[其他]氢化煤焦油沥青的方法

说明书

本发明为氢化煤焦油沥青之方法，特别是关于把含有大量不溶解甲苯物质的煤焦油沥青转化为微氢化的煤焦油沥青，以作为碳质原料。详细一点说，本发明为生产碳质原料的有利商用方法，此原料的结构包含部份氢化了的核，同时维持多环缩合构型完整，并含有低浓度的杂原子，如氮、硫、氧和金属等，与及拥有高质的针状焦炭和碳纤维。

已知道焦炭，特别是针状焦炭和碳纤维等之优良碳原料焦油沥青，可由煤焦油沥青之氢化作用获得。一般来说，此过程的氢化程度甚为轻微。

举例说，英国2129825号专利申请的说明书指出，生产碳纤维的原料，沥青需要用四氢化醌略为氢化。日本专利申请49（1974）-11，602号的说明书指出，作为从煤焦油沥青生产针状焦炭，沥青的轻微氢化可产生能够制造优质针状焦炭的焦油沥青。

氢化煤焦油沥青的自然先决条件之一，是氢化产品应该具备高质量。最重要的条件，是商业规模的氢化作用，必需能够连续地生产，而长时间维持产品质量稳定。在直馏式重质石油润滑油方面，本发明构思的轻度氢化对长时间连续生产全无困难。原因是直馏式油的重质部份，过程用的催化剂之钝化主因与钒和镍有关系，轻微氢化几乎完全不会钝化催化剂，又能长时间稳定产品质量。

本发明意欲用作原料的煤焦油沥青，性质与直馏油的重质部份不相同。与油的重质部份不同，煤焦油沥青基本上不含钒或镍，且能避免此等重金属钝化催化剂，不过，焦油沥青仍然含有大量不溶解甲苯（以后称为“TI”），而直馏石油润滑油的重质部份却含有极微量TI。此TI能导致碳在催化剂上和催化剂粒子间大量沉积，迅速钝化催化剂，使连续性催化氢化变为不合实际。

如果把TI从煤焦油沥青除去以防止催化剂钝化，用于氢化作用的催化剂可延表服务寿命。如稍后所述，去除煤焦油沥青内TI的处理，将防碍达到产生高质碳质物质之主要目的，因为它无可避免地会弄走那些基本结构为多环缩合构型（如TI）的成份，而它们在部份氢化后会变为碳质原料的含有高质特性之物质。

基于上述原因，使用催化剂连续地长时间进行煤焦油沥青轻度氢化，会遇到严重障碍。在这情况下，有人提出（例如是英国专利2129825号）使用这昂贵的供氢溶剂四氢化醌来进行氢化作用，取代其他催化剂。使用供氢溶剂既令过程昂贵，亦使消除杂原子及氢化改变品质变得不足够，原因是四氢化醌对沥青氢化作用微弱。

日本专利申请SHO    49（1974）-11，602号披露了一个催化氢化方法。这里引述的所有例子均为压热器分批式操作，并无发现有任何长时间连续性操作载录于任何书刊。

因此，继续研究和发展氢化沥青之方法，使用高效能并能够对沥青保持高催化活性之催化剂，而最适宜之氢化条件又不致钝化催化剂，是极重要之事。

发明人曾经努力研究，找寻能够在高效能催化剂存在下处理煤焦油沥青的方法，要适用于将含有大量TI的煤焦油沥青轻度氢化，而氢化作用的最适宜条件不会钝化催化剂。下列方法完成这任务，并达成本发明。本发明之方法能够在氢化催化剂（置于耐火无机氧化物载体上）的存在下，对含有TI成份的煤焦油沥青轻度氢化。催化剂有最少一个成员，是由元素周期表的ⅥB类和Ⅷ类金属元素的金属、氧化物和硫化物中选择出来;作用条件为200℃至400℃反应温度、20至250kg/cm²·G氢气压力、0.1至10l/l·hr（以后称为hr¹）的液体时空速，与及500至2000Nl/litre的氢气对液体比率。

把从使用本发明方法获得的氢化例子的操作时间与反应温度之关系，展示于图1的图表。

图2是一图表，展示操作时间和温度上升之关系;图3、4和5是展示操作时间和反应温度关系之图表。

本发明所用“煤焦油沥青”一词，是指煤焦油本身，它是由炼焦或液化煤、重质成份、或煤焦油残余获得的，特别适宜用作碳质原料，含有最少3%，最好高于8%，但不高于大约60%TI（它是浓缩高分子量碳氢化合物物质，不溶于甲苯溶剂内）。常见的煤焦油沥青属于软沥青，软化点在70℃之内;中沥青的软化点为70℃至85℃;硬沥青的软化点不低于85℃。软化点在0℃至70℃之间的软沥青最为合用。要获得此级数的沥青，可控制煤焦油的蒸馏温度，或减低高软化温度沥青所含的重质油。

一般来说，煤焦油沥青含有1至5%重量的不溶解喹啉（以后称为“QI”），5至60%重量的TI，0.2至1%重量的硫，0.5至2%重量的氮，和0.5至0.7的氢/碳（H/C）原子比率。