CN108728147A - 一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 - Google Patents
一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108728147A CN108728147A CN201810382792.1A CN201810382792A CN108728147A CN 108728147 A CN108728147 A CN 108728147A CN 201810382792 A CN201810382792 A CN 201810382792A CN 108728147 A CN108728147 A CN 108728147A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mesophase pitch
- pretreatment
- fast pyrogenation
- heavy oil
- carbon fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 22
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 claims description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 4
- 241000772415 Neovison vison Species 0.000 description 3
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 3
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 description 3
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- -1 mink cell focus Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
- C10C3/002—Working-up pitch, asphalt, bitumen by thermal means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
- C10C3/02—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
- C10C3/026—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction with organic compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
Abstract
本发明提供了一种重油快速热解预处理—催化缩聚组合工艺制备中间相沥青与碳纤维的方法。该方法将原料经过短时高温热解预处理得到改性原料；将改性原料与催化剂混合制备中间相沥青。其中原料油为FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分油或环烷基加氢尾油。将得到的中间相沥青制备高模量高强度碳纤维。该方法工艺流程简单，且所用催化剂对设备无腐蚀，对设备要求不苛刻；制得的中间相沥青软化点低：230‐250℃，中间相含量达到98％以上，具有大广域流线型光学各向异性结构，可纺性能良好，纺制的原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后可得到高模量和高强度的沥青基碳纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法，属于石油深度加工技术领域及炭纤维前驱体研究领域。
背景技术
中间相沥青是石油渣油、煤焦油、纯芳烃化合物经热处理形成的一种向列液晶，具有易石墨化性，是制备多种高性能新型碳材料的优良前驱体。以重质油为原料，制备中间相沥青，是实现重质油高附加值利用的重要途径，在石油炼化产业整体规划发展中具有重要地位。
以中间相沥青为前驱体，经熔融纺丝得到原丝，将原丝进行预氧化稳定化、炭化、石墨化处理后能够得到高性能级碳纤维(HPCF)。高性能级炭纤维力学性能优良，具有较高的模量和强度，同时，这种炭纤维具有耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小、热导率大的特点，在航空航天、医疗器械、电子电器等方面具有广阔的应用前景。
目前，中间相沥青的制备方法包括直接热缩聚法、新中间相法、加氢改性法、催化改性法、烷基化改性法、交联合成法等等。其中催化改性法通常是指在重质油、萘、蒽等芳烃化合物体系中添加Lewis酸(AlCl3、HF/BF3)，通过Lewis酸的催化作用使体系在较低的温度下(100℃左右)发生阳离子聚合反应生成具有环烷结构的中间体，接着脱除催化剂，进行热缩聚获得中间相沥青的方法。
快速热解预处理可降低原料油中长烷基侧链含量，对体系热反应活性具有调控作用，防止自由基爆发式增多，抑制过度炭化的发生。另外，快速高温热解处理，可有效降低体系中硫、氮含量，起到原料改性作用。经快速热解预处理后的原料油，其350℃以上重馏分油中饱和分含量降低、芳香分及胶质含量上升，残炭值增大，有助于中间相结构形成和发展。
ZrO2催化剂具有酸性，能够提高分子中芳香单元的缩聚反应活性，促进平板状分子的形成，同时催化剂的存在使反应在较低温度下进行，抑制了过度炭化反应的发生。低温催化缩聚可以将更多的低分子量组分留在体系中，降低体系粘度，有利于平板状分子的自组装及定向堆叠，使中间相沥青产品具有优良的光学织构及较低的软化点。
中国专利CN106435840A一种沥青基碳纤维的制备方法，采用高压加氢预处理加共炭化添加剂两步缩聚制备可纺中间相沥青的方法，改善了反应体系的组成，有利于制备优质的可纺石油基中间相沥青，弥补了单一原料结构和组成结构缺陷，但是反应的稳定性不易控制。中国专利CN107189802A一种FCC油浆加氢改质—分段热缩聚制备中间相沥青的方法，解决了石油基中间相沥青软化点高、纺丝性能差的问题，制得的中间相沥青各向异性结构含量高，具有大流域型光学结构，是生产高模量碳纤维的优良前驱体。但是加氢改质工艺比较复杂，对设备要求高，体系很难将副产物彻底分离和回收，成本较高，很难实现工业化。中国专利CN105238430A一种催化裂化油浆加氢异构-热缩聚制备中间相沥青的方法，在加氢异构催化剂作用下得到改性原料油，然后改性原料油经热缩聚制得中间相沥青，所得产品中间相含量高(>97％)，软化点低，可纺性好，该方法需氢气压力5MPa，操作条件对设备要求较高。
