KR101646845B1 - 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법 - Google Patents

탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101646845B1
KR101646845B1 KR1020140170587A KR20140170587A KR101646845B1 KR 101646845 B1 KR101646845 B1 KR 101646845B1 KR 1020140170587 A KR1020140170587 A KR 1020140170587A KR 20140170587 A KR20140170587 A KR 20140170587A KR 101646845 B1 KR101646845 B1 KR 101646845B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solvent
raw material
high purity
pitch
producing
Prior art date
Application number
KR1020140170587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160066632A (ko
Inventor
이주형
송영석
권대룡
표상희
Original Assignee
오씨아이 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오씨아이 주식회사 filed Critical 오씨아이 주식회사
Priority to KR1020140170587A priority Critical patent/KR101646845B1/ko
Publication of KR20160066632A publication Critical patent/KR20160066632A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646845B1 publication Critical patent/KR101646845B1/ko

Links

Images

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
    • C10C3/02—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/10—Centrifuges combined with other apparatus, e.g. electrostatic separators; Sets or systems of several centrifuges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular 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
    • D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
    • D01F9/15—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues from coal pitch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)

Abstract

콜타르계 원료 물질과 불용분 응집성을 갖는 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물에 상기 용매의 응집성을 촉진하는 고분자 응집제를 첨가하고 고르게 분산되도록 교반하는 단계; 상기 교반된 혼합물에서 원심분리법 또는 디칸팅(decanting)법으로 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분과 불용분이 포함된 슬러지 부분을 분리하는 단계; 및 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분에서 증류를 통해 상기 용매를 제거하고 고순도 피치를 얻는 단계;를 포함하는 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법을 제공한다.

Description

탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법{HIGHLY EFFICIENT METHOD FOR MANUFACTURING PITCH AS CARBONACEOUS RAW MATERIAL}
탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 관한 것이다.
콜타르, 카본블랙 원료유, 콜타르피치 등으로부터 불용성 물질을 제거하는 방법으로 여과법의 방법이 소개되었지만, 여과법은 과량의 용매를 사용하며, 여과 속도가 느리고, 로딩 등의 문제로 실용적으로 사용되지 않고 일반적으로 정치침강법에 의해 불용분을 제거한다.
종래의 정치침강법에 의한 고순도 피치 제조 기술은 불용분이 제거된 양질의 피치를 생산하기 위해서 지방족계 용매 단독 사용 또는 지방족계 용매와 방향족계 용매와의 혼합 사용을 통해 불용분의 응집을 유도하였으나 용매 자체의 물성으로 인하여 불용분 제거 후 얻은 피치의 품질이 좋지 않거나 회수율이 적고, 공정을 복잡하게 하는 문제점을 가지고 있다 (일본특허 JP소52-028501, JP소52-078201, 미국특허 US4127472).
피치에서 디칸팅법 혹은 원심분리법으로 불용분을 제거하여 고순도 피치를 제조하는데 있어, 방향족계 용매를 사용할 경우에는 피치의 회수율을 높이고 베타레진 회수율을 높일 수 있는 장점이 있다. 이러한, 기존의 기술에서 퀴놀린 불용분 (QI)의 제거 효율을 향상시키기 위해서는 원심분리력을 높이거나 용매의 사용량을 늘려야 한다. 원심분리력을 높일 경우 장치의 운전비용이 증가하는 문제가 있고 용매의 사용량을 늘릴 경우에는 디칸터 및 원심분리기의 처리효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예는 원심분리법 또는 디칸팅법으로 콜타르 내에 함유된 불용성 물질인 퀴놀린 불용분 (QI)를 제거하여 고순도 피치를 제조할 때에, 사용되는 용매의 함량을 낮추면서도 효과적으로 퀴놀린 불용분을 제거하고, 아울러 피치 회수율을 80 중량% 이상으로 수득할 수 있는 고순도 피치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서,
콜타르계 원료 물질과 불용분 응집성을 갖는 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
상기 혼합물에 상기 용매의 응집성을 촉진하는 고분자 응집제를 첨가하고 고르게 분산되도록 교반하는 단계;
상기 교반된 혼합물에서 원심분리법 또는 디칸팅법으로 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분과 불용분이 포함된 슬러지 부분을 분리하는 단계; 및
불용분이 포함되지 않은 상등액 부분에서 증류를 통해 상기 용매를 제거하고 고순도 피치를 얻는 단계;
를 포함하는 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법을 제공한다.
