JPS62292884A - メゾフエイスの圧力沈降方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ この発明は炭素繊維及び他の炭素加工品の製造に適した
メゾフェイス　ピッチの製造に関する。

特にこの発明は熱ソーキングした重芳香族炭化水素原料
からメゾフェイス　ピッチを分離する改良沈降［５ｅｔ
Ｎ　ｉｎｏ］方法を指向するものである。

１従来技術］ 近年、炭素繊維に紡糸することができるメゾフェイス［
ｍｅｓｏｐｈａｓｅ　］を４０−１００パーセント含む
異方性ピッチを製造するため多くの努力がされてきた。

メゾフェイスを製造するーの方法はより濃密なメゾフェ
イス物質が形成される条件で重芳香族炭化水素原料を熱
ンーキング　［ｈｅａｔｓｏａｋｉｎｇ］する方法があ
る。熱ソーキング法の変形法には米国特許第４．２０９
，５００号［Ｃｈｗａｓｔ　ｉ　ａｋ　］に記載された
熱ソーキング間の原料に不活性気体のスバージ、又はス
パージと撹拌の組合せがある。

米国特許第４．３１７，８０９号［Ｌ　ｅｖｉｓ　ｅｔ
　ａｔ］には２メゾフ工イス先駆体物質を高圧力で熱ソ
ーキングし次いで常圧下で気体スバージと共に追加の熱
ソーキングすることが記載されている。

米国特許第４，４５４，０２０号［１ｚｕｒＡｉ　ｅｔ
　ａｔ］には。

メゾフェイス先駆体物質を熱ソーキングし１重異方性相
を分離し、更に分離部分を加熱することが記載されてい
る。

欧州特許出願公開筒４４，７１４号には、メゾフェイス
　ピッチの沈降が容易に起るように沸騰を止めるのに十
分に熱ソーキング物質を冷却することを包含するメゾフ
ェイス　ピッチ製造のための基本的熱ソーキング及び重
力分離方法が記載されている。

メゾフェイスの製造の熱ソーキング方法については他の
多くの変形方法が文献に現われている。

この発明は一般に、メゾフェイス形成原料を熱ソーキン
グしてメゾフェイスを形成しこうして形成したメゾフェ
イスを熱ソーキング原料から回収するいずれの方法にも
適用できる。特定のメゾフェイス−形成条件である温度
、熱ソーキング時間。

原料組成、気体スパージ、Ｉ！拌等は、先行技術におい
て広鞘囲に亙って開発されてきたが、これらはこの発明
の部分ではない、この発明は、メゾフェイスが形成され
る特定の条件に関係なくメゾフェイス−形成原料が熱ソ
ーキングされ、それからメゾフェイス　ピッチが回収さ
れる任意の方法に一般的に適用されるものであるからで
ある。

［発明の概要］ この発明によれば、熱ソーキングした物質に熱ソーキン
グ圧力より高い圧力を適用し、より密度の高いメゾフェ
イス物質を重力で沈降させ、より密度の低い熱ソーキン
グした物質から沈降物質を分離することにより熱ソーキ
ングしたメゾフェイス先駆体原料からメゾフェイス　ピ
ッチを回収する。

沈降温度は、熱ンーキング温度と同−又はより低くても
よいが、増大した粘度が沈降を妨げる程に低くてはなら
ない。

熱ソーキング工程において、原料は分解反応を受はメゾ
フェイス及び気体成分を含む他の成分を製造に導く、こ
の気体分解成分は、沈降が熱ソーキング温度又はその近
傍で・行われるときには、沈降工程の間に発生を続は沈
降する物質のＰｉｌ拌を生じる。

上記のＥＰＡ公開第４４，７１４号は、この問題を克服
するため沈降物質を通る気体の移動が沈降を妨害しない
程度に熱ソーキング物質を冷却し１分解からの気体の発
生及び物質の沸騰を減少させることを試みた。この技術
は温度が減少するにつれて粘度が増大し、沈降に要する
時間が増大する欠点を有している。

この発明によれば、増大した圧力が熱ソーキング物質に
適用され、沸騰を防ぐか又は減少させ溶液中に分解気体
成分を維持するに十分であり、粘度増大冷却工程を必要
とせずに沈降が起る。

この発明の目的は熱ソーキングメゾフェイス先駆体から
メゾフェイス　ピッチを容易に沈降させる方法を提供す
ることである。

更に、この発明の目的は熱ソーキングしたメゾフェイス
先駆体から分離するメゾフェイス　ピッチの一定の特性
を制御する方法を提供することにある。

この発明によって得られる上記及び他の目的及び効果は
以下の説明から明らかになるであろう。

［好ましい態様の説明コ ここで用いる「メゾフェイス」の語は、当業界で既知の
条件で重芳香族炭化水素原料を熱ソーキングして実質的
量の光学的異方性メゾフェイス物質を製造する方法の数
種の変形方法の任意の方法で形成される光学的異方性物
質をいう。