发明内容
本发明提供了一种重油快速热解预处理—催化缩聚组合工艺制备中间相沥青与碳纤维的方法。该方法将原料在流化床停留0.3～1.0s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550～580℃，得到改性原料。取改性原料中＞350℃的重馏分油，在催化剂为ZrO2，剂油比0.005～0.05，反应温度为280～320℃，反应压力为4～10MPa的条件下，反应20～30h，得到中间相沥青。其中原料油为FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分油或环烷基加氢尾油。该方法的突出优势为：工艺流程简单，且所用催化剂对设备无腐蚀，对设备要求不苛刻；该方法制得的中间相沥青软化点低：230-250℃，中间相含量达到98％以上，具有大广域流线型光学各向异性结构，可纺性能良好，纺制的原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后具有较高的模量和强度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：1)将反应原料先经过短时高温热解预处理，得到改性原料；(2)改性原料中＞350℃的重馏分油，以ZrO2作为催化剂，在反应温度280～350℃、反应压力4～10MPa下、搅拌反应20～30h，得到中间相沥青；(3)将得到的中间相沥青熔融纺丝后得到碳纤维原丝，原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后得到高模量高强度碳纤维。
所述步骤(1)中的反应原料为FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分或环烷基加氢尾油。
所述步骤(1)中的反应原料为FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分或环烷基加氢尾油，其中环烷基减压馏分油为环烷基原油在减压段蒸出的350～500℃馏分，FCC油浆重馏分为 FCC油浆大于450℃馏分；得到的改性原料的基础性质为，含氮量<0.35wt％、含硫量 <1.5wt％、C/H原子比>1.0，残炭值为1.00～1.4wt％，粘度(100℃)为14～17mm2·s-1，密度(20℃)为985～989/kg·m-3，饱和分为3～9wt％，芳香分为75～86wt％，胶质为13～16wt％，沥青质为2～3wt％；采用流化床装置，反应原料停留0.3～1.0s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550～580℃。
所述步骤(2)中的催化剂为ZrO2，剂油比(催化剂与原料的质量比)为0.005～0.05，优选为0.02～0.05。
一种制备碳纤维的方法，其步骤为：将上述方法制备的中间相沥青进行熔融纺丝得到原丝，原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后得到高模量高强度碳纤维。
进一步，制备的碳纤维的拉伸强度达2.65GPa以上。
本发明进一步还要求保护上述重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法制备的中间相沥青。
本发明所述的中间相沥青的用途，用于制备高模量沥青基碳纤维。
本发明提出的方法适用于FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分或环烷基加氢尾油。原料油经高温短时间热处理后，切取改性原料中＞350℃的重馏分油，在ZrO2催化作用下发生进一步热缩聚，制得的中间相沥青软化点低：230～250℃，中间相含量达到98％以上，具有大广域流线型光学各向异性结构，可纺性能良好，纺制的原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后具有较高的模量和强度。高温短时间热处理过程，可以提高改性原料中＞350℃的重馏分油收率，有效脱除体系中的长烷基侧链结构，使得体系在后续催化缩聚过程中具有更为稳定的反应活性，防止过度炭化的发生，使反应向六边形网格生长扩展方向进行。ZrO2催化剂具有酸性，能够提高分子中芳香单元的缩聚反应活性，促进平板状分子的形成，同时催化剂的存在使反应在较低温度下进行，抑制了过度炭化反应的发生。低温催化缩聚可以将更多的低分子量组分留在体系中，降低体系粘度，有利于平板状分子的自组装及定向堆叠，使中间相沥青产品具有优良的光学织构及较低的软化点。
本发明的方法与现有技术相比具有以下优点：
1、工艺流程简单，且所用催化剂对设备无腐蚀，对设备要求不苛刻。
2、该方法制得的中间相沥青软化点低：230-250℃，中间相含量达到98％以上，具有大广域流线型光学各向异性结构，可纺性能良好，纺制的原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后具有较高的模量和强度。
具体实施方式
为了使本发明所述的一种高温快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青与碳纤维的方法的技术方案更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本方明中的技术方案进行进一步的描述。
实施例1：
取FCC油浆300g，在流化床停留1s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550℃，得到热解油；热解油经蒸馏得到350℃以上的重馏分油，该重馏分油即为改性原料。
改性原料的基础性质为，含氮量0.3wt％、含硫量0.8wt％、C/H原子比1.03，残炭值为1.1wt％，粘度(100℃)为15mm2·s-1，密度(20℃)为986/kg·m-3，饱和分为5.15wt％，芳香分为78.73wt％，胶质为13.69wt％，沥青质为2.43wt％；
将150g的改性原料与催化剂ZrO2充分混合(催化剂与原料的质量比为0.02)，加入不锈钢反应釜中，在氮气气氛下，启动搅拌，280℃、4MPa、持续反应20h，释放压力，缓慢降温，得到中间相含量为98％、大流域型光学结构的中间相沥青，软化点为236℃。将中间相沥青进行熔融纺丝，经预氧化、碳化、石墨化，得到优质的石油沥青基碳纤维，纺丝温度为328℃，拉伸强度可达2.69GPa。