상기 고분자 응집제는 상기 콜타르계 원료 물질 100 중량부 대비 0.01 내지 2 중량부로 사용할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 상기 유기계 고분자 응집제 및 상기 무기계 고분자 응집제를 0 : 10 내지 5 : 5의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 유기계 고분자 응집제는 양이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 폴리아크릴아마이드, 양쪽성 폴리아크릴아마이드, 비이온계 폴리아크릴아마이드, 양이온성 폴리아민, 음이온성 폴리아민, 양쪽성 폴리아민, 비이온계 폴리아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기계 고분자 응집제는 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리수산화염화규산알루미늄, 폴리수산화염화황산알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 용매는 치환 또는 비치환된 1개의 고리로 된 방향족 화합물 또는 이들의 1종 이상의 조합을 70 중량% 이상 포함하는 혼합 용매로서의 방향족계 불용분 응집성 용매이고, 상기 방향족 화합물이 치환된 경우는 상기 화합물의 적어도 하나의 수소 원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것이고, 상기 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성하는 경우를 포함할 수 있다.
상기 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀, 아닐린, 티오페놀(thiophenol), 클로로벤젠, 플루오로벤젠, 콜타르 증류과정에서 나오는 페놀 오일, 코크스 오븐 조경유(coke oven light oil) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 용매일 수 있다.
상기 용매는 상기 방향족계 불용분 응집성 용매를 제1 용매로 포함하고, 베타-레진과 피치에 대해 용해성을 갖는 제2 용매로 더 포함할 수 있다.
상기 제2 용매는:
치환 또는 비치환되고, 1개 또는 2개 이상의 방향족 고리를 포함하고, 상기 방향족 고리를 형성하는 1개 또는 2개의 탄소가 헤테로원자로 치환된 헤테로아릴이 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
치환 또는 비치환되고, 적어도 2개의 방향족 고리를 포함하는 아릴이 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
콜타르 증류 과정에서 나오는 i)나프탈렌유, ii)흡수유 (NSR, Wash Oil), iii)크레오소트 오일 및 iv)안트라센 오일 중에서 선택된 적어도 하나 이상;
중질유 열분해 부산물 오일 (delayed coker byproduct oil);
NMP (N-methyl pyrrolidone); 및
이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴이 치환되는 경우는 상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴의 적어도 하나의 수소원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것이고, 상기 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성하는 경우를 포함할 수 있다.
상기 제2 용매는 퀴놀린, 이소퀴놀린, 메틸나프탈렌, 피리딘, 흡수유, 나프탈렌유, 크레오소트 오일, 안트라센 오일, 중질유 열분해 부산물 오일 (delayed coker byproduct oil), NMP (N-methyl pyrrolidone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 방향족계 용매; N메틸 피롤리돈; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 용매는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 100:0 내지 40:60의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질 100 중량부를 기준으로 상기 용매 25 내지 250 중량부로 혼합할 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질과 상기 용매를 혼합하는 단계 및 원심분리법 또는 디칸팅법으로 혼합물을 분리하는 단계가 20 내지 150℃의 온도에서 이루어질 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질 및 상기 용매의 혼합물은 70℃에서 60cP 이하의 점도를 나타낼 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의하여 콜타르계 원료 물질로부터 불용분 및 용매를 제거하여 얻은 고순도 피치의 퀴놀린 불용분 함유량이 0.1 중량% 이하일 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 얻어진 고순도 피치의 회수율이 원료 물질 대비 80 중량% 이상일 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 용매의 사용량을 낮추면서도, 얻어진 원료용 피치는 퀴놀린 불용분 (QI) 함량이 낮고 피치 회수율이 높다. 그에 따라, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해서 고품위 탄소제품 원료용으로 우수한 피치를 경제적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고효율의 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법의 각 단계를 도시한 블록 다이어그램이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 별도의 정의가 없는 한, 둘 이상의 치환기가 연결되거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 결합되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 화합물 또는 치환기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 어떠한 알케닐기나 알키닐기를 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"; 또는 적어도 하나의 알케닐기 또는 알키닐기를 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"를 모두 포함하는 것을 의미한다. 상기 "알케닐기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 치환기를 의미하며, "알키닐기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 치환기를 의미한다. 상기 알킬기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기 등이 있다.
