[发明专利]一种渣油/煤焦油全馏分聚合反应生产碳微球的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于炼油、石油化工、煤化工领域，具体涉及一种渣油/煤焦油全馏分聚合反应生产碳微球的装置及方法，具体说是将渣油/煤焦油离心分离和电脱盐预处理后进行聚合反应生产我国急需的高附加值碳微球和浸渍剂沥青的方法，同时副产干气、汽油。

背景技术

自1973年Honda等通过对沥青进行分离从而发现微米级的中间相碳微球以来，由于其优异的性能及广阔的应用前景，碳微球得到了科研人员的重点研究。碳微球是由石墨片层在玻璃相的石墨结构间断分布而构成，碳微球由于具有层片分子平行堆砌的结构，又兼具有球形的特点，球径小而分布均匀，这些结构特点使其具有高比表面，优异的化学稳定性及热稳定性等性能，使其成为很多新型材料，如可以制备高强度高密度C/C复合材料、高性能液相色谱柱高比表面活性碳材料，锂离子电池负极材料等一系列高性能碳材料。

目前可用作锂离子电池负极的炭材料主要有石墨、热解碳、碳纤维、焦炭等。多项研究结果表明，焦炭的比容量较低。一些热解碳或碳纤维虽具有较高的比容量和循环寿命，但是制备工艺通常比较复杂，成本较高，并且对于那些难石墨化或未石墨化的热解碳或碳纤维而言,不具有石墨那样的放电平台。

由炭微球石墨化后得到的石墨则具有结晶度高、导电性好、材料的充放电可逆容量与充放电效率及工作电压都较高、充放电电压曲线较为平坦的特性,是一种性能较好的锂离子电池负极碳材料。目前大量的锂离子电池已采用炭微球石墨类碳材料作为电池的负极。高性能大功率的电池制备技术是新能源汽车发展的关键，优异的负极材料市场需求量非常大。

近年来我国针状焦技术取得了重大突破，为生产大口径超高功率电极奠定了良好基础，国内急需大量浸渍剂沥青为超高功率电极生产提供辅助原料，目前国内还没有浸渍剂沥青专业生产厂。

随着世界范围内的原油性质变重、变劣，以及经济持续发展的要求和环保法规的日益严格，人们对轻质清洁燃料的需求越来越大，这些都要求对现有的炼油技术进行完善和改进，以最低的成本生产出符合要求的产品。

煤焦油是煤干馏过程中所得到的一种液体产物，按干馏的温度可以分为高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油，它们的组成和性质有很大差异。在我国由于单个企业煤焦油的产量低，并且生产煤焦油的企业在地域上分散，长期以来煤焦油资源一直没有得到充分利用，除部分高温煤焦油用于提取化工产品、少量中低温煤焦油的轻馏分用于生产发动机燃料以外，剩余的大部分煤焦油都被用作重质燃料油和低端产品，造成资源浪费和环境污染。随着近几年我国大型煤化工产业的发展，固定床，流化床煤气化技术以及褐煤干馏提质技术已经应用于多种生产过程中，高温煤焦油的产量也随之增加，因高温煤焦油沥青质、胶质较多，到目前为止，高温煤焦油的加工利用一直是一个难题。

对煤焦油采用加氢的方法来生产化工产品的技术已经存在，并且利用加氢技术将煤焦油加工成燃料油的方法在上世纪也有过研究，但是限于当时的技术条件，工艺操作条件需高温高压，基本上没有成功。近年来，受石油资源的影响以及原油处理量和加工能力的限制，轻质油品的产量远远不能满足市场需求，这为煤焦油加氢精制提供了经济可能性。而加氢精制工艺不断完善、催化剂活性的改进，也为其提供了技术可能性。目前煤焦油加氢的方法，其中：

中国发明专利CN1464031A公开了一种煤焦油加氢生产柴油的方法。该方法描述的主要是煤焦油首先经过分馏，得到的重馏分不作为加氢处理的原料，只是对煤焦油中的轻质馏分进行加氢处理，由于未使用加氢裂化催化剂，加工过程得到的柴油馏分只能作为柴油产品的调和组分，而且也没有对煤焦油进行完全利用，导致轻质油品整体收率大大降低。

中国发明专利CN1464031A公开了一种煤焦油加氢工艺及催化剂。该专利要求开发特殊的专用催化剂，流程为普通的加工工艺流程，而且只对原料进行了改质，另外其加氢改质催化剂中含有分子筛，对煤焦油加氢生成的水非常敏感，由于水蒸汽或者水的存在会使催化剂遭到破坏，这样降低了催化剂的使用寿命，严重地破坏了催化剂的性能而导致床层压降上升，造成装置停工。

美国专利US4,855,037公开了一种煤焦油加氢处理的催化剂及方法。该方法是将加氢处理后的煤焦油用于延迟焦化。加氢工艺是作为煤焦油延迟焦化的预处理工艺出现的，并不直接生产轻质油品等目的产品。并且该方法主要是处理重质油，操作压力高，投资较大。

因减压渣油黏度高、比重大、重金属和含硫量以及胶质、沥青质高，直接用于加氢裂化或催化裂化装置做原料，存在汽油和柴油收率低，热能损耗大，设备投资高等不利因素。