CN107601450B - 一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺是原料沥青与添加剂进行聚合反应得到聚合沥青，再经一次溶剂溶解后送至叶片过滤机进行循环过滤分离，滤饼进行使用一次溶剂和二次溶剂循环洗涤，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，一次溶剂和二次溶剂循环使用。本发明具有炭微球纯度高，质量稳定，炭微球的产率高，能耗低，无污染的优点。

Description

一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺

技术领域

本发明属于碳素材料领域，具体涉及一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺。

技术背景

自日本的Honda和Yamada于1973年首次通过溶剂从热处理后的沥青中分离出中间相炭微球(MCMBs)，并利用这种小球体制备出无粘结剂高密度碳材料以来，MCMBs一直是碳素界研究的热点和重点。由于MCMBs具有独特的分子层结构和良好的导电性，同时具有很高的表面活性，使其在新能源、冶金、化工、环保、核能、碳素材料等领域有广阔的应用空间。近年来，随着现有电动汽车等领域的快速发展，锂离子电池的应用范围越来越大，对大型锂离子电池及其相关电极材料的研发将是迎合市场发展的重点方向。MCMBs优良的结构性能，可以保证锂离子电池的高比容量和较长的循环利用寿命，逐渐成为锂电池负极的首选材料。

生产中间相炭微球的方法主要有乳化法、悬浮法和聚合法。其中乳化法和悬浮法还处于试验阶段，目前尚未实现工业化；聚合法是工业上应用最成熟的方法，通过将含有稠环芳烃的原料在一定温度下液相炭化，再采用溶剂分离、离心分离或沉淀分离等方法得到MCMBs。目前，相关专利主要集中在MCMBs的合成方法、分离方法及单个制备或分离装置上，鲜有能够提供炭微球生产整体工艺技术的专利，且很少有涉及炭微球生产过程中溶剂回收循环利用及工艺废气处理的整体解决方案。

提高MCMBs的产率，调控MCMBs的粒径是目前对中间相炭微球合成方法研究的热点。如中国专利CN 101665250A提供了一种聚合-热解法制备沥青基中间相炭微球的方法，该方法先经过聚合反应得到分子量大的改性煤沥青，再通过热解反应获得炭微球产品，原料选择性宽，炭微球收率相对较高，但是两级反应会使设备投资增大，运行成本增加，不具备工业化生产的经济可行性。中间相炭微球的分离过程也是关注的重点之一，由于沥青母液的粘度大、流动性差等特点，导致其分离过程比较困难，离心分离法是目前应用较多的分离方法之一，该方法虽然可以有效分离MCMBs，但是高投资、高运行能耗导致其经济性较差。中国专利CN 203382506U提供了一种从含中间相炭微球产物中分离出炭微球的装置，该方法通过在分离容器上外加与中间相炭微球所带电荷的相反电荷，将炭微球吸附在容器壁上，但由于沥青母液的复杂性，分离出的炭微球纯度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种炭微球纯度高，质量稳定，炭微球的产率高，能耗低，无污染的煤沥青中间相炭微球的生产工艺。

为达上述目的，发明人通过大量的模拟计算，并结合多年的工程经验，开发出包含炭微球的合成、分离、溶剂回收、废气处理等单元的整体工艺，不但解决了现有工业技术中存在中间相炭微球收率低、分离能耗高和品质差的问题，而且解决了现有工程中产生的工艺废气未经处理直接排放，进而导致的环境污染的问题，为炭微球的生产提供一条具有工业化前景的工艺路线。

本发明的技术具体工艺路线如下：

(1)原料沥青与添加剂的原料混合物进入计量槽中，计量槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器处理，计量槽底部排出的原料混合物自顶部进入聚合反应器中，同时将惰性气体充入聚合反应器中，原料沥青在聚合反应器中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至300℃～350℃，冷却后的沥青自聚合反应器底部排出后送往冷却罐中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器顶部排出后分为两部分，占总气体体积3～5Vol％的一部分气体经不凝气冷却器冷却回收得到蒽油去蒽油罐，其余另一部分尾气直接送往烟气吸收器处理；