본 명세서에서 "방향족 화합물"은 환형 고리를 포함하는 화합물로서 고리의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 화합물을 의미한다. 구체적인 예로 아릴와 헤테로아릴이 있다.
"아릴(aryl)"은 단일고리 또는 융합고리 (즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 복수의 고리)를 포함한다.
"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴이 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 콜타르계 원료 물질과 불용분 응집성을 갖는 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물에 상기 용매의 응집성을 촉진하는 고분자 응집제를 첨가하고 고르게 분산되도록 교반하는 단계; 상기 교반된 혼합물에서 원심분리법 또는 디칸팅(decanting)법으로 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분과 불용분이 포함된 슬러지 부분을 분리하는 단계; 및 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분에서 증류를 통해 상기 용매를 제거하고 고순도 피치를 얻는 단계;를 포함하는 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법을 제공한다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해서 상기 콜타르계 원료 물질로부터 퀴놀린 불용분 (Quinoline Insoluble, QI)이라는 고체상 입자를 효과적으로 제거할 수 있어, 탄소 소재를 제조할 수 있는 원료용 피치를 제조할 수 있다.
탄소 섬유나 침상 코크스의 전구체로 사용되는 중간상 피치(mesophase picth)는 원료용 피치의 가열 처리 등을 통해 얻을 수 있지만, 이러한 원료용 피치는 퀴놀린에 녹지 않는, 이른바 퀴놀린 불용분이라는 고체입자와 회분(ash) 성분을 포함하고 있다.
크기가 약 0.2 내지 약 2.0㎛ 정도인 퀴놀린 불용분 (QI)은 약 2500G 내지 약 3,000G에서 운전하는 슈퍼디칸팅법에 의해서도 제거되지 않고 타르에 잔류할 수 있고, 그로부터 제조되는 코크스 및 탄소 제품의 물성에 영향을 줄 수 있다.
이들은 탄화 전구체인 메조페이스(mesophase) 구체의 표면에 붙어서 메조페이스의 성장 및 합체를 방해하여 이방성 조직의 성장을 억제한다. 그 결과 제조된 침상 코크스의 열팽창계수(CTE) 값이 올라가게 하거나, 탄소 섬유의 방사성, 강도, 탄성률에 악영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 침상 코크스나 탄소 섬유 등과 같은 탄소 소재의 제품을 제조하기 위해서는 콜타르나 콜타르피치와 같은 콜타르계 원료 물질로부터 회분 성분 이외에도 퀴놀린 불용분 함량을 최소화 할 필요가 있다.
베타-레진 성분은 탄화 전구체인 메조페이스 생성 및 성장에 도움이 되는 물질로 그 함량이 많을수록 메조페이스 생성 및 성장이 잘 된다.
일반적으로 전처리되지 않은 콜타르 피치 또는 카본블랙 원료유 (CBO) 등의 콜타르계 원료 물질 내의 베타-레진/QI 중량비는 최대 5 이하이다.
베타-레진을 많이 회수하거나 QI를 제거함에 의해 콜타르계 원료 물질의 베타-레진/QI 중량비를 높일 수 있는데, 이때 메조페이스 생성 및 성장에 유리한 피치를 얻을 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해서 상기 콜타르계 원료 물질로부터 퀴놀린 불용분 함량을 가능한 많이 제거하면서, 동시에 베타-레진 성분은 가능한 많이 회수할 수 있다. 또한 상기 방법으로 회수된 피치의 양은 원료 피치 대비 80 중량% 이상으로 회수할 수 있다.
그 결과, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해서 퀴놀린 불용분 함량을 최소화하면서 베타-레진 성분의 함량을 높일 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 콜타르 피치 또는 카본블랙 원료유 (CBO) 등의 콜타르계 원료 물질에 대하여 높은 베타-레진/QI 중량비를 갖는 고순도 피치를 제조하기에 적합한 방법이다.
상기 콜타르계 원료 물질로는 석탄의 건류 과정에서 부산물로 나오는 통상의 콜타르, 또는 이의 증류 등의 방법에 의해 필요 오일들을 제거한 카본블랙 원료유 (CBO), 콜타르피치 등을 포함할 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질에 먼저 불용분 응집성을 갖는 용매를 함께 혼합한다. 상기 용매는 불용분에 대하여 응집성을 갖는 방향족계 불용분 응집성 용매일 수 있다.
