KR0146890B1 - Apparatus and method for manufacture of anisotropic pitch - Google Patents

Apparatus and method for manufacture of anisotropic pitch

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KR0146890B1
KR0146890B1 KR1019940038979A KR19940038979A KR0146890B1 KR 0146890 B1 KR0146890 B1 KR 0146890B1 KR 1019940038979 A KR1019940038979 A KR 1019940038979A KR 19940038979 A KR19940038979 A KR 19940038979A KR 0146890 B1 KR0146890 B1 KR 0146890B1
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홍익표
이규동
박양덕
이병희
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김만제
포항종합제철주식회사
신창식
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    • C10C3/002Working-up pitch, asphalt, bitumen by thermal means
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    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
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Abstract

본 발명은 1993년 특허출원제 16602호에서 제안된 이방성 핏치의 제조방법 및 그 장치를 보다 개선한 것으로서, 종래 방법 및 그 장치에 있어서는 불활성 가스를 취입하였음에 반하여, 본 발명에서는 불활성 가스 취입대신에 진공을 걸어줌으로써 반응기 내부에 축적되는 휘발성 물질을 효과적으로 제거하여 또한 상압 또는 불활성가스 취입시의 약간 가압된 상태에 비해 휘발성 물질들의 비점을 보다 낮춤으로써 단시간에 많은 양의 핏치를 제조할 수 있으며, 또한 불활성 가스를 사용하지 않으므로 종래방법 및 장치에 비해 경제적인 부담을 줄일수 있는, 그러한 이방성 핏치의 제조방법 및 장치이다.The present invention is an improvement of the manufacturing method and apparatus of the anisotropic pitch proposed in Patent Application No. 16602 in 1993. In the conventional method and apparatus, the inert gas is blown in the present invention. By applying a vacuum, a large amount of pitch can be produced in a short time by effectively removing the volatiles accumulated in the reactor and lowering the boiling point of the volatiles as compared to the slightly pressurized state at the time of normal pressure or inert gas blowing. It is a method and apparatus for producing such anisotropic pitches, which does not use an inert gas and can reduce the economic burden compared to conventional methods and apparatus.

Description

이방성 핏치의 제조방법Manufacturing method of anisotropic pitch

제1도는 1993년 특허출원 제 16602호에서 제안된 이방성 핏치제조장치로서,1 is an anisotropic pitch manufacturing apparatus proposed in Patent Application No. 16602 in 1993,

(a)는 2열의 스크류가 보이도록 절개한 단면도(a) is a cross-sectional view of cutting two rows of screws

(b)는 원료주입구등이 보이도록 절개한 단면도(b) is a cross-sectional view of the raw material inlet to be visible

제2도는 본 발명에 부합되는 이방성 핏치의 제조장치에 대한 개략도2 is a schematic view of an apparatus for producing anisotropic pitches in accordance with the present invention.

제3도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 핏치를 연마하고 그 단면을 편광하에서 현미경으로 관찰한 사진으로서,3 is a photograph of a pitch prepared by the method of the present invention and a cross section of the cross section under a polarized light.

(a)는 실시예 4의 방법에 의하여 제조된 것(a) is prepared by the method of Example 4

(b)는 실시예 5의 방법에 의하여 제조된 것이다.(b) is prepared by the method of Example 5.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1:원료핏치 주입구 2:가스배출구1: Raw material pitch inlet 2: Gas outlet

3:가스취입구 4,14:가열기3: gas inlet 4, 14: heater

4,15:스크류 6:반응물 배출구4,15: screw 6: reactant outlet

10:반응기 11:원료핏치주입구10: Reactor 11: Raw material pitch inlet

11':원료핏치투입정량펌프 16:반응물배출구11 ': Raw material pitch injection pump 16: Reactant outlet

16':배출된 반응물 저장조 17:진공조절수단16 ': exhaust reactant reservoir 17: vacuum control means

18:진공트랩 1 19:진공트랩 218: Vacuum trap 1 19: Vacuum trap 2

20:진공도 감지기 21:진공도 조절밸브20: Vacuum detector 21: Vacuum control valve

22:진공조절기 23:진공펌프22: vacuum regulator 23: vacuum pump

본 발명은 핏치를 원료로하여 이방성 핏치를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 혼련 압출기형 반응장치를 이용하여 균일한 메조페이스 함량을 갖는 이방성 핏치를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for producing an anisotropic pitch using a pitch as a raw material, and more particularly, to a method and apparatus for manufacturing an anisotropic pitch having a uniform mesophase content using a kneading extruder type reactor. will be.