(2)自聚合反应器的聚合沥青进入冷却罐后，加入来自一次溶剂回收罐的一次溶剂，控制一次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1～3:1，在搅拌的条件下将沥青与一次溶剂混合均匀，将其冷却到150～200℃后，自底部排出进入溶解槽中，再次加入来自一次溶剂回收罐的一次溶剂，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1～3:1，然后聚合沥青在溶解槽中经充分搅拌、沉降，且进一步冷却至80～120℃后，通过泵将其打入至母液循环罐中，冷却槽和溶解槽的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器处理，在冷却槽和溶解槽中充入惰性气体；

(3)来自溶解槽的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐中，母液循环罐顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器处理，在搅拌下，将母液循环罐中的聚合沥青输送至叶片过滤机进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐中聚合沥青体积的2～5倍，过滤压力为0.3～0.5MPa，滤液自叶片过滤机排出后送往滤液罐中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成2～7cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐中的一次溶剂对叶片过滤机内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制一次溶剂的总循环量为原料沥青体积的1～5倍，洗涤后的一次溶剂自叶片过滤机排出后送往滤液罐中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐中的二次溶剂进行第二次循环洗涤，控制二次溶剂的总循环量为原料沥青体积的1～4倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的二次溶剂自叶片过滤机排出后进入二次溶剂暂存罐中；

(4)来自滤液罐的滤液经溶剂加热炉加热至360～380℃后，进入精馏塔，塔釜也由溶剂加热炉提供热量，来自二次溶剂暂存罐的二次溶剂洗涤液自中下部进入精馏塔中，二次溶剂蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器冷凝得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔塔顶，另一部分送往二次溶剂回收罐备用，在塔下部分别侧线采出一次溶剂和蒽油产品，其中一次溶剂送往一次溶剂回收罐循环利用，蒽油产品送往蒽油罐，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽、聚合反应器、冷却罐、溶解槽、母液循环罐和滤液罐的烟气收集后送至烟气吸收器，利用来自一次溶剂回收罐的一次溶剂洗涤后，回收的溶剂送至溶剂回收罐，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉与燃料气掺杂燃烧。

如上步骤(1)所述的原料沥青为中温煤沥青、低温煤沥青、石油沥青、聚乙烯沥青中的一种或几种。

如上步骤(1)所述添加剂为铁、钴、镍的卤化物、硝酸盐或氧化物中的一种或几种。

如上步骤(1)所述的惰性气体为氮气、氩气中的一种。

如上步骤(1)所述的添加剂的加入量占原料沥青质量的0.1～0.5wt％。

如上步骤(1)所述的聚合反应器的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为350～500℃，反应时间为5～15h，反应压力为0.1～1Mpa。

如上所述的一次溶剂采用洗油、喹啉、吡啶、四氢呋喃中一种。

如上所述的二次溶剂采用甲苯、二甲苯、石油醚中的一种。

如上步骤(4)所述精馏塔的塔釜温度为360～380℃，塔顶温度为80～100℃，塔顶压力为0.003～0.007MPa。

如上步骤(4)所述的精馏塔塔顶二次溶剂蒸汽冷凝至40～60℃，回流比为0.3～1.5。

如上步骤(4)所述的精馏塔总塔板数为27～30个，其中来自滤液罐经溶剂加热炉加热后的滤液进口位于精馏塔第9～11层塔板之间，来自二次溶剂暂存罐的二次溶剂洗涤液进口位于精馏塔第15～18层塔板之间，塔顶二次溶剂蒸汽凝液的回流口位于第一层塔板之上，一次溶剂采出口位于20～22层塔板之间，蒽油采出口位于23～25层塔板之间。

如上步骤(5)所述的烟气吸收器中循环洗涤温度为30～50℃，循环洗涤过程中，一次溶剂的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为2:1～10:1。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

