[发明专利]煤沥青精制炭材料原料的综合利用工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤沥青的综合利用工艺，尤其涉及一种煤沥青精制高性能炭材料原料的综合利用工艺。

背景技术

炭材料，如超高功率针状焦﹑炭纤维、泡沫炭﹑炭微球﹑粘结剂沥青、中间相沥青、浸渍剂沥青、炭/炭复合材料，广泛和高效地应用于军工、航空、航天、核能、电子、生物工程、冶金、机械、建筑、环境保护以及日常生活等各种领域。炭材料成为新型高性能材料的重要组成部分。

炭材料的制备通常分为三个步骤，即原料精制，高温碳化，后处理。其中原料预处理技术为炭材料制备的关键技术。炭材料的原料要求芳香度较高，杂原子含量较少，其优质的原料是由含有2-4环的芳香烃类化合物组成，在制备高性能炭材料时需要对其原料进行精制。煤沥青中含有约80%以上的2-4环的芳香烃类化合物，此外还有少部分五环及五环以上的芳香烃类。在炭材料的制备过程中，因此，如何从煤沥青中简单易行的得到2-4环的芳香烃类成为原料精制工艺的核心问题。

原料精制的方法比较多，其中溶剂法是工业化最成功的。美国的A240沥青是用二甲亚砜等溶剂对FCC（催化裂化）油浆萃取，得到精制沥青。日本用溶剂法萃取煤沥青得到精制沥青，用精制沥青制备针状焦、电极结剂沥青和炭纤维等高性能炭材料，并已经实现产业化。但，煤沥青中复杂的多环缩合芳烃在有机溶剂中易形成胶体体系，造成分离过程困难，萃取所得物质纯度较低，从而影响炭材料的性能。而且，煤沥青在与有机溶剂（例如甲苯等）混合的之前需要预加热。另外，现有的利用煤沥青制备高性能炭材料的原料的精制工艺中产生的副产品不能良好的回收利用，而且相当大一部分因为得不到回收利用而作为燃料焚烧掉，在污染环境的同时还浪费了大量的资源。

发明内容

由鉴于此，为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种煤沥青精制炭材料原料的综合利用工艺，该煤沥青精制炭材料原料的综合利用工艺在提高炭材料原料的纯度及炭材料性能的同时，还可以回收利用该精制工艺产生的副产品。

本发明提高的技术方案是以煤沥青为原料，采用复配溶剂进行萃取得到高性能炭材料的原料常温萃取精制综合利用工艺。具体地，本发明通过以下技术方案实现：

一种煤沥青精制炭材料原料的综合利用工艺，包括步骤：

（1）提供一复配溶剂1及一煤沥青，该复配溶剂1是由氧杂环溶剂、单环芳香烃类溶剂及C5-C8脂肪烃类溶剂混合而成，且在该复配溶剂1中，氧杂环溶剂的质量百分含量为1% - 20%，单环芳香烃类溶剂的质量百分含量为60% - 90%，C5-C8脂肪烃类溶剂的质量百分含量为5% - 30%；

（2）混合所述复配溶剂1和所述煤沥青并搅拌得到一级萃取悬浮液；

（3）从所述一级萃取悬浮液中分离出一级萃取渣层及一级萃取上清液；以及

（4）将所述一级萃取上清液进行蒸馏，蒸出该一级萃取上清液中的溶剂以回收并得到一作为高性能炭材料的原料的软沥青。

其中本文中的“C5-C8脂肪烃类溶剂”表示由5 – 8个碳原子组成的脂肪烃类液态溶剂。

基于上述，所述步骤（2）中，该复配溶剂1与该煤沥青的质量百分含量混合比例为复配溶剂1为50% - 80%，煤沥青为20% - 50%。如，该质量百分含量混合比例可以为：复配溶剂1为60%，煤沥青40%；复配溶剂1为70%，煤沥青30%；复配溶剂1为80%，煤沥青20%，等。需要说明的是，复配溶剂1与煤沥青的混合比例是依据煤沥青的组成而定的，确保煤沥青中的芳香环在该复配溶剂1中有较大的溶解度。

煤沥青可以为高温煤沥青、中温煤沥青或低温煤沥青，优选为中温煤沥青。

其中，在复配溶剂1中，所述氧杂环溶剂的质量百分含量具体可以为1%、5%、8%、10%、15%、20%等。所述单环芳香烃类溶剂的质量百分含量具体可以为60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%等。所述C5-C8脂肪烃类溶剂的质量百分含量具体可以为5%、10%、15%、20%、25%、30%等。

基于上述，所述步骤（2）包括将所述复配溶剂1和煤沥青密闭混合搅拌0.5小时-2小时，如，0.5小时、1小时、1.5小时、2小时。

基于上述，所述步骤（3）采用机械搅拌或超声波搅拌的方式实现。

基于上述，所述步骤（3）通过离心分离的方式或将所述一级萃取悬浮液静置沉降0.5小时-20小时的方式分离出所述一级萃取渣层和所述一级萃取上清液，如静置沉降1小时、2小时、5小时、10小时、15小时等。