핏치계 탄소섬유를 제조함에 있어서, 동방성 핏치를 사용할 경우에는 저강도의 범용 탄소섬유가 제조되는 반면, 이방성 핏치를 사용하여 제조된 탄소섬유는 고강도를 나타낼 뿐만 아니라 PAN섬유를 원료로 한 탄소섬유보다도 훨씬 높은 탄성율을 나타내게 된다. 이와같이, 이방성 핏치는 고탄성율의 탄소섬유의 원료로서 매우 유용한 것인바, 이러한 이방성 핏치를 어떻게 효과적으로 제조하느냐 하는것에 대하여 많은 연구가 행해지고 있다.In the production of pitch-based carbon fibers, low-strength general purpose carbon fibers are produced when isotropic pitch is used, whereas carbon fibers produced using anisotropic pitch not only exhibit high strength but also carbon fibers made from PAN fibers. It shows much higher modulus of elasticity than. As described above, since the anisotropic pitch is very useful as a raw material of high elastic modulus carbon fiber, much research has been conducted on how to effectively produce such anisotropic pitch.

이방성 핏치를 제조함에 있어, 공업적으로 사용가능한 연속적 열처리방법에 관한 것으로는 일본특개(소)58-134181호, 일본특개(소) 58-168687호, 일본특개(소)61-271392호 및 일본특개(평)1-213396호등이 소개되어져 있다.In the manufacture of anisotropic pitches, Japanese Patent Laid-Open No. 58-134181, Japanese Laid-Open No. 58-168687, Japanese Laid-Open No. 61-271392 and Japan Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-213396 is introduced.

그러나, 이러한 종래방법들의 공통적인 결점은 각 방법에 따라 일정한 제조용량이 결정되어 있으므로 한가지 방법에 의해서는 적은 용량에서 대용량까지의 다양한 요구에 응하기 어렵다는 점과, 저분자량 성분을 효과적으로 제거하는 수단이 제안되어 있지 않으므로 처리시간이 상당히 길게 요구된다는 점, 그리고 100% 이방성 핏치를 제조하지 않을 경우 균질의 핏치를 얻기가 대단히 어렵다는 점이다.However, the common drawbacks of these conventional methods are that since a certain manufacturing capacity is determined by each method, it is difficult to meet various demands from a small capacity to a large capacity by one method, and a means for effectively removing low molecular weight components is proposed. As a result, the processing time is considerably longer, and it is very difficult to obtain a homogeneous pitch without producing 100% anisotropic pitch.

실제로 탄소섬유 제조용으로 사용되는 전구핏치는 85-95% 정도의 이방성 함량을 갖는 핏치를 사용하므로 그 중에 혼재된 동방성 핏치가 가능한 한 균일할 필요가 있다. 만일 동방성 핏치가 편재되어 있을 경우에는 최종 탄소섬유의 물성이 저하되는 원인이 된다. 따라서, 저연화점을 갖는 균질의 메조페이스 핏치를 효과적으로 제조하려면 핏치의 열처리를 균일하게 행하여야 하며 국부 가열을 피하고 핏치의 반응기 중에서의 체류시간을 일정하게 하여야 한다. 그리고 반응기 중에서 액상 및 기상의 계면의 면적이 큰 것이 요구된다. 즉 열처리에 따라 생성되는 메조페이스질을 비메조페이스질과 연속적으로 혼합되게 하여야 하며 반응기 중의 핏치의 표면적을 가급적 넓게하여 원료 핏치중 이방성 조직으로 전환되지 않는 성분인 저분자량 성분을 효과적으로 제거할 필요가 있기 때문이다.In fact, the bulb pitch used for the production of carbon fiber uses a pitch having an anisotropy content of about 85-95%, so that the mixed isotropic pitch needs to be as uniform as possible. If the isotropic pitch is ubiquitous, it causes the physical properties of the final carbon fiber to deteriorate. Therefore, in order to effectively produce a homogeneous mesophase pitch having a low softening point, the pitch must be heat treated uniformly, local heating must be avoided, and the residence time of the pitch in the reactor must be constant. And the area of the interface of a liquid phase and a gaseous phase is large in a reactor. That is, the mesophase produced by the heat treatment should be mixed with the non-mesopaceous material continuously, and the surface area of the pitch in the reactor should be made as large as possible to effectively remove the low molecular weight component, which is a component that is not converted into anisotropic tissue in the raw material pitch. Because there is.