(1)本发明是包含炭微球的合成、分离、溶剂回收、废气处理等单元的整体工艺，不但解决了现有工业技术中存在中间相炭微球收率低、分离能耗高和品质差的问题，而且解决了现有工程中产生的工艺废气未经处理直接排放，进而导致的环境污染的问题，为炭微球的生产提供一条具有工业化前景的工艺路线。

(2)本发明工艺具备高效的炭微球分离系统，解决MCMBs与沥青母液难分离的问题；同时考虑溶剂的循环利用和污染物的处理，符合循环经济与严格的环保要求。

(3)本发明工艺原料要求较低，不需要可溶可熔的中间相沥青，普通沥青即可，不需要高温热稳定介质和表面活性剂，通过在原料中加入添加剂可以控制球径和提高收率。

(4)本发明工艺产品质量稳定，炭微球的产率高，还副产蒽油和浸渍沥青，浸渍沥青还可以通过进一步沥青改性生产包覆沥青、改质沥青等产品，实现资源的综合利用。

附图说明

附图1是本发明工艺的流程图。

由图1所示，1是计量槽，2是聚合反应器，3是不凝气冷却器，4是冷却罐，5是溶解槽，6是母液循环罐，7是一次溶剂罐，8是二次溶剂罐，9是湿物料罐，10是叶片过滤机，11是烟气吸收器，12是滤液罐，13是二次溶剂暂存罐，14是溶剂加热炉，15是塔顶冷凝器，16是精馏塔，17是二次溶剂回收罐，18是一次溶剂回收罐，19是蒽油罐。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明，但不应该将此理解为本发明的范围仅限于上述实施例。

实施例1

(1)中温煤沥青与氯化铁添加剂的原料混合物进入计量槽1中，添加剂的加入量占原料沥青质量的0.5wt％，经称重计量后的原料混合物自顶部进入聚合反应器2中，同时将氮气充入聚合反应器2中，中温煤沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，聚合反应器2的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为350℃，反应时间为15h，反应压力为0.1MPa。高位槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器11处理，中温煤沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至300℃，冷却后的沥青自聚合反应器2底部排出后送往冷却罐4中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器2顶部排出后分为两部分，第一部分占总气体体积含量3Vol％的气体经不凝气冷却器3冷却回收得到蒽油去蒽油罐19，另一部分尾气不经冷却直接送往烟气吸收器11处理；

(2)自聚合反应器2的聚合沥青在进入冷却罐4后，加入来自一次溶剂回收罐18的四氢呋喃，控制四氢呋喃的加入量与沥青的质量比为1:1，在搅拌的条件下将聚合沥青与四氢呋喃混合均匀，同时通过导热油将其冷却到150℃后，自底部排出进入溶解槽5中，再次加入来自一次溶剂回收罐18的四氢呋喃，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1:1，然后聚合沥青在溶解槽5中经充分搅拌、沉降，且经导热油进一步冷却至80℃后，通过泵将其打入至母液循环罐6中，冷却槽4和溶解槽5的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器11处理；

(3)来自溶解槽5的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐6中供过滤时计量、循环使用，母液循环罐6顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器11处理，将母液循环罐6中的聚合沥青输送至叶片过滤机10进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐6中聚合沥青体积的2倍，过滤压力为0.3MPa，滤液自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成2cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐7中的四氢呋喃对叶片过滤机10内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制四氢呋喃的总循环量为中温煤沥青体积的1倍，洗涤后的四氢呋喃自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐8中的石油醚进行第二次循环洗涤，控制石油醚总循环量为中温煤沥青体积的1倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐9中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的石油醚自叶片过滤机10排出后进入二次溶剂暂存罐13中；

