一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法技术

本发明专利技术是关于一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，包括，将煤基沥青与第一溶剂混合，得到共炭化原料；将所述的共炭化原料进行第一热缩聚反应，得到含有中间相炭微球的缩聚沥青；将所述的缩聚沥青与第二溶剂混合，溶解，分离，得到固体组分和液体组分，将所述的固体组分干燥，得到中间相炭微球，将所述的液体组分蒸馏，得到副产沥青；将所述的副产沥青进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青，其中，所述的煤基沥青包括煤焦油沥青，和/或，残渣精制沥青，所述的第一溶剂为煤焦油切割得到的≤400℃馏分油。本发明专利技术提供的方法可同时得到中间相炭微球和中间相沥青两种高附加值产品，解决了企业产品结构单一的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法
本专利技术涉及一种共炭化制备高附加值碳材料的方法，特别是涉及一种煤基沥青与芳烃共炭化制备中间相炭微球和中间相沥青的方法。
技术介绍
中间相炭微球和中间相沥青是由重质芳烃类物质在热处理过程中生成的具有各向异性的液晶物质。其中，中间相炭微球由于具有良好的化学稳定性、高堆积密度、易石墨化、热稳定性好以及优良的导电和导热性等特点，已经成为很多新型炭材料的基础材料，如：等静压石墨材料、超高功率电极、锂离子电池负极材料、高密度各向同性炭、高比面活性炭、高效液相色谱柱的填充材料、催化剂载体等；中间相沥青也被公认为是制备高级碳材料的优秀前驱体。比如，可以用来制备针状焦、中间相沥青基碳纤维、中间相沥青基泡沫炭、高功率石墨电极等。两者均可广泛应用于机械工业、核能工业、化学工业、半导体工业、新能源、环保等领域。目前，以煤基沥青为原料生产中间相炭微球的企业，主要通过非均相成核的方式来生产中间相炭微球，非均相成核主要是通过添加添加剂如二茂铁、焦粉、石墨粉来实现，中间相炭微球的收率一般为20-30％，其余大部分为副产沥青，副产沥青由于含有大量未参与反应的添加剂，其品质下降，只能用于制备改质沥青、浸渍沥青和包覆沥青等，附加值较低，从而使得炭微球的制造成本较高。中间相沥青的制备对原料要求较高，一般需要通过萃取分离、离心分离、萃取蒸馏等方法对原料进行净化，以脱除原料中的喹啉不溶物和灰分等杂质，由于其原料预处理工艺较繁琐，且脱除得到的富含喹啉不溶物的沥青很难再利用，从而使中间相沥青的生产成本也较高。可见，目前中间相炭微球和中间相沥青的生产企业，产品结构较为单一，产业链深度不够，其抵御市场风险的能力较差，如何进一步优化产品结构，延伸产业链，降低生产成本，是生产企业亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，本专利技术提供的制备方法不添加添加剂，采用两种或多种原料进行共炭化，来生产中间相炭微球，生产中间相炭微球产生的副产沥青作为生产中间相沥青的原料，将副产沥青进行进一步热处理，得到中间相沥青。本专利技术提供的制备方法，可在不添加成核剂的条件下，制备得到了中间相炭微球，且，制备过程中产生的副产沥青可直接用于中间相沥青的制备，制备过程简单，解决了企业产品结构单一的问题。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，包括，步骤一，将煤基沥青与第一溶剂混合，得到共炭化原料；步骤二，将所述的共炭化原料进行第一热缩聚反应，得到含有中间相炭微球的缩聚沥青；步骤三，将所述的缩聚沥青与第二溶剂混合，溶解，分离，得到固体组分和液体组分，将所述的固体组分干燥，得到中间相炭微球，将所述的液体组分蒸馏，得到副产沥青；步骤四，将所述的副产沥青进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青，其中，所述的煤基沥青包括煤焦油沥青，和/或，残渣精制沥青，所述的第一溶剂为煤焦油切割得到的≤400℃馏分油。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的步骤一中，所述的共炭化原料中煤基沥青与第一溶剂的质量之比为99∶1-60∶40。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的第一溶剂包括轻油、萘油、洗油、蒽油中的一种或两种以上的组合。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中步骤四中，将所述的副产沥青与共炭化原料混合，得到混合物料，将所述的混合物料进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的混合物料中副产沥青与共炭化原料的质量之比为95∶5-70∶30。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的煤基沥青的软化点为30-120℃，喹啉不溶物的含量为0-10％。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中步骤三中，所述的第二溶剂包括甲苯、二甲苯、吡啶、喹啉、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、洗油、轻油中的一种或两种以上的组合。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的步骤二中，所述的第一热缩聚反应的压力为0-2MPa，搅拌速率为50-500转/min，反应温度为380-500℃，反应时间为2-16h；或者，步骤四中，所述的第二热缩聚反应的压力为0-2MPa，搅拌速率为50-500转/min，以1-5℃/min升温速率升温至反应温度380-500℃，反应时间为4-16h。