이러한 종래방법들의 문제점을 해소하고 나아가 보다 효과적으로 이방성 핏치를 제조하는 방법을 제공하기 위하여, 본 발명자는 1993년 특허출원 제 16602호에서 이방성 핏치의 제조방법 및 그 장치를 제안한 바 있는데, 이는 변형 패들(paddle)을 반응목적에 따라 조합한 2열의 스큐를 장치한 혼련 압출기형 핏치제조장치를 이용하여 일반 반응기에 비해 매우 큰 반응 표면적을 갖도록 하고 또한 패들의 조합에 따라 일정속도로 회전시킬 경우, 메조페이스질과 비메조페이스질이 매우 균일하게 혼합되면서 일정속도로 전방으로 진행되도록 제어함으로써 체류시간이 일정하도록 조절하여 원하는 메조페이스 함량을 갖는 균일한 핏치를 단시간의 반응에 의해 얻을 수 있는 장치 및 이 장치를 이용하여 불활성 가스를 일정한 비율로 취입하면서 반응시키는 이방성 핏치의 연속제조방법에 관한 것이었다.In order to solve the problems of the conventional methods and further provide a method for producing an anisotropic pitch more effectively, the present inventor proposed a method and apparatus for producing an anisotropic pitch in 1993 Patent Application No. 16602, which is a modified paddle ( When using a kneading extruder-pitch manufacturing apparatus equipped with two rows of skews in which paddles are combined according to the purpose of the reaction, they have a very large reaction surface area compared to a general reactor, and when rotating at a constant speed according to the combination of paddles, Apparatus and apparatus capable of obtaining a uniform pitch having a desired mesoface content by a short time reaction by controlling the residence time to be constant by controlling the flow of the vagina and the non-mesopaceous phase to be uniformly mixed and moving forward at a constant speed. Reacting while blowing inert gas at a constant rate using It was on a continuous manufacturing method of the Castle pitch.

제 1 도의 (a) 및 (b)는 1993년 특허출원제 16602호의 이방성 핏치 제조장치인 반응기의 단면도이다. 반응원료가 원료주입구(1)을 통하여 주입되면 가열기(4)에 의하여 일정온도로 가열되면서 스크류(5)에 의하여 반응을 배출구(6)쪽으로 이동된다.1 (a) and (b) are cross-sectional views of a reactor which is an anisotropic pitch manufacturing apparatus of 1993 Patent Application No. 16602. When the reaction raw material is injected through the raw material inlet 1, the reaction is moved to the outlet 6 by the screw 5 while being heated to a constant temperature by the heater 4.

이때 반응기 상부에 설치된 가스취입구(3)을 통하여 질소들의 불활성 가스가 취입되고 취입된 불활성 가스는 반응원료중의 저비점성분인 휘발성물질과 함께 가스배출구(2)을 통하여 외부로 배출된다.At this time, the inert gas of nitrogen is blown in through the gas inlet 3 installed in the upper part of the reactor, and the inert gas blown out is discharged to the outside through the gas outlet 2 together with the low boiling point component of the reaction raw material.