(4)来自滤液罐12的滤液经溶剂加热炉14加热至360℃后，由位于第9层塔板上的进液口进入精馏塔16，精馏塔总塔板数为27个，塔釜温度为360℃，塔顶温度为80℃，塔顶压力为0.003MPa；塔釜也由溶剂加热炉14提供热量，来自二次溶剂暂存罐13的石油醚洗涤液自位于精馏塔第15层塔板上的进液口进入精馏塔16中，石油醚蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器15冷凝至40℃得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔顶，回流口位于第1层塔板之上，另一部分送往二次溶剂回收罐17备用，回流比控制为0.3；在精馏塔下部分别侧线采出四氢呋喃和蒽油产品，其中四氢呋喃采出口位于20层塔板上，蒽油采出口位于23层塔板上，四氢呋喃送往一次溶剂回收罐18循环利用，蒽油产品送往蒽油罐19，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽1、聚合反应器2、冷却罐4、溶解槽5、母液循环罐6和滤液罐12的烟气收集后送至烟气吸收器11，利用来自一次溶剂回收罐18的四氢呋喃洗涤，洗涤温度为30℃，洗涤过程中，四氢呋喃的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为2:1；回收的溶剂送至溶剂回收罐18，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉14与燃料气掺杂燃烧。

实施例2

(1)低温煤沥青与硝酸钴添加剂的原料混合物进入沥青高位计量槽1中，添加剂的加入量占原料沥青质量的0.4wt％，经称重计量后的原料混合物自顶部进入聚合反应器2中，同时将氮气充入聚合反应器2中，低温煤沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，聚合反应器2的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为350℃，反应时间为13h，反应压力为0.3Mpa。高位槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器11处理，低温煤沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至320℃，冷却后的沥青自聚合反应器2底部排出后送往冷却罐4中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器2顶部排出后分为两部分，第一部分占总气体体积含量3.5Vol％的气体经不凝气冷却器3冷却回收去蒽油罐19，另一部分尾气不经冷却直接送往烟气吸收器11处理；

(2)自聚合反应器2的聚合沥青在进入冷却罐4后，加入来自一次溶剂回收罐18的吡啶，控制吡啶的加入量与聚合沥青的质量比为1.5:1，在搅拌的条件下将沥青与吡啶混合均匀，同时通过导热油将其冷却到170℃后，自底部排出进入溶解槽5中，再次加入来自一次溶剂回收罐18的吡啶，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1.5:1，然后聚合沥青在溶解槽5中经充分搅拌、沉降，且经导热油进一步冷却至90℃后，通过泵将其打入至母液循环罐6中，冷却槽4和溶解槽5的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器11处理；

(3)来自溶解槽5的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐6中供过滤时计量、循环使用，母液循环罐6顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器11处理，将母液循环罐6中的聚合沥青输送至叶片过滤机10进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐6中聚合沥青体积的3倍，过滤压力为0.35MPa，滤液自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成4cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐7中的吡啶对叶片过滤机10内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制吡啶的总循环量为低温煤沥青体积的2倍，洗涤后的吡啶自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐8中的甲苯进行第二次循环洗涤，控制甲苯总循环量为低温煤沥青体积的1.5倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐9中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的甲苯自叶片过滤机10排出后进入二次溶剂暂存罐13中；

(4)来自滤液罐12的滤液经溶剂加热炉14加热至365℃后，由位于第9层塔板上的进液口进入精馏塔16，精馏塔总塔板数为28个，塔釜温度为365℃，塔顶温度为85℃，塔顶压力为0.004MPa；塔釜也由溶剂加热炉14提供热量，来自二次溶剂暂存罐13的甲苯洗涤液自位于精馏塔第16层塔板上的进液口进入精馏塔16中，甲苯蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器15冷凝至45℃得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔顶，回流口位于第1层塔板之上，另一部分送往二次溶剂回收罐17备用，回流比控制为0.6；在精馏塔下部分别侧线采出吡啶和蒽油产品，其中吡啶采出口位于21层塔板上，蒽油采出口位于23层塔板上，吡啶送往一次溶剂回收罐18循环利用，蒽油产品送往蒽油罐19，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽1、聚合反应器2、冷却罐4、溶解槽5、母液循环罐6和滤液罐12的烟气收集后送至烟气吸收器11，利用来自一次溶剂回收罐18的吡啶洗涤，洗涤温度为35℃，洗涤过程中，吡啶的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为4:1；回收的溶剂送至溶剂回收罐18，洗涤达标后的烟气送往溶剂加热炉14与燃料气掺杂燃烧。

