一种石油系各向同性高软化点沥青的制备方法技术

本发明专利技术提供一种石油系各向同性高软化点沥青的制备方法，属于石油化工沥青制备技术领域。该沥青软化点在230

【技术实现步骤摘要】
一种石油系各向同性高软化点沥青的制备方法


[0001]本专利技术属于一种石油系各向同性高软化点沥青的制备方法，特别涉及一种一步连续法分离石油重油轻组分馏分、重质釜底馏分聚合生成各向同性高软化点沥青的制备方法，具有工艺简单、成本低廉、结构可控等特点，制备的高软化点沥青可用于通用级沥青炭纤维和高软化点包覆沥青等原料，属于石油化工沥青制备


技术介绍

[0002]沥青基炭纤维是一种新型化工材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、军事工业和普通民用工业。沥青基炭纤维按其力学性能差异可分为通用级沥青炭纤维和高性能沥青炭纤维。通用级沥青炭纤维由各向同性沥青制备，高性能沥青炭纤维由各向异性沥青制备。沥青基炭纤维由于其独特的用途不断开发和扩大，需求量将会相应增加，发展前景十分广阔。
[0003]石墨类负极材料，尤其是天然石墨负极由于其结构天然瑕疵以及在电池充放电过程中会难以形成稳定的SEI膜导致负极的循环性能和倍率性能下降，通过将负极颗粒进行包覆能够显著提升其倍率性能和循环性能，沥青由于其成本较低，经炭化后能在负极颗粒表面得到无定形碳包覆层，修饰石墨中的孔洞和裂纹等缺陷，提高材料的电化学可逆容量和循环性能，而被认为是优异的包覆材料。包覆沥青效果的差异化主要体现在软化点，软化点越高的沥青包覆所改善的循环性能和倍率性能更好。
[0004]通用级沥青炭纤维和包覆沥青都来源于各向同性高软化点沥青。沥青是一种由多种含有烷基侧链的3
‑
8环稠环化合物和杂环组成的黑色固体物质，具有非常复杂的结构和化学组成，分子量分布较宽。沥青按其结构不同可分为各向异性沥青和各向同性沥青；沥青按其原料来源主要可分为煤沥青、石油沥青和萘沥青，与其它沥青相比，石油沥青通常具有更多的烷基取代多环芳烃，具有较低的芳香性和较高的芳香取代度。石油沥青可从多种来源获得，如催化裂化过程中获得的油浆、重质渣油或汽油蒸气裂化生产乙烯的副产品乙烯焦油。我国每年催化裂化油浆、重质渣油和乙烯焦油产量丰富，价格低廉，大部分被当作燃料烧掉，但如果能够将其用于生产各向同性高软化点沥青上却可以起到变废为宝的作用。
[0005]通过减压蒸馏法和氧化法是制备高软化点沥青的有效方法，专利CN102776014B“石油系高软化点纺丝沥青的制备方法”采用乙烯焦油为原料，通过在240℃和真空度90Pa拔除轻组分得到软化点85℃的沥青；然后转入反应釜中在340℃下热缩聚5小时，得到软化点225℃的沥青；最后在350℃和真空度110Pa拔除部分轻组分得到软化点275℃的沥青。CN103952168B“一种用煤沥青生产通用级沥青碳纤维用高软化点沥青的制备方法”以煤焦油为原料通过蒸馏脱除360℃以下馏分得到净化煤焦油沥青，然后将净化煤焦油沥青在一级氧化槽中280℃、真空负压0.08MPa、空气氧化剂送入量10m3/h下氧化8h；将一级氧化槽产物送入二级氧化槽中300℃、真空负压0.08MPa、空气氧化剂送入量15m3/h下氧化6h；将二级氧化槽产物送入三级氧化槽中340℃、真空负压0.06MPa、空气氧化剂送入量15m3/h下氧化8h后得到软化点280℃的沥青。
[0006]以上报道的这些减压蒸馏法和氧化法提高沥青软化点的方法在实际应用过程中，都存在着一些问题。第一，这些方法都较为复杂，需要多个步骤而且要保证每个步骤准确才能得到最终产物，一个步骤出现问题将会导致后续步骤无法进行，所需时间较多和设备要求苛刻，成本较高，不利于大规模生产。第二，减压蒸馏法会使热缩聚反应过度，容易出现大量中间相问题，导致沥青中各向同性含量降低，而且步骤繁琐；而氧化法存在氧化效率低，产品收率低及反应程度难以控制等问题。