实施例2：
取环烷基减压馏分油300g，在流化床停留0.5s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550℃，得到热解油；热解油经蒸馏得到350℃以上的重馏分油，该重馏分油即为改性原料。
改性原料的基础性质为，含氮量0.32wt％、含硫量1.0wt％、C/H原子比1.05，残炭值为1.2wt％，粘度(100℃)为14mm2·s-1，密度(20℃)为985/kg·m-3，饱和分为6.36wt％，芳香分为77.82wt％，胶质为13.55wt％，沥青质为2.27wt％；
将150g的改性原料与催化剂ZrO2充分混合(催化剂与原料的质量比为0.05)，加入不锈钢反应釜中，在氮气气氛下，启动搅拌，300℃、8MPa、持续反应28h，释放压力，缓慢降温，得到中间相含量为98％、大流域型光学结构的中间相沥青，软化点为245℃。将中间相沥青进行熔融纺丝，经预氧化、碳化、石墨化，得到优质的石油沥青基碳纤维，纺丝温度为330℃，拉伸强度可达2.65GPa。
实施例3：
取环烷基加氢尾油300g，在流化床停留0.6s，控制压力为0.05MPa，热解温度为560℃，得到热解油；热解油经蒸馏得到350℃以上的重馏分油，该重馏分油即为改性原料。
改性原料的基础性质为，含氮量0.26wt％、含硫量1.2wt％、C/H原子比1.11，残炭值为1.3wt％，粘度(100℃)为16mm2·s-1，密度(20℃)为988/kg·m-3，饱和分为3.62wt％，芳香分为80.16wt％，胶质为13.32wt％，沥青质为2.90wt％；
将150g的改性原料与催化剂ZrO2充分混合(催化剂与原料的质量比为0.03)，加入不锈钢反应釜中，在氮气气氛下，启动搅拌，290℃、6MPa、持续反应26h，释放压力，缓慢降温，得到中间相含量为98％、大流域型光学结构的中间相沥青，软化点为230℃。将中间相沥青进行熔融纺丝，经预氧化、碳化、石墨化，得到优质的石油沥青基碳纤维，纺丝温度为315℃，拉伸强度可达2.70GPa。
实施例4：
取FCC油浆300g，在流化床停留0.4s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550℃，得到热解油；热解油经蒸馏得到350℃以上的重馏分油，该重馏分油即为改性原料。
改性原料的基础性质为，含氮量0.29wt％、含硫量1.3wt％、C/H原子比1.05，残炭值为1.4wt％，粘度(100℃)为14mm2·s-1，密度(20℃)为986/kg·m-3，饱和分为6.39wt％，芳香分为76.92wt％，胶质为14.00wt％，沥青质为2.69wt％；
将150g的改性原料与催化剂ZrO2充分混合(催化剂与原料的质量比为0.04)，加入不锈钢反应釜中，在氮气气氛下，启动搅拌，300℃、5MPa、持续反应30h，释放压力，缓慢降温，得到中间相含量为98％、大流域型光学结构的中间相沥青，软化点为240℃。将中间相沥青进行熔融纺丝，经预氧化、碳化、石墨化，
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将反应原料先经过短时高温热解预处理，热解油中＞350℃的重馏分油即为改性原料；(2)以ZrO2作为催化剂，将改性原料与催化剂混合，在反应温度280～350℃、反应压力4～10MPa下、搅拌反应20～30h，得到中间相沥青。
2.根据权利要求1所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的反应原料为FCC油浆重馏分、环烷基减压馏分或环烷基加氢尾油。
3.根据权利要求2所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：其中环烷基减压馏分油为环烷基原油在减压段蒸出的400～550℃馏分，FCC油浆重馏分为FCC油浆大于450℃馏分。
4.根据权利要求1所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：所述步骤(1)中得到的改性原料的基础性质为，含氮量<0.35wt％、含硫量<1.5wt％、C/H原子比>1.0，残炭值为1.00～1.4wt％，100℃下粘度为14～17mm2·s‐1，20℃下密度为985～989/kg·m‐3，饱和分为3～9wt％，芳香分为75～86wt％，胶质为13～16wt％，沥青质为2～3wt％。
5.根据权利要求1所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：所述步骤(1)采用流化床装置快速热解，反应原料停留0.3～1.0s，控制压力为0.05MPa，热解温度为550～580℃。
6.根据权利要求1所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的催化剂为ZrO2，剂油比为0.005～0.05。
7.根据权利要求1‐6任一项所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法，其特征在于：制得的中间相沥青软化点为230～250℃，中间相含量达到98％以上，具有大广域流线型光学各向异性结构。
8.一种制备碳纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：将权利要求1-6任一项所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法制备的中间相沥青进行熔融纺丝得到原丝，原丝经预氧化、炭化、石墨化处理后得到高模量高强度碳纤维。
9.权利要求1-6任一项所述的一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青的方法制备的中间相沥青。
10.权利要求9所述的中间相沥青的用途，用于高模量沥青基碳纤维。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810382792.1A CN108728147A (zh) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | 一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810382792.1A CN108728147A (zh) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | 一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108728147A true CN108728147A (zh) | 2018-11-02 |