实施例3

(1)石油沥青与氧化镍添加剂的原料混合物进入沥青高位计量槽1中，添加剂的加入量占原料沥青质量的0.3wt％，经称重计量后的原料混合物自顶部进入聚合反应器2中，同时将氮气充入聚合反应器2中，石油沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，聚合反应器2的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为450℃，反应时间为11h，反应压力为0.5Mpa。高位槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器11处理，石油沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至330℃，冷却后的沥青自聚合反应器2底部排出后送往冷却罐4中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器2顶部排出后分为两部分，第一部分占总气体体积含量4Vol％的气体经不凝气冷却器3冷却回收得到蒽油去蒽油罐19，另一部分尾气不经冷却直接送往烟气吸收器11处理；

(2)自聚合反应器2的聚合沥青在进入冷却罐4后，加入来自一次溶剂回收罐18的喹啉，控制喹啉的加入量与沥青的质量比为2:1，在搅拌的条件下将沥青与喹啉混合均匀，同时通过导热油将其冷却到180℃后，自底部排出进入溶解槽5中，再次加入来自一次溶剂回收罐18的喹啉，控制本次溶剂的加入量与沥青的质量比为2:1，然后聚合沥青在溶解槽5中经充分搅拌、沉降，且经导热油进一步冷却至100℃后，通过泵将其打入至母液循环罐6中，冷却槽4和溶解槽5的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器11处理；

(3)来自溶解槽5的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐6中供过滤时计量、循环使用，母液循环罐6顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器11处理，将母液循环罐6中的聚合沥青输送至叶片过滤机10进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐6中聚合沥青体积的4倍，过滤压力为0.4MPa，滤液自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成5cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐7中的喹啉对叶片过滤机10内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制喹啉的总循环量为石油沥青体积的3倍，洗涤后的喹啉自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐8中的甲苯进行第二次循环洗涤，控制甲苯总循环量为石油沥青体积的2倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐9中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的甲苯自叶片过滤机10排出后进入二次溶剂暂存罐13中；

(4)来自滤液罐12的滤液经溶剂加热炉14加热至370℃后，由位于第10层塔板上的进液口进入精馏塔16，精馏塔总塔板数为28个，塔釜温度为370℃，塔顶温度为90℃，塔顶压力为0.005MPa；塔釜也由溶剂加热炉14提供热量，来自二次溶剂暂存罐13的甲苯洗涤液自位于精馏塔第17层塔板上的进液口进入精馏塔16中，甲苯蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器15冷凝至50℃得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔顶，回流口位于第1层塔板之上，另一部分送往二次溶剂回收罐17备用，回流比控制为0.9；在精馏塔下部分别侧线采出喹啉和蒽油产品，其中喹啉采出口位于21层塔板上，蒽油采出口位于24层塔板上，喹啉送往一次溶剂回收罐18循环利用，蒽油产品送往蒽油罐19，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽1、聚合反应器2、冷却罐4、溶解槽5、母液循环罐6和滤液罐12的烟气收集后送至烟气吸收器11，利用来自一次溶剂回收罐18的喹啉洗涤，洗涤温度为40℃，洗涤过程中，喹啉的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为6:1；回收的溶剂送至溶剂回收罐18，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉14与燃料气掺杂燃烧。

实施例4

(1)聚乙烯沥青与氧化镍添加剂的原料混合物进入沥青高位计量槽1中，添加剂的加入量占原料沥青质量的0.2wt％，经称重计量后的原料混合物自顶部进入聚合反应器2中，同时将氩气充入聚合反应器2中，聚乙烯沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，聚合反应器2的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为480℃，反应时间为8h，反应压力为0.8MPa。高位槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器11处理，聚乙烯沥青在聚合反应器2中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至340℃，冷却后的沥青自聚合反应器2底部排出后送往冷却罐4中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器2顶部排出后分为两部分，第一部分占总气体体积含量4.5Vol％的气体经不凝气冷却器3冷却回收得到蒽油去蒽油罐19，另一部分尾气不经冷却直接送往烟气吸收器11处理；

