[发明专利]重质油制备的中间相沥青及其方法

说明书

本发明公开了一种重质油制备的中间相沥青及其方法，该方法包括：选择重质油为原料；原料通过脱灰处理得到澄清油；澄清油采用固液吸附法分离，根据原料的不同，分别调节氧化铝固定相的极性和流动相的冲洗强度，通过第一、第二流动相进行梯级洗脱得到富芳组分，第一、第二流动相使用混合或单一溶剂，优选为混合溶剂；富芳组分在在高压反应釜内进行液相炭得到中间相沥青。本发明的制备方法对设备的要求不苛刻，最终获得的中间相沥青具有良好的可纺性能。

技术领域

本发明涉及一种中间相沥青的制备方法，尤其涉及一种重质油灰分脱除-芳烃富集-热缩聚制备中间相沥青和沥青基碳纤维的方法，属于石油深度加工技术领域。

背景技术

中间相沥青是以高分子聚合物、重质油、石油及煤沥青等为原料，通过热缩聚和催化缩聚的方法获得的一种由扁平状大分子或棒状分子构成的向列型液晶物质，具有易石墨化性，可以制备各种新型高品质碳材料。这些碳材料在国防工业、高端科技、航空航天、民用工业等领域发挥着巨大的作用。其中，有较高中间相含量的中间相沥青具有可纺性，有着足够的微观有序度，可以经过熔融纺丝过程及进一步的预氧化、碳化、石墨化得到具有优质力学性能的沥青基碳纤维，以重质油为原料制备优质中间相沥青是实现石油高附加值利用的重要途经，在石化炼化领域具有着重要的地位。

一般情况下，中间相沥青可以通过直接热缩聚法、新中间相法、催化改性法、烷基化改性法、交联合成法、加氢改性法制备。具有不同性质的原料需要通过不同的方法来制备，原料不同，应根据其热缩聚反应活性来选择合适的制备方法。中间相沥青的初始原料结构和制备工艺是决定中间相沥青各向异性含量和液晶结构的关键。通过固液吸附色谱对重质油进行分离处理。处理后的组分中富含芳烃化合物，且重质油来源简单，价格低廉，处理方便，是制备优质中间相沥青的理想原料。

利用中间相沥青所制备的碳纤维极易获得石墨化结构，并且获得较好的物理性能，用中间相沥青制备碳纤维时中间相沥青含量越高，所制备的碳纤维模量就越高，综合性能就越优异。为了促进军事工业的发展，沥青基碳纤维逐渐成为了研究热点，中间相沥青通过纺丝制得取向度高的碳纤维，并且这种碳纤维极易石墨化成为具有优良石墨结构的高强度高模量的石墨化纤维。沥青基碳纤维除了具有高模量高强度的特点之外，还具有导电性好、导热率和热膨胀系数低的优点，可作为特殊用途的高性能碳材料。

中国专利CN108795467A公开了一种FCC澄清油萃取分离-热缩聚制备中间相沥青的方法，以环烷基FCC澄清油中沸点低于540℃的馏分为原料，经过萃取分离预处理后热缩聚制备可纺性中间相沥青的方法。首先通过减压蒸馏工艺去除原料中的催化剂等杂质，再采用溶剂萃取工艺除去原料中的部分饱和烃，之后经过热缩聚工艺制备中间相沥青，可提高产品中的各向异性含量，改善中间相分子结构，提高纺丝性能。但是萃取分离工艺对于其他原料改性工艺来说，萃取剂对于设备要求比较高，很难将萃取剂完全去除。

中国专利CN107384462A公开了一种FCC油浆两段临氢改质-热缩聚制备中间相沥青的方法，以环烷基原油催化裂化油浆经减压蒸馏切取中间馏分为原料，经过两段临氢改质方法调整原料和中间产物的结构组成，达到保持体系分子结构组成均一的目的，进而生成各向异性结构含量高、软化点低、纺丝性能良好的中间相沥青。但是加氢改质的工艺较为复杂，对设备的要求比较高，体系很难将副产物彻底分离和回收，成本较高，很难实现工业化。

中国专利CN108728147A公开了一种重油快速热解预处理-催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法，该方法将原料经过短时高温热解预处理得到富芳组分，将富芳组分与催化剂混合制备中间相沥青。该方法工艺流程简单，催化剂对设备无腐蚀，对设备的要求不高。制得的中间相沥青软化点低、中间相含量高，具有大广域流线型光学各向异性结构，可纺性比较高，原丝经过预氧化、碳化、石墨化处理后可得到高模量和高强度的沥青基碳纤维，但该方法成本较高，不易工业化。