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的步骤二中，以1-10℃/min升温速率升温至反应温度380-500℃。优选的，前述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其中所述的步骤二中，以1-10℃/min升温速率升温至300℃，以1-3℃/min升温速率从300℃升温至反应温度380-500℃。借由上述技术方案，本专利技术提供的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，至少具有下列优点：1、本专利技术提供的中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，无需添加催化剂或成核剂等添加剂，提高了制备得到的中间相炭微球的粒径均匀性和球度，同时，提高了中间相炭微球的产率。现有技术中，需要添加催化剂或成核剂等添加剂来促进中间相炭微球的成型，但是，在实际生产过程中，由于催化剂或成核剂一般为纳米级或微米级颗粒，易发生团聚现象，且煤基沥青等原料的粘度较大，不利于催化剂或成核剂在原料中的分散，因而降低了中间相炭微球的收率且会造成粒径分布较宽。本专利技术提供的制备方法，通过第一溶剂的加入，将原料共炭化，无需添加催化剂或成核剂等添加剂即可形成中间相炭微球，提高了制备得到的中间相炭微球的粒径均匀性；且，全部的物料均可参与中间相炭微球的形成，提高了中间相炭微球的产率。同时，第一溶剂的加入，降低了煤基沥青的粘度，更加有利于中间相炭微球的生成和长大。进一步的，第一溶剂具有的环烷基结构，可以促进H转移，抑制过度缩聚，有利于得到目标粒径的中间相炭微球。2、本专利技术提供的中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，可直接用于中间相沥青的制备。本专利技术提供的制备方法，没有催化剂或成核剂的添加，提高了副产沥青的品质，可直接用于中间相沥青的生产，省去了煤沥青作为中间相沥青原料的除去杂质等的预处理的环节。3、本专利技术提供的方法可以同时得到中间相炭微球和中间相沥青两种高附加值产品，解决了企业产品结构单一的问题。4、本专利技术提供的方法所用的原料来源广泛，价格低廉，生产成本较低。5、本专利技术提供的制备方法，工艺简单，操作方便，易于与现有生产工艺结合，便于产业化生产。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的中间相炭微球在500倍下的SEM扫描电镜图。图2为本专利技术实施例1制备得到的中间相炭微球的粒径分布图；图3为本专利技术实施例1制备得到的中间相炭微球的偏光显微镜照片；图4为本专利技术实施例1制备得到的中间相沥青的偏光显微镜照片。具体实施方式为更进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：包括，步骤一，将煤基沥青与第一溶剂混合，得到共炭化原料；步骤二，将所述的共炭化原料进行第一热缩聚反应，得到含有中间相炭微球的缩聚沥青；步骤三，将所述的缩聚沥青与第二溶剂混合，溶解，分离，得到固体组分和液体组分，将所述的固体组分干燥，得到中间相炭微球，将所述的液体组分蒸馏，得到副产沥青；步骤四，将所述的副产沥青进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青，其中，所述的煤基沥青包括煤焦油沥青，和/或，残渣精制沥青，所述的第一溶剂为煤焦油切割得到的≤400℃馏分油。

【技术特征摘要】
1.一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：包括，步骤一，将煤基沥青与第一溶剂混合，得到共炭化原料；步骤二，将所述的共炭化原料进行第一热缩聚反应，得到含有中间相炭微球的缩聚沥青；步骤三，将所述的缩聚沥青与第二溶剂混合，溶解，分离，得到固体组分和液体组分，将所述的固体组分干燥，得到中间相炭微球，将所述的液体组分蒸馏，得到副产沥青；步骤四，将所述的副产沥青进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青，其中，所述的煤基沥青包括煤焦油沥青，和/或，残渣精制沥青，所述的第一溶剂为煤焦油切割得到的≤400℃馏分油。2.根据权利要求1所述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的共炭化原料中煤基沥青与第一溶剂的质量之比为99∶1-60∶40。3.根据权利要求1所述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：所述的第一溶剂包括轻油、萘油、洗油、蒽油中的一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：步骤四中，将所述的副产沥青单独与共炭化原料混合，得到混合物料，进行第二热缩聚反应，得到中间相沥青。5.根据权利要求4所述的一种中间相炭微球和中间相沥青的制备方法，其特征在于：所述的混合物料中副产沥青与共炭化原料的质量之比为95∶5-70∶30...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜丙峰，王光耀，李军芳，吴艳，王学云，陈来夫，李培霖，毛学锋，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11