상기 용매는 방향족계 불용분 응집성 용매와 같이 상기 불용분 응집성을 갖는 용매로만 사용할 수 있고, 또는 상기 불용분 응집성을 갖는 용매를 제1 용매로 포함하고, 베타-레진과 피치에 대해 용해성을 갖는 제2 용매로 더 포함할 수 있다.
상기 제1 용매는 퀴놀린 불용분 응집성을 갖고, 상기 제2 용매는 베타-레진 및 피치 용해성을 가지기 때문에, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매와 혼합된 상기 콜타르계 원료 물질에서 퀴놀린 불용분을 응집시켜 제거가 용이하게 되고, 동시에 베타-레진의 회수율 및 피치 회수율을 높이게 된다.
상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는 단일 물질로 된 단일 용매, 또는 이러한 단일 물질을 조합한 혼합물로서의 혼합 용매를 사용할 수 있으며, 상업적으로 입수 가능한 제품을 사용할 수도 있다.
본 명세서에서, 단일 용매란 순도 약 95wt% 이상 단일 물질을 포함하는 것을 의미한다.
상기 혼합 용매는, 예를 들어, 콜타르 증류시 발생하는 혼합 오일로서, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌이 포함된 코크스 오븐 조경유(coke oven light oil)를 들 수 있다.
공정조건 및 원료 상태에 따라 다르지만 일반적인 콜타르 증류시 발생하는 오일들에 대해 간략히 설명하면, 나프탈렌유는 콜타르를 증류시 약 190 내지 약 250℃의 온도범위에서 나오는 오일로 주성분은 나프탈렌이고, 타르산, 인덴 등을 포함한다. 흡수유는 일반적으로 석탄가스에서 가스경유를 포집할 때에 사용하는 매체유로서 콜타르를 약 230 내지 약 305℃ 증류할 때 취득되는 오일을 말한다. 안트라센유는 콜타르를 통상 약 270℃ 이상에서 증류할 때 나오는 오일로 주성분은 안트라센, 페난트렌, 카바졸 등의 다환 방향족을 주성분으로 한다.
상기 방향족계 불용분 응집성 용매는, 구체적으로, 치환 또는 비치환된 1개의 고리로 된 방향족 화합물 또는 이들의 1종 이상의 조합을 70 중량% 이상 포함하는 혼합 용매일 수 있다. 상기 방향족 화합물이 치환된 경우는 상기 화합물의 적어도 하나의 수소 원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것이고, 상기 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성하는 경우를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 방향족계 불용분 응집성 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀, 아닐린, 티오페놀(thiophenol), 클로로벤젠, 플루오로벤젠, 콜타르 증류과정에서 나오는 페놀 오일, 코크스 오븐 조경유(coke oven light oil) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 용매일 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 제1 용매로서, 적어도 한 개 이상의 치환기를 갖는 단일환 아릴의 단일 용매를 사용할 수 있다. 상기 단일환 아릴은 적어도 하나의 수소원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 용매로서 단일 용매를 사용하는 경우, 수소원자가 알킬기로 치환된 알킬 방향족 화합물, 예를 들면 톨루엔, 자일렌이 바람직하며, 그 밖에 페놀, 아닐린, 티오페놀(thiophenol), 클로로벤젠, 플루오로벤젠 또는 크레졸 등일 수 있다. 단, 오쏘(ortho)-, 메타(meta)-, 파라(para)- 이성질체는 단일 물질로 본다. 예를 들어 o-자일렌 및 p-자일렌은 혼합하여 사용하는 경우 단일 물질로 된 단일 용매로 본다.
구체적으로, 상기 제2 용매는:
치환 또는 비치환되고, 1개 또는 2개 이상의 방향족 환을 포함하고, 상기 방향족 환을 형성하는 1개 또는 2개의 탄소가 헤테로원자로 치환된 헤테로아릴이 약 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
치환 또는 비치환되고, 적어도 2개의 방향족 환을 포함하는 아릴이 약 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
콜타르 증류 과정에서 나오는 i)나프탈렌유, ii)흡수유 (NSR, Wash Oil), iii)크레오소트 오일, 및 iv)안트라센 오일 중에서 선택된 적어도 하나 이상;
중질유 열분해 부산물 오일 (delayed coker byproduct oil);
NMP (N-methyl pyrrolidone); 등일 수 있고, 이들의 조합을 포함하는 혼합 용매를 사용할 수도 있다. 상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴이 치환되는 경우는 상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴의 적어도 하나의 수소원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 등의 치환기에 의해 치환된 것일 수 있고, 상기 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 제2 용매가 헤테로아릴이 약 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매인 경우, 상기 헤테로아릴은 헤테로원자로서 질소를 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 용매는 퀴놀린, 이소퀴놀린, 메틸나프탈렌, 피리딘, 흡수유, 나프탈렌유, 크레오소트 오일, 안트라센 오일, 중질유 열분해 부산물 오일, NMP 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 방향족계 용매; N메틸 피롤리돈 (N-methyl pyrrolidone, NMP); 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 용매가 치환기를 갖는 단일환 아릴의 제1 방향족계 단일 용매이고, 상기 제2 용매가 제2 방향족계 용매일 수 있다.
상기 제2 용매가 N메틸 피롤리돈 (NMP)인 경우를 제외한다면, 상기 제1 용매와 상기 제2 용매는 모두 방향족계 용매일 수 있고, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 상기 제1 방향족계 단일 용매 및 상기 제2 방향족계 용매를 함께 용매로서 사용하게 됨으로써 보다 퀴놀린 불용성 제거율을 높이면서 베타-레진 함량을 높일 수 있다.
상기 제2 용매로 사용될 수 있는 N메틸 피롤리돈 (NMP)은 방향족 용매는 아니지만 그와 동등한 베타-레진 및 피치 용해력을 가질 수 있어서 제2 용매로 사용이 가능하다.
구체적으로, 하기 표 1에 가능한 제1 용매 및 제2 용매의 조합의 예시를 나타냈다. 하기 표 1에 나타낸 용매조합은 본 발명의 일부 예에 지나지 않으며 실제적으로는 더욱 다양한 조합의 예가 가능하다.
구분 제1 용매 제2 용매
조합예 1 톨루엔 NMP
조합예 2 톨루엔 나프탈렌유
조합예 3 자일렌 퀴놀린
조합예 4 자일렌 크레오소트유
조합예 5 페놀 흡수유
조합예 6 페놀 메틸나프탈렌
조합예 7 티오페놀 안트라센오일
조합예 8 아닐린 피리딘
조합예 9 클로로벤젠 나프탈렌유
조합예 10 클로로벤젠 퀴놀린
또한, 상기 제1 용매 대 상기 제2 용매의 중량비는 약 100:0 내지 약 40:60 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 제1 용매는 베타-레진 및 퀴놀린 불용분과 타르 성분의 응집역할을 하고 제2 용매는 타르 내의 베타-레진을 녹이는 역할을 하므로 상기 제2 용매를 상기 범위를 초과하도록 너무 많은 양을 사용하게 되면 불용분의 응집을 방해해서 불용분 제거가 덜 효과적일 수 있다.
상기 제1 용매와 상기 제2 용매의 총합 사용량은 상기 콜타르계 원료 물질의 함량 및 상기 콜타르계 원료 물질의 연화점에 따라 적당량이 달라지며, 상기 혼합비 범위 내로 총합 용매의 사용량을 결정하여 적절히 퀴놀린 불용분 (QI)의 제거 효과를 얻고, 회수되는 피치의 양을 높여 베타-레진 회수율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 과량의 용매를 사용하지 않으므로 증류 및 회수 공정 상의 어려움을 완화시킬 수 있다.
이어서, 콜타르계 원료 물질과 용매를 혼합한 상기 혼합물에 고분자 응집제를 첨가하고, 교반하여 고르게 분산시킨다.
상기 고분자 응집제는 콜타르계 원료 물질 안의 베타-레진 성분에 고체상의 불용성 입자들이 보다 잘 접착하여 응집되도록 돕는 기능을 한다.
고순도 피치를 제조함에 있어서, 퀴놀린 불용분(QI)의 제거 효율을 보다 향상시키기 위해서는 원심분리력을 높이거나 용매의 사용량을 늘려야 한다. 원심분리력을 높일 경우 장치의 운전비용이 증가하는 문제가 있고 용매의 사용량을 늘릴 경우에는 디칸터 및 원심분리기의 처리용량이 낮아질 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 상기 고분자 응집제를 사용함으로써, 원심분리력을 높이지 않고, 또는 용매의 사용량을 늘리지 않으면서도, 퀴놀린 불용분(QI)의 제거 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 용매는 상기 콜타르계 원료 물질 100 중량부를 기준으로 상기 용매 25 내지 250 중량부, 구체적으로 25 내지 100 중량부로 사용할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 상기 콜타르계 원료 물질 100 중량부 대비 0.01 내지 2 중량부로 사용할 수 있다. 상기 함량 범위의 고분자 응집제를 사용함으로써, 용매의 사용량을 높이지 않으면서도 또한, 원심분리력을 높이지 않으면서도 퀴놀린 불용분(QI)의 제거 효과를 높일 수 있다. 상기 함량 범위를 초과하여 과량으로 고분자 응집제를 사용할 경우, 피치 내에 응집제에서 유래한 불순물이 잔류할 우려가 발생할 수 있다.