Family
ID=63939857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810382792.1A Pending CN108728147A (zh) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | 一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108728147A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111440633A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-24 | 湖南东映长联科技有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| CN112831335A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-25 | 中国石油大学(华东) | 一种重油制备中间相沥青和中间相炭微球的方法 |
| CN112852464A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 中国石油大学(华东) | 一种可纺中间相沥青和高性能沥青基碳纤维制备用原料油的预处理方法 |
| US11149361B1 (en) | 2020-05-22 | 2021-10-19 | China University Of Petroleum | Preparation methods of high modulus carbon fiber (HMCF) and precursor (mesophase pitch (MP)) thereof |
| CN113862017A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-31 | 中国石油大学(华东) | 一种溶剂化中间相沥青及其制备方法、高性能沥青基碳纤维及其制备方法 |
| CN114763480A (zh) * | 2021-01-13 | 2022-07-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| CN114940918A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-26 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种加氢尾油制备的中间相沥青及其方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1208065A (zh) * | 1997-08-07 | 1999-02-17 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用固体超酸制备中间相沥青的方法 |
| CN102585871A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-07-18 | 常州黑玛新型碳材料工程技术研究中心有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法 |
| CN105838409A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-10 | 神华集团有限责任公司 | 煤液化残渣制中间相沥青的方法及制得的中间相沥青 |
| CN106544758A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种高模量沥青基碳纤维的制备方法 |
| CN106544759A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种石油沥青基碳纤维的制备方法 |
-
2018
- 2018-04-24 CN CN201810382792.1A patent/CN108728147A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1208065A (zh) * | 1997-08-07 | 1999-02-17 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用固体超酸制备中间相沥青的方法 |
| CN102585871A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-07-18 | 常州黑玛新型碳材料工程技术研究中心有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法 |
| CN105838409A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-10 | 神华集团有限责任公司 | 煤液化残渣制中间相沥青的方法及制得的中间相沥青 |
| CN106544758A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种高模量沥青基碳纤维的制备方法 |
| CN106544759A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种石油沥青基碳纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王永刚等: "《煤化工工艺学》", 30 September 2014, 中国矿业大学出版社（徐州） * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111440633A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-24 | 湖南东映长联科技有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| CN111440633B (zh) * | 2020-04-03 | 2024-03-01 | 湖南东映长联科技有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| US11149361B1 (en) | 2020-05-22 | 2021-10-19 | China University Of Petroleum | Preparation methods of high modulus carbon fiber (HMCF) and precursor (mesophase pitch (MP)) thereof |