メゾフェイスの形成に適した重芳香族炭化水素原料は当
業界で既知であり、特に石油ピッチ、デカント　オイル
、熱タールが含まれる。

この発明の方法の基本的バッチ型方法は第１図に示しで
ある。タンク１０からの重芳香族炭化水素は適当な手段
［図示しない］で実質的量のメゾフェイスが形成される
まで加熱される熱ソーキング容器１２にポンプ送りされ
る。この加熱の全て又は一部の間、ライン１４からの不
活性スパージ気体が供給原料中をスバージされ軽炭化水
素成分を移動させより有効な熱移転を行なう、スバージ
気体はライン１６を通って出る。

熱ソーキングが終了したとき、スパージ気体流は停止し
、ソーキング　タンク１２をシールし１次いでソーキン
グ　タンク１２をシリンダ１８からの気体で内容物の沸
騰を防ぎ分解気体を溶液に保持するに十分の圧力に加圧
する。系が密閉され熱ソーキング物質を通る気体移動が
認められないので。

より密度の高いメゾフェイスがタンク１２の底に沈降し
メゾフェイス回収ライン２０を介して取出される。

この発明の基本的連続型の方法が第２図に示しである。

タンク３０からの原料は加熱器３２で加熱され蒸溜又は
フラッシュ塔３４に移る。塔底物はライン３６を通って
ソーキング　タンク３８に供給され。

スパージ気体はライン４０及び４２を介してソーキング
　タンク３８を通り得る。スパージ気体を用いない場合
、タンク３８からの蒸気はうイン４４を介して塔３４に
戻り得る。ソーキング　タンク３８はタンク３８中の原
料の均−Ｒ留時間をＶＦ！促するため内部隔壁［図示し
ないコ又は他の流制御手段を備えることができる。ソー
キング　タンク３８からの熱ソーキング物質はライン４
８を介して沈降タンク４６に通る。沈降タンク４６は適
当な滞留時間を確保し沈降メゾフェイスをメゾフェイス
回収ライン５０に向けるため内部機構［図示しないコを
も備えることができる。非メゾフェイス物質はライン５
２を介して沈降タンク４６から除くか、又はライン５４
を介してソーキング　タンク３８へ再循環することがで
きる。

沈降タンク４６の増大圧力は気体シリンダ５６からの気
体圧力で維持することができる。

２種の異なるメゾフェイス製品を回収するこの発明方法
のより精巧な連続型の方法は第３図に示しである。第３
図に示した系は＠２図の方法に似ているが、第１沈降タ
ンク４６からライン６２を今して非メゾフェイス物質が
供給される第２沈降タンク６０を備えている。第２沈降
タンク６０は通常第１沈降タンク４６より低い温度と圧
力に維持される。

タンク６０の圧力は気体シリンダ６４で制御され得。

未沈降物質は再循環ライン６６を介して加熱器３２に戻
すことができる。タンク６０からの沈降メゾフェイスは
ライン６８を介して回収される。第３図の要素は第２図
のものと共通で同様な参照番号を付しである。

温度は、異方性型芳香族ピッチ中のメゾフェイスの溶解
性の温度依存性が高いため加圧沈降における重要な因子
である。沈降温度が低下すると。

メゾフェイスの収量は増加するがその平均分子量は低下
する。適当な温度制御によって、２種の別個の型のメゾ
フェイス　ピッチ又はそのブレンドが単離される。ソー
キング温度又はその近傍における沈降はかなり融点が高
く、かなり凝集したメゾフェイス　ピッチを生じる。こ
の物％Ｌｔはとんど完全に異方性メゾフェイスを含む、
飽ｆＯ熱ソーキング原料の引続く冷却は高度凝集性の少
ない「新」低融点メゾフェイス　ピッチの沈澱及び沈降
を生じる。低融点メゾフェイス　ピッチは一般に５０−
９０重Ｍパーセント異方性物質である。

こうして、第３図に示した具体例は単一沈降工程操作で
は不可能なメゾフェイス製品の［適合（ｔａｉｌｏｒｉ
ｎｇ　）　Ｊを可能にする。

［実施例コ 例１ この例は第３図に示した方法を用いて性質の異なる２種
のメゾフェイス　ピッチ製品の製造を説明するものであ
る。

フラッシュ熱タール原料を約４６０℃に加熱し。

約３７５ｋＰａに保ったフラッシュ塔に通す、フラッシ
ュ塔底物［深フラッシュ熱タールコを約３７５ｋＰａ及
び約４４０℃に保った熱ソーキング　タンクに通す、熱
ソーキング　タンクにおける深フラッシュ熱タールのＲ
留時間は杓６時間である。熱ソーキングした熱タールは
ソーキングタンクから約６２０ｋＰａに保持した第１沈
降タンクに熱ソーキングｖＪＪＸを実質的に冷却するこ
となくポンプで送る。第１沈降タンクにおける滞留時間
は約１０分間である。増大圧力は実質的に沈降タンクに
おける沸騰を防ぎ、熱ソーキング物質の約３５容量パー
セントが「古Ｊメゾフェイスピッチとして沈降する。こ
れは融点が約４５０℃の本質的に１００パーセント異方
性物質である。

