～270℃，恒温1.5h～3h，使重质沥青发生氧化聚合反应，得到氧化改性重质沥青；4)将氧化改性重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的氧化改性重质沥青放入支口玻璃试管中，将支口玻璃试管放入常压试管炉中，以0.5℃/min～2℃/min的升温速率升温至500℃～510℃，恒温3.5h～6h，得到沥青生焦；5)将沥青生焦转移至煅烧炉中，在惰性气体或N2保护下以5℃/min～15℃/min的升温速率加热至1000℃～1400℃，得到高显微强度镶嵌结构沥青焦。所述混合油萃取剂为洗油和航空煤油按照质量比为1:0.7～0.85的比例混合而成。所述的中温沥青的QI含量为4.5％～6.45％。所述的重质沥青的QI含量为9.5％～18.5％。下面实施例所用沥青的软化点按照GB/T4507-1999方法测定，喹啉不溶物含量(QI)参照GB/T2293-1997进行测试，所制备的镶嵌结构沥青焦的显微强度参照姚昭章介绍的检测方法(姚昭章,郑明东.炼焦学[M].3版.北京:冶金工业出版社,2015.)进行测试，高显微强度镶嵌结构沥青焦的镶嵌结构含量参照钱树安等报道的方法(钱树安,宋孝真,范仁礼,等.针状焦的微观结构特征-关于针焦品质评价的新观点[J].燃料化学学报,1981,9(2):105-122.)利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将中温沥青与混合油萃取剂按质量比为1:0.7～0.9的比例加入混合器中加热至130℃～170℃恒温搅拌0.5h～1.5h，停止搅拌后恒温沉降3～4h，抽取掉45％‑60％上层沥青混合液后，将下层沥青混合液加热蒸馏至液相温度为355℃～365℃，得到重质沥青；2)将冷却后的重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的重质沥青加入常压反应釜，将常压反应釜置于电加热炉中加热，控制反应温度高于重质沥青软化点15‑30℃，开始搅拌；3)按流量为40L/h～160L/h的速率向反应釜中通入空气，继续升温至250℃～270℃，恒温1.5h～3h，使重质沥青发生氧化聚合反应，得到氧化改性重质沥青；4)将氧化改性重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的氧化改性重质沥青放入支口玻璃试管中，将支口玻璃试管放入常压试管炉中，以0.5℃/min～2℃/min的升温速率升温至500℃～510℃，恒温3.5h～6h，得到沥青生焦；5)将沥青生焦转移至煅烧炉中，在惰性气体或N2保护下以5℃/min～15℃/min的升温速率加热至1000℃～1400℃，得到高显微强度镶嵌结构沥青焦。...

【技术特征摘要】
1.一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将中温沥青与混合油萃取剂按质量比为1:0.7～0.9的比例加入混合器中加热至130℃～170℃恒温搅拌0.5h～1.5h，停止搅拌后恒温沉降3～4h，抽取掉45％-60％上层沥青混合液后，将下层沥青混合液加热蒸馏至液相温度为355℃～365℃，得到重质沥青；2)将冷却后的重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的重质沥青加入常压反应釜，将常压反应釜置于电加热炉中加热，控制反应温度高于重质沥青软化点15-30℃，开始搅拌；3)按流量为40L/h～160L/h的速率向反应釜中通入空气，继续升温至250℃～270℃，恒温1.5h～3h，使重质沥青发生氧化聚合反应，得到氧化改性重质沥青；4)将氧化改性重质沥青粉碎至80目以下，取80目以下粒度的氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亚明，赵雪飞，赵春雷，徐允良，胡朝帅，程俊霞，高丽娟，赖仕全，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21