| CN112831335A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-25 | 中国石油大学(华东) | 一种重油制备中间相沥青和中间相炭微球的方法 |
| CN112852464A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 中国石油大学(华东) | 一种可纺中间相沥青和高性能沥青基碳纤维制备用原料油的预处理方法 |
| CN114763480A (zh) * | 2021-01-13 | 2022-07-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| CN114763480B (zh) * | 2021-01-13 | 2024-03-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种中间相沥青及其制备方法和应用 |
| CN113862017A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-31 | 中国石油大学(华东) | 一种溶剂化中间相沥青及其制备方法、高性能沥青基碳纤维及其制备方法 |
| CN114940918A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-26 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种加氢尾油制备的中间相沥青及其方法 |
| CN114940918B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-02-27 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种加氢尾油制备的中间相沥青及其方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108728147A (zh) | 一种重油快速热解预处理—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 | |
| CN103205271B (zh) | 高温煤焦油加氢生产中间相沥青的方法 | |
| CN106544758B (zh) | 一种高模量沥青基碳纤维的制备方法 | |
| US11149361B1 (en) | Preparation methods of high modulus carbon fiber (HMCF) and precursor (mesophase pitch (MP)) thereof | |
| CN106435840B (zh) | 一种沥青基碳纤维的制备方法 | |
| CN109181733B (zh) | 一种煤沥青制备可纺沥青的方法 | |
| CN103087745B (zh) | 一种利用煤焦油结合重相循环制备针状焦原料的工艺 | |
| CN110437862A (zh) | 一种中间相沥青焦的制备方法、中间相沥青焦、负极材料及锂电池 | |
| CN107189802A (zh) | 一种fcc油浆加氢改质‑分段热缩聚制备中间相沥青的方法 | |
| US5198101A (en) | Process for the production of mesophase pitch | |
| CN111575053B (zh) | 一种体积排阻分离-热缩聚制备中间相沥青的方法及其应用 | |
| CN108485694B (zh) | 一种共碳化法制备优质中间相沥青的方法 | |
| WO2020191403A1 (en) | High-yield pitch synthesis process for producing carbon fiber using low-severity direct coal liquefaction | |
| CN107312561A (zh) | 一种fcc澄清油加氢改质‑共炭化制备中间相沥青的方法 | |
| CN108611113B (zh) | 一种深度氧化—催化缩聚制备中间相沥青及碳纤维的方法 | |
| EP0063052B1 (en) | Starting pitches for carbon fibers | |
| KR101543534B1 (ko) | 탄소 섬유용 피치의 제조 방법 | |
| US4460455A (en) | Process for producing pitch for using as raw material for carbon fibers | |
| US4904371A (en) | Process for the production of mesophase pitch | |
| EP0072573B1 (en) | Process for producing pitch for use as raw material for carbon fibers and carbon fibers produced from the pitch | |
| CN114381292B (zh) | 一种可纺中间相沥青的制备方法 | |
| CN113862033B (zh) | 一种流化焦化和延迟焦化组合制备低热膨胀系数针状焦的方法 | |
| CN112574770B (zh) | 一种优质煤系针状焦的制备方法 | |
| JPH0148312B2 (zh) | ||
| JPH0148314B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181102 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |