[发明专利]一种煤焦油制备可纺沥青的方法

说明书

一种煤焦油制备可纺沥青的方法是将煤焦油高温减压蒸馏得煤焦油重组分；将煤焦油重组分与一级萃取溶剂进行萃取得到一级萃取液和一级萃余物；一级萃取液回收溶剂后得重油；一级萃余物烘干后与二级萃取溶剂进行萃取，得到二级萃取液和二级萃余物；二级萃取液回收溶剂后得沥青烯；烘干二级萃余物与三级萃取溶剂进行萃取得到三级萃取液和三级萃余物；三级萃取液回收溶剂供后得前沥青烯；沥青烯与前沥青烯均匀混合放入固定床反应器中进行热缩聚制备可纺沥青。本发明具有艺简单、溶剂易回收、成本低廉、收率高的优点。

技术领域

本发明属于一种制备沥青碳纤维的可纺沥青的方法，具体涉及一种以煤焦油为原料制备可纺沥青的方法。

背景技术

沥青基碳纤维是一种以石油沥青或煤沥青为原料，经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化得到的含碳量大于92％的特种纤维。由于其具有优异的热力学性能，广泛应用于军工和民用领域。

煤焦油重组分是一种组成与结构都非常的复杂且以芳香烃为主的有机混合物，其深加工所获得的轻油、重组分等系列产品是合成塑料、合成纤维等行业的基本原料。其中重油、沥青质(沥青烯与前沥青烯的混合物)是煤焦油重组分重要组成部分,重油是煤焦油的重质馏分油，占总重量的15％左右，重质化和芳环化程度较低，一般用作煤液化循环溶剂或燃料。沥青质(沥青烯与前沥青烯的混合物)占总重量的40％左右，其具有较高的碳含量和芳香度，因此易于发生聚合或交联反应，适宜制备碳材料。并且煤焦油重组分中的沥青质相比于石油沥青和人工合成沥青具有流动性好、易石墨化、价格低廉、碳化收率高并易于集中加工向大型化方向发展的特点，在碳材料开发利用方面更具优势。

为了保证煤焦油重组分制得性能优异的炭纤维，首先需要把其中的低分子量的重油、游离碳和固体杂质等分离出去，得到沥青质中的沥青烯。沥青烯是由多环稠合芳香烃及其烷基取代物组成，具有较高的平均分子量和芳香性，含碳量高且易发生聚合或交联，是制备功能性炭材料的前驱体，可将其通过高温热聚合、加压高温热聚、真空高温热聚、氧化热聚合、交联合成法、催化合成法和加氢改性热聚合等方法制成可纺碳纤维。其缺点在于沥青烯在沥青质中含量较低，仅占～30％左右。前沥青烯与沥青烯结构相似，其在沥青质中含量达到70％左右，但是其分子量较大，直接热缩聚时容易发生过度聚合而生成二次喹啉不溶物。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、溶剂易回收、成本低廉、收率高的以煤焦油为原料制备可纺沥青的方法。

本发明针对上述问题，开发了一种工艺简单、溶剂易回收、成本低廉的溶剂切割煤焦油重组分中的沥青烯、前沥青烯的工艺路线，将其再调制后制备可纺沥青的方法，这样不仅可以充分利用前沥青烯制备碳纤维前驱体的特性，而且亦可提高煤焦油重组分制备可纺沥青的产率。

为实现上述目的，本发明的一种煤焦油制备可纺沥青的方法，包括以下步骤：

(1)将煤焦油在反应釜中经高温减压蒸馏，剩余物质即为煤焦油重组分；

(2)将煤焦油重组分与一级萃取溶剂一起加入索氏提取器中进行萃取，固液分离，得到一级萃取液和一级萃余物；

(3)将步骤(2)中的一级萃取液用旋转蒸发的方法回收溶剂供循环使用，溶剂回收后的蒸余物为重油；

(4)将步骤(2)中的一级萃余物置烘干内至恒重；

(5)将步骤(4)中的干燥一级萃余物与二级萃取溶剂一起加入索氏提取器中进行萃取，固液分离，得到二级萃取液和二级萃余物；

(6)将步骤(5)中的二级萃取液用旋转蒸发的方法回收溶剂供循环使用，溶剂回收后的蒸余物为沥青烯；

(7)将步骤(5)中的二级萃余物置烘干至恒重；

(8)将步骤(7)中的干燥二级萃余物与三级萃取溶剂一起加入索氏提取器中进行萃取，固液分离，得到三级萃取液和三级萃余物；