CN106987262A - 各向同性沥青焦的制作方法与制作装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种各向同性沥青焦的制作方法与制作装置。该制作方法包括：步骤S1，将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；步骤S2，将雾化沥青与高温气体接触热解，得到各向同性沥青焦，高温气体的温度在500～1400℃之间。熔融沥青经过喷雾炭化，沥青高温炭化阶段停留时间短，进而消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度。

Description

各向同性沥青焦的制作方法与制作装置

技术领域

本申请涉及化工领域，具体而言，涉及一种各向同性沥青焦的制作方法与制作装置。

背景技术

各向同性石墨广泛与半导体行业、光伏产业、电火花加工、金属连铸、光纤、模具制造及宇航和核工业，是与当今高科技发展紧密相联的不可替代的材料，其发展迅猛，方兴未艾。

但是，目前的工艺难以生产出各向同性沥青焦，所以，先制备出各向异性沥青焦，然后再采用各向异性沥青焦制备各向同性石墨，具体主要工艺流程是：采用石油焦或沥青焦，由于石油焦和沥青焦在炭化过程中，停留时间长，经过中间相形成和融并生成各向异性焦，然后将各向异性沥青焦进行细颗粒化，具体将各向异性焦用物理的方法破碎到足够小的颗粒，以实现粉体原料，其结构特征基本呈现各向同性，接着进行混捏、破碎筛分、混合、等静压成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、加工与提纯等工序处理，最后得到各向同性石墨产品。

上述采用各向异性沥青焦形成同性石墨的方法，存在较多的缺陷；存在工艺流程冗长；只能采用细颗粒配方生产，因而导致焙烧和石墨化的升温曲线很慢；进而产品耗能高、生产效率低下；且特别容易产生裂纹等废品，静压成型等设备非常昂贵，生产成本高；且由于静压成型设备所用橡胶弹性模具规格的限制，目前我国只能生产小规格的各向同性石墨制品，稍微大一些的规格产品还只能依赖进口。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种各向同性沥青焦的制作方法与制作装置，以解决现有技术中制作各向同性石墨的工艺流程冗长的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种各向同性沥青焦的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；步骤S2，将上述雾化沥青与高温气体接触热解，得到各向同性沥青焦，上述高温气体的温度在500～1400℃之间。

进一步地，在上述步骤S1之前，上述制作方法还包括：将固体沥青进行加热，得到上述熔融沥青。

进一步地，上述熔融沥青的软化点大于150℃。

进一步地，上述熔融沥青选自煤沥青、煤液化沥青与石油沥青中的一种或多种。

进一步地，上述高温气体为氮气、二氧化碳或烟道气，当上述高温气体为烟道气时，在上述烟道气中，氧气的重量含量小于1％。

根据本申请的另一方面，提供了一种各向同性沥青焦的制作装置，该制作装置包括：雾化器，用于将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；热解设备，与上述雾化器连接，上述雾化沥青与高温气体在上述热解设备中接触热解，产生各向同性沥青焦，上述高温气体的温度在500～1400℃之间。

进一步地，上述制作装置还包括：沥青源设备，用于存储上述熔融沥青；进料泵，与上述沥青源设备连接，用于将上述熔融沥青运送到上述雾化器中。

进一步地，上述制作装置还包括：沥青焦收集设备，与上述热解设备的第一出口连接，用于收集上述各向同性沥青焦。

进一步地，上述热解设备中的热解过程还产生气体，上述气体包括油气与高温气体，上述制作装置还包括：分离器，与上述热解设备的第二出口连接，用于将混合的上述气体与上述各向同性沥青焦分离开来，上述分离器的固体出口与上述沥青焦收集设备连接，上述分离器分离得到的上述各向同性沥青焦通过上述固体出口进入上述沥青焦收集设备；油气回收设备，与上述分离器的气体出口连接，用于将分离出的上述油气冷却回收；油收集设备，与上述油气回收设备的油出口连接，用于收集从上述油出口流出的油。