전술한 제 1도의 반응기는 균질의 이방성 핏치를 제조함에 있어서 매우 효과적인 것이긴 하지만, 불활성 가스를 다량 공급해야 한다는 점에 있어서 다소 경제적인 부담이 있었다.Although the reactor of FIG. 1 described above is very effective in producing a homogeneous anisotropic pitch, there has been a somewhat economic burden in terms of supplying a large amount of inert gas.

본 발명은 제 1 도의 반응기와 동일한 원리를 이용하는 것이긴 하지만, 보다 효과적으로 반응을 촉진시키기 위하여 불활성 가스를 취입하지 않고 진공을 걸어줌에 의해 반응기 내부에 축적되는 휘발성 물질을 효과적으로 제거하며 또한 상압 또는 불활성 가스 취입시의 약간 가압된 상태에 비해 휘발성 물질들의 비점을 보다 낮춤으로써 단시간에 많은 양의 핏치를 제조할 수 있으며, 또한 불활성 가스를 다량 취입하는 방법에 비해 불활성 가스를 사용하지 않으므로 경제적인 부담을 줄일수 있다는 잇점도 있다.Although the present invention uses the same principle as the reactor of FIG. 1, in order to promote the reaction more effectively, the volatiles accumulated in the reactor are effectively removed by applying a vacuum without blowing an inert gas, and the atmospheric pressure or inert By lowering the boiling point of the volatiles compared to the slightly pressurized state at the time of gas injection, a large amount of pitch can be manufactured in a short time, and it is economical because there is no inert gas compared to the method of blowing a large amount of inert gas. It also has the advantage of being reduced.

이와같이, 본 발명은 1993년 특허출원 제 16602호의 이방성 핏치 제조방법 및 그 장치를 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 불활성 가스를 사용하지 않음으로써 경제적 부담을 줄일뿐만 아니라, 보다 단시간에 많은 양의 핏치를 효과적으로 제조할 수 있는 장치 및 그 장치를 이용하여 이방성 핏치를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.As such, the present invention was devised to improve the method and apparatus for manufacturing the anisotropic pitch of Patent Application No. 16602 in 1993, and not only to reduce the economic burden by using an inert gas, but also to effectively produce a large amount of pitch in a short time. It is an object of the present invention to provide a device that can be manufactured and a method for producing an anisotropic pitch using the device.

이하 본 발명에 대하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명에서 사용되는 반응기는 1993년 특허출원 제 16602호에서 제안된 반응기(이하 종래반응기라 한다)와 거의 동일한 것이나, 본 발명의 장치는 제 2 도에서 보듯이 종래반응기에서의 불활성 가스 취입구 (3)을 폐쇄하고, 대신에 반응거 내부를 감압상태로 유지할 수 있도록 진공트랩(18,19) 진공도감지기(20), 진공도조절밸브(21), 진공조절기(22), 진공펌프(23) 등의 진공조절수단(17)을 설치하고, 또한 반응기 주입구(11)에서 반응물 저장조(16') 이르기까지 기밀을 유지할 수 있도록 한 것이다.The reactor used in the present invention is almost the same as the reactor proposed in 1993 Patent Application No. 16602 (hereinafter referred to as a conventional reactor), but the apparatus of the present invention, as shown in FIG. 3) to close the vacuum trap (18, 19), the vacuum sensor 20, the vacuum control valve 21, the vacuum regulator 22, the vacuum pump 23, etc. so as to maintain the inside of the reactor under reduced pressure instead. The vacuum control means 17 of the installation, and also to maintain the airtight from the reactor inlet 11 to the reactant reservoir 16 '.

즉, 본 발명은, 가열기(14)에 의하여 둘러싸여진 반응동체 내부에, 전동기와 연결된 스크류(15)가 장착되고, 반응동체 내부로 원료를 공급하기 위한 원료주입구(11)와 반응물질의 배출을 위한 반응물 배출구(16)가 설치된 반응기에 있어서, 원료주입구(11)에서 반응물 저장조(16')에 이르기까지 기밀을 유지할 수 있도록 함과 동시에 진공도를 조절할 수 있는 진공조절 수단을 설치한 것을 특징으로하는, 이방성 핏치의 제조 장치이다.That is, according to the present invention, a screw 15 connected to an electric motor is mounted in the reaction body surrounded by the heater 14, and the raw material inlet 11 and the discharge of the reactant material for supplying the raw material into the reaction body are installed. In the reactor in which the reactant discharge port 16 is installed, the vacuum control means for controlling the degree of vacuum while maintaining the airtightness from the raw material inlet 11 to the reactant reservoir 16 'is provided. And an anisotropic pitch production apparatus.

또한, 본 발명은 전술한 이방성 핏치의 제조장치를 이용하여 이방성 핏치를 제조하는 방법을 제공하는 것이기도 하다.The present invention also provides a method for producing an anisotropic pitch using the apparatus for producing an anisotropic pitch described above.

이방성 핏치를 제조함에 있어서는 원료인 핏치를 반응기에 주입하기 전에 1차 퀴놀린 불용성분 및 기타 이물질을 제거하는 전처리가 필요하다.Anisotropic pitches require pretreatment to remove primary quinoline insolubles and other foreign matter before injecting the pitch, a raw material, into the reactor.

1차 퀴놀린 불용성분 및 기타 이물질들은 열처리에 의해 메조페이스 핏치인 이방성핏치로 전환이 불가능하며, 이방성 핏치중에 잔류할 경우 탄소섬유등의 원료로 사용하기 위한 용융 방사시에 단사의 원인이 되며 탄화시에 균열의 원인이되고 또한 최종 탄소섬유의 물성저하의 원인이 되기때문에 이러한 물질들을 사전에 제거하는 것이 반드시 필요하다.Primary quinoline insolubles and other foreign matters cannot be converted to anisotropic pitches, which are mesophase pitches, by heat treatment.If they remain in anisotropic pitches, they cause single yarns during melt spinning for use as raw materials such as carbon fibers. It is essential to remove these materials beforehand because they cause cracks and cause deterioration of the final carbon fiber properties.

본 발명의 이방성 핏치 제조방법은, 사전처리된 원료핏치를 용융시킨후, 이를 330-450℃로 가열된 반응기(10)에 0.002-0.1㎤/분㎠ 속도로 주입시키고, 이때 반응기 내부의 진공도를 30-380㎜Hg로 하면서, 반응기(10)내부의 스크류(15)를 하한치 2rpm, 상한치 [ 0.06rpm/㎠ × 반응표면적 ] 으로 한 회전속도로 회전시켜 주입된 원료핏치를 교반하여 반응물을 배출시키는 것을 특징으로 하는 것이다.In the anisotropic pitch manufacturing method of the present invention, after melt the pre-treated raw pitch, it is injected into the reactor 10 heated to 330-450 ℃ at a rate of 0.002-0.1 cm 3 / min 2, wherein the degree of vacuum inside the reactor While maintaining the 30-380 mmHg, the screw 15 inside the reactor 10 is rotated at a rotational speed of 2 rpm at the lower limit and an upper limit [0.06 rpm / cm 2 × reaction surface area] to stir the injected raw material pitch to discharge the reactants. It is characterized by.

본 발명에 있어 상기 반응기의 내부온도 즉, 반응온도를 330-450℃로 제한하는 이유는 반응온도가 330℃이하인 경우에는 반응표면적이 넓거나 진공도가 높더라도 단시간에 휘발성분을 효과적으로 제거하기가 어려우며 반응에 장시간을 요하므로서 우수한 품질의 이방성 핏치 제조가 어려우며 450℃이상인 경우에는 진공도가 낮아도 급격한 열분해에 의해 코크스화가 일어나므로 반응기내에 코크스형태로 부착되어 반응이 더이상 불가능하게되며 제조된 반응물도 이미 핏치로서의 용도로 이용할 수 없는 코크스에 가까운 제품에 제조되기 때문이다.In the present invention, the reason for limiting the internal temperature of the reactor, that is, the reaction temperature to 330-450 ° C. is that when the reaction temperature is 330 ° C. or less, it is difficult to effectively remove volatile components in a short time even if the reaction surface area is high or the vacuum degree is high. It is difficult to manufacture an anisotropic pitch of good quality because it requires a long time for the reaction, and if it is above 450 ° C, coke is formed due to rapid pyrolysis even if the vacuum degree is low. It is because it is manufactured in a product close to coke which cannot be used for a purpose.