(2)自聚合反应器2的聚合沥青在进入冷却罐4后，加入来自一次溶剂回收罐18的洗油，控制洗油的加入量与聚合沥青的质量比为2.5:1，在搅拌的条件下将沥青与洗油混合均匀，同时通过导热油将其冷却到190℃后，自底部排出进入溶解槽5中，再次加入来自一次溶剂回收罐18的洗油，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为2.5:1，然后聚合沥青在溶解槽5中经充分搅拌、沉降，且经导热油进一步冷却至110℃后，通过泵将其打入至母液循环罐6中，冷却槽4和溶解槽5的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器11处理；

(3)来自溶解槽5的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐6中供过滤时计量、循环使用，母液循环罐6顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器11处理，将母液循环罐6中的聚合沥青输送至叶片过滤机10进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐6中聚合沥青体积的4.5倍，过滤压力为0.45MPa，滤液自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成6cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐7中的洗油对叶片过滤机10内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制洗油的总循环量为聚乙烯沥青体积的4倍，洗涤后的洗油自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐8中的二甲苯进行第二次循环洗涤，控制二甲苯总循环量为聚乙烯沥青体积的3倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐9中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的二甲苯自叶片过滤机10排出后进入二次溶剂暂存罐13中；

(4)来自滤液罐12的滤液经溶剂加热炉14加热至375℃后，由位于第10层塔板上的进液口进入精馏塔16，精馏塔总塔板数为29个，塔釜温度为375℃，塔顶温度为95℃，塔顶压力为0.006MPa；塔釜也由溶剂加热炉14提供热量，来自二次溶剂暂存罐13的二甲苯洗涤液自位于精馏塔第17层塔板上的进液口进入精馏塔16中，二甲苯蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器15冷凝至55℃得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔顶，回流口位于第1层塔板之上，另一部分送往二次溶剂回收罐17备用，回流比控制为1.2；在精馏塔下部分别侧线采出洗油和蒽油产品，其中洗油采出口位于22层塔板上，蒽油采出口位于24层塔板上，洗油送往一次溶剂回收罐18循环利用，蒽油产品送往蒽油罐19，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽1、聚合反应器2、冷却罐4、溶解槽5、母液循环罐6和滤液罐12的烟气收集后送至烟气吸收器11，利用来自一次溶剂回收罐18的洗油洗涤，洗涤温度为45℃，洗涤过程中，洗油的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为8:1；回收的溶剂送至溶剂回收罐18，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉14与燃料气掺杂燃烧。

实施例5

(1)中温煤沥青和石油沥青混合物与氯化铁添加剂的原料混合物进入沥青高位计量槽1中，添加剂的加入量占原料沥青质量的0.1wt％，经称重计量后的原料混合物自顶部进入聚合反应器2中，同时将氩气充入聚合反应器2中，中温煤沥青和石油沥青混合物在聚合反应器2中进行聚合反应，聚合反应器2的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为500℃，反应时间为5h，反应压力为1MPa。高位槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器11处理，中温煤沥青和石油沥青混合物在聚合反应器2中进行聚合反应，反应完成后自然冷却至350℃，冷却后的沥青自聚合反应器2底部排出后送往冷却罐4中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器2顶部排出后分为两部分，第一部分占总气体体积含量5Vol％的气体经不凝气冷却器3冷却回收得到蒽油去蒽油罐19，另一部分尾气不经冷却直接送往烟气吸收器11处理；

(2)自聚合反应器2的聚合沥青在进入冷却罐4后，加入来自一次溶剂回收罐18的洗油，控制洗油的加入量与聚合沥青的质量比为3:1，在搅拌的条件下将沥青与洗油混合均匀，同时通过导热油将其冷却到200℃后，自底部排出进入溶解槽5中，再次加入来自一次溶剂回收罐18的洗油，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为3:1，然后聚合沥青在溶解槽5中经充分搅拌、沉降，且经导热油进一步冷却至120℃后，通过泵将其打入至母液循环罐6中，冷却槽4和溶解槽5的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器11处理；

(3)来自溶解槽5的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐6中供过滤时计量、循环使用，母液循环罐6顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器11处理，将母液循环罐6中的聚合沥青输送至叶片过滤机10进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐6中聚合沥青体积的5倍，过滤压力为0.5MPa，滤液自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成7cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐7中的洗油对叶片过滤机10内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制洗油的总循环量为中温煤沥青和石油沥青混合物体积的5倍，洗涤后的洗油自叶片过滤机10排出后送往滤液罐12中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐8中的二甲苯进行第二次循环洗涤，控制二甲苯总循环量为中温煤沥青和石油沥青混合物体积的4倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐9中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的二甲苯自叶片过滤机10排出后进入二次溶剂暂存罐13中；

(4)来自滤液罐12的滤液经溶剂加热炉14加热至380℃后，由位于第11层塔板上的进液口进入精馏塔16，精馏塔总塔板数为30个，塔釜温度为380℃，塔顶温度为100℃，塔顶压力为0.007MPa；塔釜也由溶剂加热炉14提供热量，来自二次溶剂暂存罐13的二甲苯洗涤液自位于精馏塔第18层塔板上的进液口进入精馏塔16中，二甲苯蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器15冷凝至60℃得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔顶，回流口位于第1层塔板之上，另一部分送往二次溶剂回收罐17备用，回流比控制为1.5；在精馏塔下部分别侧线采出洗油和蒽油产品，其中洗油采出口位于22层塔板上，蒽油采出口位于25层塔板上，洗油送往一次溶剂回收罐18循环利用，蒽油产品送往蒽油罐19，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽1、聚合反应器2、冷却罐4、溶解槽5、母液循环罐6和滤液罐12的烟气收集后送至烟气吸收器11，利用来自一次溶剂回收罐18的洗油洗涤，洗涤温度为50℃，洗涤过程中，洗油的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为10:1；回收的溶剂送至溶剂回收罐18，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉14与燃料气掺杂燃烧。

Claims (12)

1.一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)原料沥青与添加剂的原料混合物进入计量槽中，计量槽顶部排出的烟气送往烟气吸收器处理，计量槽底部排出的原料混合物自顶部进入聚合反应器中，同时将惰性气体充入聚合反应器中，反应完成后自然冷却至300℃～350℃，冷却后的沥青自聚合反应器底部排出后送往冷却罐中，而聚合反应中产生的气体自聚合反应器顶部排出后分为两部分，占总气体体积3～5Vol％的一部分气体经不凝气冷却器冷却回收得到蒽油去蒽油罐，其余另一部分尾气直接送往烟气吸收器处理；

(2)自聚合反应器的聚合沥青进入冷却罐后，加入来自一次溶剂回收罐的一次溶剂，控制一次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1～3:1，在搅拌的条件下将沥青与一次溶剂混合均匀，将其冷却到150～200℃后，自底部排出进入溶解槽中，再次加入来自一次溶剂回收罐的一次溶剂，控制本次溶剂的加入量与聚合沥青的质量比为1～3:1，然后聚合沥青在溶解槽中经充分搅拌、沉降，且进一步冷却至80～120℃后，通过泵将其打入至母液循环罐中，冷却槽和溶解槽的顶部呼吸气收集后送往烟气吸收器处理，在冷却槽和溶解槽中充入惰性气体；