进一步地，上述分离器为旋风分离器，上述油气回收设备为喷淋塔，上述喷淋塔包括喷头，上述喷头用于喷出喷淋油。

应用本申请的技术方案，熔融沥青经过喷雾炭化，沥青高温炭化阶段停留时间短，进而消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请的一种实施例提供的各向同性沥青焦的制作装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、沥青源设备；2、进料泵；3、雾化器；4、热解设备；5、沥青焦收集设备；6、分离器；7、油气回收设备；8、油收集设备；70、喷头。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中制作同性石墨的工艺复杂，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种各向同性沥青焦的制作方法与制作装置。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种各向同性沥青焦的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；步骤S2，将上述雾化沥青与高温气体接触热解炭化，得到各向同性沥青焦，上述高温气体的温度在500～1400℃之间。

上述的制作方法中，熔融沥青经过喷雾炭化，停留时间短，消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度。

本申请的一种实施例中，在上述步骤S1之前，上述制作方法还包括：将固体沥青进行加热，得到上述熔融沥青。

为了获得更多的各向同性沥青焦，即提高其收率，上述熔融沥青的软化点大于150℃。

本申请中的沥青可以是现有技术中的任何一种沥青，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的沥青。

本申请中的一种实施例中，上述熔融沥青选自煤沥青、煤液化沥青与石油沥青中的一种或多种。

本申请中的高温气体只是一种高温热源，所以其可以是不与沥青发生反应的任何一种高温气体，本领域技术人员可以根据具体的情况选择合适的气体作为此处的高温气体。

本申请的另一种实施例中，上述高温气体为氮气、二氧化碳或烟道气。

当上述高温气体为烟道气时，在上述烟道气中，氧气的重量含量小于1％，这样可以保证烟道气不与沥青发生反应。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种各向同性沥青焦的制作装置，如图1所示，该制作装置包括雾化器3与热解设备4，其中，雾化器3用于将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；热解设备4与上述雾化器3连接，上述雾化沥青与高温气体在上述热解设备4中接触热解炭化，产生各向同性沥青焦，上述高温气体的温度在500～1400℃之间。

采用上述的制作装置，采用雾化器对熔融沥青进行雾化，得到雾化沥青，而后雾化沥青进入热解设备中与高温气体接触热解炭化，停留时间短，消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度。

本申请的再一种实施例中，如图1所示，上述制作装置中还包括沥青源设备1与进料泵2，其中，沥青源设备1用于存储上述熔融沥青；进料泵2与上述沥青源设备1连接，用于将上述熔融沥青泵送送到上述雾化器3中。并且，进料泵2为高温泵，在该熔融沥青由沥青源设备1到雾化器3的过程中，保证沥青始终保持熔融状态。

为了便于收集热解炭化产生的沥青焦，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述制作装置还包括沥青焦收集设备5，沥青焦收集设备5的入口与上述热解设备4的第一出口连接，用于收集上述各向同性沥青焦。

本申请的另一种实施例中，上述热解设备4中的热解炭化过程还产生气体，上述气体包括油气与高温气体，如图1所示，上述制作装置还包括分离器6、油气回收设备7与油收集设备8。其中，分离器6与上述热解设备4的第二出口连接，用于将混合的上述气体与上述各向同性沥青焦分离，上述分离器6的固体出口与上述沥青焦收集设备5连接，上述分离器6分离得到的上述各向同性沥青焦通过上述固体出口进入上述沥青焦收集设备5，进一步提高了沥青焦的收率；油气回收设备7与上述分离器6的气体出口连接，用于将分离出的上述油气冷却回收；油收集设备8与上述油气回收设备7的油出口连接，用于收集从上述油出口流出的油，收集得到的油还可以再利用。

为了更加高效地将气固混合物中的气体与固体分离开，本申请的一种实施例中，上述分离器6为旋风分离器，这样可以快速地将各向同性沥青焦与油气以及高温气体分离开来。

为了更高效以及更多地回收油气，本申请的一种实施例中，上述油气回收设备7为喷淋塔，上述喷淋塔包括喷头70，上述喷头70用于喷出喷淋油，喷淋油将混合器中的油气冷却回收。

本申请中的热解设备可以是现有技术中的任何热解炭化设备，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述热解设备4为热解塔。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。

实施例1

采用图1示出的制作装置制作各向同性沥青焦，具体的制作过程包括：

将软化点150℃煤液化沥青加热到300℃，得到熔融沥青，经进料泵运送到雾化器中雾化，后进入热解塔与高温1200℃的高温气体进行接触炭化，得到各向同性沥青焦，且未与油气混合的各向同性沥青焦经过热解塔的第一出口到达沥青焦收集设备中，热解出的油气、高温气体与各向同性沥青焦的混合物从热解塔的第二出口排出到高温的旋风分离器中。