技术实现思路

[0007]为克服上述技术所存在的问题，本专利技术目的是提供一种一步连续法分离石油重油轻组分馏分，重质釜底馏分聚合生成各向同性高软化点沥青的方法，整个过程一步进行、设计合理、工艺简单、可控性好、易工业化生产，其特征在于：
[0008]本专利技术所得沥青软化点在230
‑
280℃之间，各向同性沥青含量≥97％，甲苯不溶物含量在40％
‑
60％之间，H/C原子比在0.5
‑
0.7之间。
[0009]所述高软化点沥青的制备方法，其步骤为：
[0010]步骤1)：催化裂化油浆、石油渣油或乙烯焦油为原料，称取一定量至高温高压反应釜中，同时在高温高压反应釜出气口处连接一个回收冷却装置；
[0011]步骤2)：反应釜中持续通入氮气，在一定的升温速率和搅拌速率下，将体系加热至250℃在尾气回收处收集低于250℃馏分，继续升温至350℃在尾气回收处收集250
‑
350℃温度范围馏分；釜内剩余底料馏分升温至400
‑
420℃反应1
‑
3h，停止反应后冷却至室温取料。
[0012]原料选自催化裂化油浆、石油渣油或乙烯焦油中的一种或其混合物，高温高压反应釜进气口埋在了原料下方靠近搅拌头位置，尾气回收装置为出气口连接一个带有冷却装置的接收瓶。
[0013]氮气吹扫压强大小为0.02
‑
0.2MPa且全程吹扫。
[0014]步骤2)中加热升温速率为在25
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350℃之间3
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10℃/min，这个温度区间的升温速率既可以使温度平稳增长又不会使温度升温过快导致后续温度不可控；350℃至目标反应温度为1
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5℃/min，这个温度区间伴随着热缩聚放热反应，此升温速率可以有效防止反应体系冲温而导致热缩聚过度；搅拌速率为200
‑
400r/min。
[0015]本专利技术得到一种各向同性高软化点沥青，可将其应用于通用级沥青炭纤维或包覆沥青。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于一步法分离石油重油不同轻组分馏分，重质釜底馏分聚合生成各向同性高软化点沥青，整个过程一步进行。反应釜将进气口埋在了原料下方靠近搅拌头位置，这种吹扫气体方式可以将原料内小分子轻组分高效分离排出收集，可以得到各向同性含量接近100％的高软化点沥青，并且缩短反应时间，降低反应成本，提高生产效率。另外出气口连接的尾气回收装置可以将轻组分油品回收再利用，做到了高效率、无污染、再回收循环利用。
附图说明
[0017]附图1为本专利技术实施例1的高软化点沥青偏光显微镜图；如果是各向同性沥青则看到的是暗，各向异性沥青则看到的是亮，通过计算出暗的部分面积占总面积的比例即可计
算出各向同性沥青含量接近100％。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不限于以下实施例。所述具体实施方式仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0019]实施例1
[0020]取800g乙烯焦油至高温高压反应釜中，反应釜以5℃/min升至250℃，在尾气回收处收集低于250℃馏分；继续以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油系各向同性高软化点沥青的制备方法，其特征在于：沥青软化点在230
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280℃之间，各向同性沥青含量≥97％，甲苯不溶物含量在40％
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60％之间，H/C原子比在0.5
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0.7之间，其按下列方法制得：步骤1)：以石油芳烃重油为原料，称取一定量装至高温高压反应釜中，同时在高温高压反应釜出气口处连接一个回收冷却装置；步骤2)：反应釜中持续通入氮气，在一定的升温速率下，将体系加热至250℃在尾气回收处收集低于250℃的馏分，继续升温至350℃在尾气回收处收集250
‑
350℃温度范围馏分；剩余釜内馏分升温至400
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋怀河，姚伟强，范成伟，刘学伟，陈晓红，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：