[发明专利]一种用于劣质重油精制制备炭材料的方法

说明书

本发明公开了一种用于劣质重油精制制备炭材料的方法，该方法包括：1)将劣质重油、催化剂、双氧水依次加入反应器中混合，在搅拌条件下反应0.5～12h，反应温度为30～150℃，得到氧化后混合物；2)将氧化后混合物先降温至室温，然后加热至40～80℃，静置分离；3)将分离后的重油进行减压蒸馏，切割得到350～520℃精制原料；4)所述精制原料经过热处理，得到炭材料。其中，所述的氧化脱硫催化剂为羧酸类低共熔溶剂，由氢键供体和氢键受体组成。与现有技术相比，本发明方法中的脱硫方法条件温和，芳烃损失小，氧化脱硫效率高，成本低廉，适合用于炭材料的制备过程。

技术领域

本发明涉及石油加工技术领域，具体涉及一种用于劣质重油精制制备炭材料的方法。

背景技术

炭材料具有耐腐蚀、耐高温、良好的导电导热等性能，广泛应用于电子、化工、航空航天、环保等领域。随着能源消耗的加剧和环保意识的增强，利用廉价的含碳废弃物制备炭材料成为研究热点。催化裂化油浆、煤焦油、乙烯焦油、常减压渣油等劣质重油是煤化工和石油化工生产过程中产生的低附加值的副产品，这些重油密度大、碳氢原子比高、芳烃含量高，可利用其制备不同用途的新型碳材料产品。然而，这些劣质重油的硫含量很高，在液相炭化过程中，S原子的存在会影响芳烃分子的平行排列，进而影响炭材料的形成与品质。因此，在热处理制备碳材料前，需要对劣质重油进行脱硫处理。

目前工业上最常用的脱硫方法为加氢脱硫法。加氢脱硫是利用氢气还原裂解重油中的硫化物，将硫化物转化为H₂S，从而达到脱硫的目的。专利CN107858173A公开了一种劣质重油悬浮床加氢裂化脱硫方法，将劣质重油与加氢催化剂混合后在悬浮床反应器中进行加氢反应，反应温度340～450℃，反应压力5～20MPa。该方法中，加氢催化剂为固体粉末且分散于重油中，加氢后催化剂粉末难以脱除。专利CN112745931A公开了一种重油加氢脱硫方法，该方法使用一种含有钼离子和钴离子的液体脱硫催化剂，避免了向重油中引入固体杂质。上述加氢脱硫法处理重油脱硫率较高，但是，加氢脱硫为高温、高压反应，条件十分苛刻，对反应设备要求较高。另外，加氢脱硫过程会发生芳环的饱和，导致芳烃组分的损失，不利于炭材料的制备。

氧化脱硫是一种新型的脱硫技术。氧化脱硫是指利用氧气、双氧水等氧化剂将油品中的硫化物氧化为极性更强、沸点更高的砜类或亚砜类化合物，使硫化物更容易通过后续萃取或蒸馏的方式从油品中分离。相比于加氢脱硫，氧化脱硫的反应条件温和，对噻吩类含硫化合物的反应选择性更高，脱硫后芳烃组分损失小，适合用于碳材料的制备。专利CN108753344A公开了一种用于重油氧化脱硫的方法，该方法向含硫的重油中通入氧气或臭氧，在135～150℃下进行氧化脱硫反应。由于氧气或臭氧在重油中很难均匀分散，该方法氧化脱硫效果较差。CN105754635A、CN108179021A、CN110194965A等专利以离子液体、杂多酸盐或硼酸类低共熔溶剂为催化剂，双氧水为氧化剂，对燃油中的硫化物进行氧化脱除，脱硫率可达60～99.5％。但是，上述专利仅对汽油、柴油等轻油具有较好的脱硫效果，对于重油的脱硫效果不佳。

发明内容

针对加氢脱硫条件苛刻、芳烃损失大，以及现有氧化脱硫方法对重油的脱硫效果差等问题，本发明提供了一种用于劣质重油精制制备炭材料的方法，以一种新型的羧酸类低共熔溶剂为催化剂，以双氧水为氧化剂，对劣质重油进行氧化脱硫处理，脱硫后的重油经减压蒸馏切割得到窄馏分，经过进一步热处理可制备多种炭材料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于劣质重油精制制备炭材料的方法，具体包括以下步骤：

1)将劣质重油、催化剂、双氧水依次加入反应器中混合，在搅拌条件下反应0.5～12h，反应温度为30～150℃，得到氧化后混合物；