旋风分离器将各向同性沥青焦与油气以及高温气体分离开来，且分离得到的各向同性沥青焦经过旋风分离器的固体出口到达沥青焦收集设备中。油气以及高温气体的混合气经过旋风分离器的气体出口到达喷淋塔中，喷淋塔包括喷头，喷头喷出的喷淋油将混合气中的油气成分冷却回收，回收油与喷淋油从喷淋塔的底部的油出口排出。不凝气从喷淋塔的上部气体出口排出。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，沥青为煤沥青，其软化点为270℃，且其在380℃下熔融变为熔融沥青，高温气体的温度为1400℃。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，沥青为石油沥青，其软化点为200℃，且其在350℃下熔融变为熔融沥青，高温气体的温度为1100℃。

实施例4

与实施例1的不同之处在于，高温气体的温度为500℃。

对比例

与实施例1的不同之处在于，高温气体的温度为450℃。

计算各实施例与对比例中的各向同性沥青焦的收率，具体的计算结果见表1。

表1

	收率(％)
		实施例1	50
实施例2	70
		实施例3	60
实施例4	30
		对比例	10

由上述表1中的计算结果可知，与对比例相比，各个实施例中的各向同性沥青焦的收率均较高，实施例4中，由于，高温气体的温度较低，使得各向同性沥青焦的收率较实施例1的小。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的制作工艺中，熔融沥青经过喷雾炭化，停留时间短，消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度

2)、本申请的制作装置中，采用雾化器对熔融沥青进行雾化，得到雾化沥青，而后雾化沥青进入热解设备中与高温气体接触热解炭化，停留时间短，消除中间相过程，可直接形成各向同性沥青焦，进而可以直接采用各向同性沥青焦生产各向同性石墨，无需粉碎细化的过程，简化了工艺，避免了工艺流程的冗长，同时，各向同性沥青焦的气孔率低，有利于石墨的强度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种各向同性沥青焦的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

步骤S1，将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；以及

步骤S2，将所述雾化沥青与高温气体接触热解，得到各向同性沥青焦，所述高温气体的温度在500～1400℃之间。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，所述制作方法还包括：

将固体沥青进行加热，得到所述熔融沥青。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述熔融沥青的软化点大于150℃。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述熔融沥青选自煤沥青、煤液化沥青与石油沥青中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述高温气体为氮气、二氧化碳或烟道气，当所述高温气体为烟道气时，在所述烟道气中，氧气的重量含量小于1％。

6.一种各向同性沥青焦的制作装置，其特征在于，所述制作装置包括：

雾化器(3)，用于将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；以及

热解设备(4)，与所述雾化器(3)连接，所述雾化沥青与高温气体在所述热解设备(4)中接触热解，产生各向同性沥青焦，所述高温气体的温度在500～1400℃之间。

7.根据权利要求6所述的制作装置，其特征在于，所述制作装置还包括：

沥青源设备(1)，用于存储所述熔融沥青；以及

进料泵(2)，与所述沥青源设备(1)连接，用于将所述熔融沥青运送到所述雾化器(3)中。

8.根据权利要求6所述的制作装置，其特征在于，所述制作装置还包括：

沥青焦收集设备(5)，与所述热解设备(4)的第一出口连接，用于收集所述各向同性沥青焦。

9.根据权利要求8所述的制作装置，其特征在于，所述热解设备(4)中的热解过程还产生气体，所述气体包括油气与高温气体，所述制作装置还包括：

分离器(6)，与所述热解设备(4)的第二出口连接，用于将混合的所述气体与所述各向同性沥青焦分离开来，所述分离器(6)的固体出口与所述沥青焦收集设备(5)连接，所述分离器(6)分离得到的所述各向同性沥青焦通过所述固体出口进入所述沥青焦收集设备(5)；

油气回收设备(7)，与所述分离器(6)的气体出口连接，用于将分离出的所述油气冷却回收；以及

油收集设备(8)，与所述油气回收设备(7)的油出口连接，用于收集从所述油出口流出的油。

10.根据权利要求9所述的制作装置，其特征在于，所述分离器(6)为旋风分离器，所述油气回收设备(7)为喷淋塔，所述喷淋塔包括喷头(70)，所述喷头(70)用于喷出喷淋油。