또한 본 발명에 있어서 스크류의 회전속도를 하한값은 2rpm 으로 하고 상한값은 0.06rpm/㎠ 의 반응표면적당 회전속도에 의해 구해진 회전속도 즉, (0.06rpm/㎠ × 반응표면적)으로 제한하는 이유는 그 회전속도가 2rpm이하인 경우에는 원료핏치가 스크류회전에 의한 반응물에 스크류 표면에 양호하게 분산 부착되지 않으므로 반응기 하부에 체류되어 반응이 효과적으로 일어나지 않으며, 또한 패들의 윗부분에 부착된 원료핏치는 얇게 부착되게 되므로 반응조건에 따라서 코크스화될 가능성이 있으며 반응표면 적당 스크류의 회전속도가 0.06rpm/㎠ 이상인 경우에는 반응물이 너무 빨리 배출되게 되므로 반응시간이 짧으므로 고온에서 반응되게 되더라도 반응온도에 도달하지 못하고 배출될 가능성이 있기 때문이다.In the present invention, the lower limit of the rotational speed of the screw is 2 rpm and the upper limit is the rotational speed obtained by the rotational speed per reaction surface area of 0.06 rpm / cm 2, that is, (0.06 rpm / cm 2 × reaction surface area). If the speed is 2rpm or less, since the pitch of the raw material does not adhere to the reactant by screw rotation well on the surface of the screw, the reaction does not occur effectively because it stays in the lower part of the reactor, and the raw material pitch attached to the upper part of the paddle becomes thinly attached. Depending on the conditions, there is a possibility of coking, and if the proper rotational speed of the reaction surface screw is 0.06rpm / ㎠ or more, the reactant is discharged too fast, so the reaction time is short. Because of this.

또한, 본 발명에 있어 원료핏치의 공급속도를 0.002-0.1㎤/분㎠(반응표면적당 공급속도로)으로 제한하는 이유는 공급속도가 0.002㎤/분㎠이하인 경우에는 반응물증 패들의 표면에 얇게 부착되어 쉽게 이송되지 못하는 부분이 발생하여 코크스화될 가능성이 높으며, 0.1㎤/분㎠이상인 경우에는 진공도를 높게 유지하더라도 반응시간이 아주 짧게 되어 반응동체의 반응온도까지 승온되기 전에 배출되며, 반응물이 반응동체의 내부공간을 점유하는 비율이 높아지므로 휘발성분의 발생이 곤란하므로 효과적으로 제거되기가 곤란하기 때문이다.In addition, in the present invention, the feed rate of the raw material pitch is limited to 0.002-0.1 cm 3 / min 2 (at a feed rate per reaction surface area) when the feed rate is 0.002 cm 3 / min 2 or less. It is highly likely to coke due to the part that is not easily transferred and attached.In case of 0.1cm3 / min2 or more, the reaction time is very short even if the vacuum is kept high and is discharged before the reaction temperature of the reaction body is raised. This is because the ratio of occupying the inner space of the reaction body becomes high, and thus it is difficult to effectively remove volatile components.

또한, 본 발명에 있어서 진공도를 30-380㎜Hg로 제한하는 이유는 30㎜Hg보다 낮은 압력으로 유지될 경우, 저분자량 성분의 비점저하가 크게 일어나 반응이 지나치게 빨리 진행되어 반응패들에 부착되게 됨으로서 코크스화를 일으킬 우려가 있으며, 반응물이 반응물 배출구를 통하여 잘 배출되지 않고 휘발성분 배출구로 배출될 우려가 있기 때문이며 380㎜Hg보다 높고 압력으로 유지될 경우 휘발성분이 효과적으로 배출되지 않아 반응이 잘 진행되지 않기 때문이다.In addition, in the present invention, the reason for limiting the vacuum degree to 30-380 mmHg is that, when the pressure is maintained at a pressure lower than 30 mmHg, the lowering of the low molecular weight component occurs, causing the reaction to proceed too quickly to adhere to the reaction paddle. This may cause coking, and the reactant may not be discharged well through the reactant outlet, but may be discharged to the volatile outlet. If it is maintained at a pressure higher than 380 mmH and the pressure is maintained, the reaction may not proceed efficiently. Because it does not.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

