[发明专利]一种制备中间相沥青的方法和装置

说明书

一种制备中间相沥青的方法和装置，所述的方法包括将重质油原料通过加热炉加热后送入聚合反应釜内，在400‑480℃的温度反应3‑24小时后，进入闪蒸罐分离出沸点小于350℃的馏分油，其余物料送入减压蒸馏塔，在减压蒸馏塔中分离出沸点小于480‑550℃的馏分油；将减压蒸馏塔塔底物料送入加热炉中进行热转化，最后进入沥青造粒器与氮气接触进行喷射造粒，得到中间相沥青。本发明提供的方法和装置具有工艺流程简单，工艺条件容易控制的特点，而且解决了因中间相沥青粘度较大导致取料困难的问题。

技术领域

本发明涉及一种重油加工方法和装置，更具体地说，涉及一种制备中间相沥青的方法及装置。

背景技术

根据纺丝原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。沥青基碳纤维根据沥青种类的不同可以分为通用级沥青基碳纤维和高性能沥青基碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维是目前最常见的碳纤维产品，根据其力学特性的不同，可分为强度系列(T系列)和模量系列(M系列)。强度系列根据其等级牌号的不同其强度可达3000-11000MPa。模量系列根据其等级牌号的不同其模量可达930GPa。目前国内聚丙烯腈基碳纤维的生产状况较好，随着大丝束碳纤维技术的陆续开发，生产成本也在逐步降低。通用级沥青基碳纤维，指使用各向同性的沥青为纺丝原料的沥青基碳纤维，力学性能较低，一般为强度低于1000MPa、模量低于150GPa，通常不用于结构材料；其成本较低，因具有耐腐蚀、绝热等特点，一般用于建筑材料和绝热材料使用，目前国内可以大规模生产。高性能沥青基碳纤维的主要性能特点是高模量，最高可达930GPa，目前可量产的材料中模量最高的，达到了石墨材料理论模量90％以上，在追求模量的使用场景中具有不可替代的地位。

高性能沥青基碳纤维因其具有高强度、高模量、耐温高和低密度等一系列优异性能，被广泛应用于军事、航空、航天电子器件和高端工业装备等多个领域。基于上述原因，美日等碳纤维强国严格限制高性能沥青基碳纤维及其复合材料、其前驱体(纺丝沥青)、相关生产技术及其生产装置对我国的出口，严重制约相关行业的发展，其生产技术成为了制约我国高端制造的“卡脖子”技术。因而，自主研发势在必行。

我国在该领域的研发工作起步较早，但工业化进展却比较缓慢。九十年代以来，国内企业曾多次建设生产线尝试生产，但都因为没有合格的纺丝沥青供应而停产。因此，我国该行业的生产现状是有生产线，但没有合格高品质的纺丝沥青。

CN201810089036.X公开了一种用于合成中间相沥青的煤沥青精制方法，该方法在常压条件下实现煤沥青有效组分与原煤沥青中残留的煤粉焦粒等杂质分离开来，得到的精制煤沥青可用于高端碳材料原料。

CN201911039222.3公开了一种高导热中间相沥青基碳纤维及高品质中间相沥青的制备方法，该方法将石墨烯、供氢剂和净化煤焦油沥青混合，高压釜内直接进行热缩聚反应制备中间相沥青，使用制备的中间相沥青可制得力学性能和传热导电性能优异的碳纤维。

CN201910901067.5公开了一种纺丝级合成中间相沥青的制备方法，该方法将ZrCl2作为催化剂加入纯芳烃化合物在200-320℃的温度条件下反应2-5小时，制得芳香烃的低聚物；然后用吡啶对产物进行溶解，过滤将固体催化剂进行脱除，采用蒸馏回收溶剂吡啶，得到不含催化剂的芳香烃的低聚物；最后将芳香烃的低聚物在390-420℃进行10-20小时的热缩聚反应，制得中间相沥青。

综上所述，尽管国内开展中间相沥青制备方法的学术研究较多，但是大多集中于化学方法、反应过程方面的、实验室级的研究，对于工艺流程方面的开发较少，也没有为中式放大和工程放大给出可行的工艺流程方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是在现有技术的基础上，提供一种制备中间相沥青的方法，该方法流程简单，工艺条件易于控制。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种制备中间相沥青的装置，该装置结构简单，可以实现上述方法。