[发明专利]一种中间相沥青和中间相炭微球的制备方法

说明书

本发明涉及一种中间相沥青和中间相炭微球的制备方法，以重质油为原料，经正庚烷萃取分离出不溶物，在脱沥青油中掺杂3wt％～10wt％的有机金属配合物进行浅度催化，并对后续炭微球结构实现了金属插层改性；催化产物经减压拔出450℃组分的缩聚重产物，添加10～200ug/g的正庚烷不溶物和1wt％～10wt％自由基助剂，经二者协同缩聚得到广域中间相沥青，粉碎过筛，取不同筛分目数的中间相沥青颗粒加至高沸点分散介质中乳化成球，经洗涤干燥后得到中间相炭微球。本发明优势在于采用廉价易得的重质油为原料，采用浅度催化‑协同缩聚‑乳化三元组合工艺制备中间相炭微球，具有收率高，粒径分布均匀，粒径大小可调可控的优点，此外，还实现了金属插层，片层结构得到优化改善。

技术领域

本发明涉及一种中间相沥青和中间相炭微球的制备方法，具体为以重质油为原料，通过浅度催化-协同缩聚-乳化组合工艺制备得到中间相沥青和中间相炭微球，属于高级新型炭材料制备领域。

背景技术

世界原油呈现重质化的趋势，稠油产量日益增长。原油加工后的包括减压渣油、常压渣油、催化裂化油浆以及煤焦油、乙烯焦油等产量也逐年增加，高附加值碳材料的生产为重质油提供了一种有效的利用方式。

中间相沥青，是石油重油、煤焦油、纯芳烃化合物等有机化合物在高温下经过断键、脱氧、缩聚、堆积等一系列反应，形成的含有相当数量中间相的液晶相化合物。中间相沥青一般具有较高的纯度和芳香度，芳香大分子特有的取向排列使其具有光学各向异性，且其制备成本低、氧化活性高、碳纯度较高，是制备高性能碳材料的优质母体。

炭微球是一种新型炭材料，它具有良好的化学稳定性、热稳定性和优良的导电、导热等特性，是一种具有广泛应用前景的炭材料。中间相炭微球由于具有层片分子平行堆砌的结构，又兼有球形的特点，球径小而分布均匀，已经成为很多新型炭材料的基础材料，如：等静压石墨材料、超高功率电极、锂离子电池负极材料、高密度各向同性炭、高比表面活性炭、高效液相色谱柱的填充材料、催化剂载体等，可广泛应用于机械工业、核能工业、化学工业、半导体工业、新能源、环保等领域。

专利CN1308113A采用喹啉不溶物(QI)小于10％中温沥青和喹啉不溶物(QI)小于0.5％的二次石油重质油混合加热的方法，采用抽提的方法进行提取和过滤，此方法收率一般为10-30％，其中得到的如15μm的中间相炭微球产品收率为13.8％。专利CN1382624与CN1278513A分别采用芳香族重质油或沥青、中温沥青，并利用铁、钴、镍的硝化物为催化剂，通过改变催化剂的品种、用量、混合配比来调节中间相炭微球的粒径大小、粒径分布和表面状态。专利CN1116386C采用中温煤焦油沥青原料和二次石油重质油为原料，经热缩聚后，采用抽提法的分离方法得到中间相炭微球产品。专利CN103268941A公开了一种以乳化法、悬浮法为基础，通过加入无水乙醇超声分散、离心分离，取上层离心液，分离出中间相沥青颗粒，取适量加入石油醚并超声分散，再和耐高温硅油混合，搅拌加热，并离心分离，最后用有机溶剂反复清洗，即可得中间相沥青微球。现有方法只经过一次热缩聚反应或者直接催化缩聚过程，所得到的中间相沥青和中间相炭微球的收率低、粒径分布不均匀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，改进了中间相沥青和中间相炭微球制备工艺，以重质油为原料，经浅度催化、协同缩聚和乳化过程，制备出优质广域中间相沥青，以其为原料制备出高品质的中间相炭微球，优化了生产工艺。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：

一种中间相沥青和中间相炭微球的制备方法，以中低温煤焦油、高温煤焦油及其馏分、重质油馏分、减压渣油、FCC油浆中的一种或几种为原料油，通过掺杂有机金属对原料进行预处理，具体包括如下步骤：