회전지름 25㎜, 폭 15㎜인 이송형 패들 5초-회전지름 25㎜, 폭 12.5㎜인 이송혼합형 패들 7조-회전지름 25㎜, 폭 12.5㎜인 혼합형 패들 10조-동일 이송혼합형 7조를 차례로 조합한 구성으로 하여 동체 및 2열 패들의 길이가 425㎜, 표면적의 합이 약 505㎠으로 하고 유효반응 체적을 약 169㎤으로 한 반응기 온도를 420℃로 유지시키고 분당 5회전의 속도로 회전시키면서 약 300℃로 예열된 원료핏치를 분당 10㏄의 속도로 유입시켰다. 이때의 진공도는 500㎜Hg를 유지하였다. 사용한 원료핏치는 정제된 연화점 121℃의 몰타로 핏치를 사용하였다. 반응기내에서의 핏치의 체류시간은 약 5분 정도이었다. 그 결과 연화점 148℃의 동방성 핏치가 제조되었으며 이때의 잔유물 수율은 중량비 85% 이었다.5 millimeters of feed paddles with 25mm rotation diameter and 15mm width-7 tanks with mixed feed paddles with 25mm rotation diameter and 12.5mm width-10 tanks with mixed feed paddles with 25mm rotation diameter and 12.5mm width-7 tanks with same feed blend Combinations were made in sequence, keeping the reactor temperature at 420 ° C and rotating at a rate of 5 revolutions per minute with the length of the fuselage and the second row paddles being 425 mm, the sum of the surface areas being approximately 505 cm 2, and the effective reaction volume being approximately 169 cm 3. While feeding the raw material pitch preheated to about 300 ℃ at a rate of 10 kPa per minute. The vacuum degree at this time maintained 500 mmHg. The raw material pitch used was a pitch of Malta with a purified softening point of 121 ° C. The residence time of the pitch in the reactor was about 5 minutes. As a result, an isotropic pitch of 148 ° C. was produced, and the residue yield was 85% by weight.

[실시예 2]Example 2

실시예 1과 동일조합의 반응기에서 온도를 430℃로 유지시키고 분당 5회전의 속도로 회전시키면서 약 300℃로 예열된 원료핏치를 분당 5㏄의 속도로 유입시켰으며, 이때 진공도는 200㎜Hg를 유지하였다. 원료 핏치는 실시예 1과 동일한 것을 사용하였으며 반응기내에서의 핏치의 체류시간은 약 5분 정도이었다. 그 결과 연화점 168℃의 약 2vol% 정도의 메조페이스 함량을 갖는 이방성 핏치가 제조되었으며 이때의 잔유물 수율은 중량비 76% 이었다.In a reactor of the same combination as in Example 1, the raw material pitch preheated to about 300 ° C. was introduced at a rate of 5 kW per minute while maintaining the temperature at 430 ° C. and rotating at a rate of 5 revolutions per minute, wherein the vacuum degree was 200 mmHg. Maintained. The pitch of the raw material was the same as in Example 1, and the residence time of the pitch in the reactor was about 5 minutes. As a result, an anisotropic pitch having a mesophase content of about 2 vol% at a softening point of 168 ° C. was prepared, and the residue yield was 76% by weight.

