[发明专利]沥青的制造方法

说明书

本发明提供以石油重质油作为原料，一种高固定碳量且低粘度的碳材料制造用沥青。一种沥青的制造方法，其包含如下的工序：制备含有石油系重质油和以通式(1)表示的茚化合物的原料油的工序(工序1)(通式(1)中，Ar为环数1～环数3的芳香环，R₁～R₄各自独立地为氢原子、碳原子数1～3的烷基或碳原子数2～3的烯基，R₅为碳原子数1～3的烷基或碳原子数2～3的烯基，m表示1～3的整数，n表示0～4的整数(Ar的环数为1时)、0～6的整数(Ar的环数为2时)、或0～8的整数(Ar的环数为3时)，相邻R₅之间也可以键合形成脂环，在未被R₅取代的Ar上键合有氢原子。)，对所述原料油进行热处理的工序(工序2)，和蒸馏热处理物，得到沥青作为高沸点成分的工序(工序3)。

技术领域

本发明涉及石墨电极等碳材料的制造中使用的石油系沥青的制造方法。

背景技术

石墨电极等碳材料通过将焦炭等骨料和粘结剂沥青在粘结剂沥青的软化点以上的温度进行混炼·成型后烧成，然后石墨化而制造。由于碳材料要求机械强度高、导电性和导热性高等特性，所以碳材料优选为高密度且高强度的。通常在烧成工序中由于来自沥青中的低分子量成分挥发等而烧成体成为气孔多的结构，因此在制造工序之中通过向烧成体进行多次浸渍沥青的浸渍和再烧成来降低气孔率，使所得到的碳材料成为高密度且高强度。粘结剂沥青和浸渍沥青虽然根据所使用的工序被区别开，但通常总称表述为“沥青”。本说明书中，除了有区别的需要的情况外，将“粘结剂沥青(binder pitches)”和“浸渍沥青(impregnating pitches)”均表述为“沥青”。

将石脑油等石油系烃进行水蒸气裂解或热裂解来制造乙烯、丙烯等烯烃时，副生的重质残渣油(乙烯焦油，ethylene bottom oil)中仅一部分被作为碳黑的原料利用，大部分被作为燃料利用。将该乙烯焦油转换成附加值高的产品是该技术领域的课题。为了解决该课题，有效利用大量含有芳香族化合物的乙烯焦油的特性，进行了从乙烯焦油制造碳材料用沥青和焦炭的尝试。但是，由于性能上的问题，目前现状是常用的碳材料用沥青主要是由煤焦油制造的煤焦油沥青(coal tar pitches)，除特殊的例子之外不使用石油系沥青。

粘结剂沥青所要求的性状中，作为最重要的性状中的几个可列举出固定碳(fixedcarbon)的量及粘度。固定碳量越高则烧成·石墨化时的碳化率越高，碳材料的密度越提升，故优选。粘度越低混炼时的流动性越提高，与针状焦等的骨料的混炼性提高，故优选。一般而言，通过利用热重整等使沥青重质化，从而固定碳量提高，但同时粘度也增加。因此，在以往的方法中要将固定碳量和粘度独立控制是比较困难的。

作为降低沥青的粘度的方法，虽然有降低软化点的方法，但该方法中，沥青中的低分子量成分的量变多从而固定碳量也降低。作为解决该问题的方法，日本特开2016-204546号公报(专利文献1)提出如下方法：通过提高由煤焦油获得的软沥青中的喹啉不溶物的含量、且使所制造的粘结剂沥青的软化点下降，从而不降低固定碳量就制造低粘度的粘结剂沥青。但是，由于石油系重质油(petroleum-based heavy oils)不含有喹啉不溶物(自由碳)、或者即便在含有的情况下，其含量比由煤焦油得到的软沥青少，因此认为将石油系重质油用于原料的情况下，由该方法获得的效果不佳。日本特开昭63-227693号公报(专利文献2)中提出有将具有脱除基的2环～4环的芳香族化合物添加到煤焦油沥青中，从而在某种程度地抑制固定碳量降低的状态下使粘度下降的方法。虽然认为该方法也是能够适用于石油系沥青中的方法，但有高温下的混炼时缩聚反应被促进而导致粘度急剧上升、或者烧成时脱除基的挥发等导致膨松的担心，所以难说是理想的方法。