(3)来自溶解槽的聚合沥青进入带有搅拌的母液循环罐中，母液循环罐顶端出来的呼吸气送往烟气吸收器处理，在搅拌下，将母液循环罐中的聚合沥青输送至叶片过滤机进行循环过滤分离，循环过滤量为母液循环罐中聚合沥青体积的2～5倍，过滤压力为0.3～0.5MPa，滤液自叶片过滤机排出后送往滤液罐中待用，中间相炭微球在过滤机叶片上形成2～7cm厚滤饼，然后用来自一次溶剂罐中的一次溶剂对叶片过滤机内的滤饼进行第一次循环洗涤，控制一次溶剂的总循环量为原料沥青体积的1-5倍，洗涤后的一次溶剂自叶片过滤机排出后送往滤液罐中与循环母液的滤液混合，最后用来自二次溶剂罐中的二次溶剂进行第二次循环洗涤，控制二次溶剂的总循环量为原料沥青体积的1～4倍，洗涤完成后的中间相炭微球的滤饼先通过旋转离心的方式从叶片过滤机上脱除，进入湿物料罐中，再通过干燥和分离得到不同粒径炭微球产品，洗涤后的二次溶剂自叶片过滤机排出后进入二次溶剂暂存罐中；

(4)来自滤液罐的滤液经溶剂加热炉加热至360～380℃后，进入精馏塔，塔釜也由溶剂加热炉提供热量，来自二次溶剂暂存罐的二次溶剂洗涤液自中下部进入精馏塔中，二次溶剂蒸汽自塔顶采出后经塔顶冷凝器冷凝得到的冷凝液一部分作为回流液返回精馏塔塔顶，另一部分送往二次溶剂回收罐备用，在塔下部分别侧线采出一次溶剂和蒽油产品，其中一次溶剂送往一次溶剂回收罐循环利用，蒽油产品送往蒽油罐，塔底产生的浸渍沥青产品送往浸渍沥青储罐，作为浸渍剂沥青或碳纤维原料；

(5)来自沥青高位计量槽、聚合反应器、冷却罐、溶解槽、母液循环罐和滤液罐的烟气收集后送至烟气吸收器，利用来自一次溶剂回收罐的一次溶剂洗涤后，回收的溶剂送至溶剂回收罐，洗涤后的烟气送往溶剂加热炉与燃料气掺杂燃烧。

2.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(1)所述的原料沥青为中温煤沥青、低温煤沥青、石油沥青、聚乙烯沥青中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(1)所述添加剂为铁、钴、镍的卤化物、硝酸盐或氧化物中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(1)所述的惰性气体为氮气、氩气中的一种。

5.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(1)所述的添加剂的加入量占原料沥青质量的0.1～0.5wt％。

6.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(1)所述的聚合反应器的加热方式为远红外电加热，控制聚合反应温度为350～500℃，反应时间为5～15h，反应压力为0.1～1Mpa。

7.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于所述的一次溶剂采用洗油、喹啉、吡啶、四氢呋喃中一种。

8.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于所述的二次溶剂采用甲苯、二甲苯、石油醚中的一种。

9.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(4)所述精馏塔的塔釜温度为360～380℃，塔顶温度为80～100℃，塔顶压力为0.003～0.007MPa。

10.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(4)所述的精馏塔塔顶二次溶剂蒸汽冷凝至40～60℃，回流比为0.3～1.5。

11.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(4)所述的精馏塔总塔板数为27～30个，其中来自滤液罐经溶剂加热炉加热后的滤液进口位于精馏塔第9～11层塔板之间，来自二次溶剂暂存罐的二次溶剂洗涤液进口位于精馏塔第15～18层塔板之间，塔顶二次溶剂蒸汽凝液的回流口位于第一层塔板之上，一次溶剂采出口位于20～22层塔板之间，蒽油采出口位于23～25层塔板之间。

12.如权利要求1所述的一种煤沥青中间相炭微球的生产工艺，其特征在于步骤(5)所述的烟气吸收器中循环洗涤温度为30～50℃，循环洗涤过程中，一次溶剂的体积流量与烟气标况下总体积流量的比为2～10:1。

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