[실시예 3]Example 3

실시예 1의 패들 조합조건하에서 반응기 온도를 420℃로 유지시키고 분당 5회전의 속도로 회전시키면서 약 300℃로 예열된 원료핏치를 분당 5㏄의 속도로 유입시켰으며, 이때 진공도는 15㎜Hg를 유지하였다. 원료 핏치는 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다. 그 결과 제조된 핏치는 반응물 출구 이외에 저분자량 물질 배출구를 통하여 트랩으로 상당부분 배출되어 연속반응이 불가능하였으며 연화점이 불균일한 부분 이방성 핏치가 제조되었다.The raw material pitch preheated to about 300 ° C. was introduced at a rate of 5 kPa / min while maintaining the reactor temperature at 420 ° C. and rotating at a rate of 5 revolutions per minute under the paddle combination conditions of Example 1, wherein the vacuum degree was 15 mmHg. Maintained. The raw material pitch used the same thing as Example 1. As a result, the prepared pitch was discharged to a trap through the low molecular weight material outlet in addition to the reactant outlet, and continuous reaction was impossible, and a partial anisotropic pitch having a non-softening point was produced.

[실시예 4]Example 4

실시예 3과 같은 조건하에서 진공도만을 80㎜Hg로 유지하여 반응시켰다. 그 결과 제 3도(a)에 나타난 것과 같은 조직을 갖는 연화점 180℃의 약 10vol%정도의 균일한 메조페이스 함량 및 분포를 갖는 이방성 핏치가 제조되었으며 이 때의 잔유물 수율은 중량비 69%이었다.Under the same conditions as in Example 3, only the vacuum degree was maintained at 80 mmHg and reacted. As a result, an anisotropic pitch having a uniform mesophase content and distribution of about 10 vol% at a softening point of 180 ° C. having a structure as shown in FIG. 3 (a) was prepared, and the residue yield was 69% by weight.

[실시예 5]Example 5

실시예 1의 패들 조합을 갖는 반응기를 2대 직렬로 연결하여 동체 및 2열 스크류의 길이가 510㎜, 표면적의 합이 약 1010㎠으로 하고 유효반응 체적을 약 338㎤으로 한 반응기를 각각 430℃로 유지시키고 분당 5회전의 속도로 회전시키면서 약 300℃로 예열된 원료핏치를 분당 5㏄의 속도로 유입시켰다. 이때 각각의 반응기의 진공도를 50㎜Hg를 유지시켰다. 원료핏치는 실시예 1과 동일한 것으로 사용하였으며 반응기내에서의 핏치의 체류시간은 총 10분 정도이었다. 그결과 제 3도(b)와 같은 조직구조를 갖는 체적비 약 80% 정도의 메조페이스 함량과 균일한 분포의 액정소구체를 포함하는 이방성 핏치가 제조되었으며, 이때의 잔유물 수율은 중량비 57%이었다.The reactors having the paddle combinations of Example 1 were connected in series so that the reactor and the row two screws had a length of 510 mm and a surface area of about 1010 cm 2 and an effective reaction volume of about 338 cm 3 respectively. The feed pitch preheated to about 300 ° C. was introduced at a rate of 5 kPa / min while rotating at a rate of 5 revolutions per minute. At this time, the vacuum degree of each reactor was maintained at 50 mmHg. The raw material pitch was used in the same manner as in Example 1, and the residence time of the pitch in the reactor was about 10 minutes in total. As a result, an anisotropic pitch containing a mesophase content of about 80% by volume and a uniform distribution of liquid crystal globules having a tissue structure as shown in FIG. 3 (b) was prepared, and the residue yield was 57% by weight.

Claims (1)

사전처리된 원료핏치를 용융시킨 후, 이를 330-450℃로 가열된 반응기(10)에 0.002-0.1㎤/분㎠ 속도로 주입시키고, 이때 반응기 내부의 진공도를 30-380㎜Hg 로 하면서, 반응기 내부의 스크류(15)를 하한치 2rpm, 상한치 [0.06rpm/㎠ × 반응표면적]으로 한 회전속도로 회전시켜 주입된 원료핏치를 교반하여 반응물을 배출시키는 것을 특징으로 하는 이방성 핏치의 제조방법.After melting the pretreated raw material pitch, it is injected into the reactor 10 heated to 330-450 ° C. at a rate of 0.002-0.1 cm 3 / min 2, at which time the vacuum inside the reactor is 30-380 mmHg, The internal screw 15 is rotated at a rotational speed with a lower limit of 2 rpm and an upper limit of [0.06 rpm / cm 2 × reaction surface area] to stir the injected raw material pitch to discharge the reactants.
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