第１沈降タンクからの未沈降物質は３７５ｋＰａの圧力
及び約２５０℃の温度に保った第２沈降タンクに送る。

滞留時間は約２０分間である。約７５パーセントの異方
性物質を含み、融点が約２００℃である。第２沈降タン
クへの供給物の約５０パーセントの量の「新Ｊメゾフェ
イス　ピッチが回収される。第２沈降タンクからの未沈
降物質は加熱器供給に再循環する。

この例は、高融点メゾフェイスが増大圧力を用いること
によって熱ソーキング原料から迅速に沈降し、低融点メ
ゾフェイスは残存飽和熱ソーキング物質から沈澱させる
ことができることを示すものである。

この発明の変形及び態様には多くのものがあり。

メゾフェイス製造の当業者には明らかであろう。

方向性としては、原料ソーキング時間及び温度。

スバージ、攪拌、ソーキング原料の冷却１等の変更の影
響は多く知られている。３５０−４７５℃のソーキング
温度及び０．５−１２０時間のソーキング時間は一般に
はこの方法の実際的な限度であると考えられ、この範囲
内で短い時間が高限度の温度で一般には用いられる。Ｆ
Ｆ定の操業の条件は利用できる時間、原料特性、装置の
制限、所望の製品特性等の当業界で既知の因子によって
影響され得る。然しながら、先行技術は、熱ソーキング
　メゾフェイス含有原料に対する増大圧力によって迅速
沈降が影響を受は得ることを認識していないし、また、
増大沈降圧力の使用によって可能となったメゾフェイス
の迅速初期沈降が低融点のような特定の所望の特性を有
するメゾフェイスピッチの！！！ｉ造を可能にすること
を、１１していない。

この発明の全ての態様に浸透している本質的新規な特徴
は、原料が熱ソーキングされる圧力より高い初期沈降圧
力を使用することである。熱ソーキング圧力は大気圧よ
り高くても低くてもまた等しくてもよいが、沈降圧力は
ソーキング　タンク内の沸騰を遅らせるか又は除き、か
つ、ソーキング終了後の分解によって発生する気体を溶
液中に保つように充分ソーキング圧力より高いことが必
要である。ソーキング圧力の上３０ｋＰａのように低い
圧力が有効である場合もあるし、他の場合にはソーキン
グ圧力より２ＭＰａ高いような圧力を用いることが望ま
しいこともあり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のバッチ型方法を示す図式的フローチ
ャートである。第２図はこの発明の連続型方法を示す図
式的）Ｏ−チャートである。第３図はこの発明の他の連
続型方法を示す図式的フローチャートである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）重芳香族炭化水素原料を原料の実質的部分が光学
   的異方性物質に変換されるまで熱ソーキングし、メゾフ
   ェイスピッチ重力沈降によって熱ソーキング物質を回収
   するメゾフェイスピッチ製造方法において、 該熱ソーキング物質を、メゾフェイスピッチの回収前に
   、熱ソーキングが行われることによって熱ソーキング物
   質の沸騰が減少させられる圧力より高い圧力に付し、沈
   降の間の熱ソーキング物質の分解で生成する気体が実質
   的に溶液中に維持されメゾフェイスピッチの沈降を向上
   させる改良方法。
2. （２）該熱ソーキング物質が熱ソーキング容器に保持さ
   れ、該容器内の圧力がそれからの沈降メゾフェイスの回
   収前に高められる特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）該熱ソーキング物質を熱ソーキング容器から該熱
   ソーキング容器より高い圧力に維持された沈降容器に移
   し、メゾフェイスピッチを該沈降容器から回収する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）該沈降容器内の残存熱ソーキング物質を、それか
   らのメゾフェイスピッチ回収後、該熱ソーキング容器に
   戻し更に熱ソーキングする特許請求の範囲第３項記載の
   方法。
5. （５）該沈降容器内の残存熱ソーキング物質を、それか
   らのメゾフェイスピッチの回収後に、追加の沈降メゾフ
   ェイスピッチを回収する第二沈降容器に移す特許請求の
   範囲第３項記載の方法。
6. （６）次の工程： （ａ）重芳香族炭化水素原料を３５０− ４７５℃の温度に０．５−１２０時間の間第一圧力下に
   おいて該原料の実質的部分がメゾフェイスピッチに変換
   されるまで熱ソーキングする工程、（ｂ）メゾフェイス
   ピッチを含有する該 熱ソーキング原料を第一圧力より高い圧力に付する工程
   。 （ｃ）メゾフェイスピッチを該熱ソーキ ング原料から沈降させる工程、及び、 （ｄ）該沈降メゾフェイスピッチを回収 する工程。 を包含するメゾフェイスピッチを製造する方法。