상기 고분자 응집제는, 구체적으로, 유기계 고분자 응집제, 무기계 고분자 응집제 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 유기계 고분자 응집제는, 예를 들면, 양이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 폴리아크릴아마이드, 양쪽성 폴리아크릴아마이드, 비이온계 폴리아크릴아마이드, 양이온성 폴리아민, 음이온성 폴리아민, 양쪽성 폴리아민, 비이온계 폴리아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기계 고분자 응집제는, 예를 들면, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리수산화염화규산알루미늄, 폴리수산화염화황산알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 유기계 고분자 응집제 보다는 무기계 고분자 응집제를 고 함량으로 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 이는, 무기계 고분자 응집제는 직접적으로 퀴놀린 불용분(QI)을 제거하는 작용을 하고, 유기계 고분자 응집제는 퀴놀린 불용분(QI)을 직접적으로 제거하는 작용 보다는 무기계 고분자 응집제를 잘 분산시키는 보조적인 역할을 주로 하게 되기 때문이다.
일 구현예에서, 상기 고분자 응집제는 상기 유기계 고분자 응집제 및 상기 무기계 고분자 응집제를 0 : 10 내지 5 : 5의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질과 상기 용매는 약 20 내지 약 150 ℃의 온도 범위에서 혼합할 수 있다.
상기 콜타르계 원료 물질과 상기 용매의 혼합 시 온도가 높으면 높을수록 용액의 점도가 떨어지므로 얻고자 하는 효과가 좋아지며, 예를 들어, 상기 콜타르계 원료 물질, 상기 용매와 고분자 응집제의 혼합물은 70℃에서 약 60cP 이하, 구체적으로 약 1cP 내지 약 60cP의 점도를 나타낼 수 있다.
전술한 중량비로 혼합하여 상기 혼합물이 상기 범위의 점도를 갖도록 할 수 있고, 상기 범위의 점도를 가지면 원심분리시 상등액과 슬러지가 용이하게 분리되는 이점이 있다.
상기 콜타르계 원료 물질, 상기 용매의 혼합 시간에 대한 제한은 균일하게 혼합되는 한 제한이 없으므로 혼합 효율에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
상기 균일하게 혼합된 혼합물 용액을 원심분리법 또는 디칸팅법에 의해 얻어지는 상등액을 취함으로써, 불용분을 제거할 수 있다.
상기 원심분리법 또는 디칸팅법 수행 시 온도는 용매가 증발되지 않는 한에서 높으면 높을수록 좋고, 예를 들어, 약 20 내지 약 150℃의 온도 범위에서 수행할 수 있다.
상기 원심분리법 수행 시 원심력은 약 1,500G 내지 약 10,000G으로 수행할 수 있고, 구체적으로, 약 2,000 내지 약 5,000G일 수 있다. 이러한 원심력 (G-force)의 값이 클수록 불용분 제거율이나 피치의 회수율 및 베타-레진 회수율이 높아지는 장점이 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 퀴놀린 불용분 (QI) 제거 효과가 우수하다. 예를 들어, 일 구현예에서, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 얻어진 결과적인 피치는 콜타르계 원료 물질에 함유된 퀴놀린 불용분 (QI)의 적어도 약 95중량% 이상을 제거할 수 있다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에서 콜타르계 원료 물질의 조합, 용매 및 공정 조건에 따라 불용분 (QI) 함량이 약 0.1 중량% 이하인 피치는 손쉽게 얻을 수 있고, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 약 0.05 중량% 이하인 피치, 또는 약 0.01 중량% 이하인 피치도 얻을 수 있다.
이와 같이 불용분 (QI) 함량이 약 0.1 중량% 이하인 피치는 물리적 결함이 되는 불용성 물질을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 이방성 구조의 성장을 억제시키는 요인이 없어 제조하고자 하는 탄소 제품, 예를 들어, 침상 코크스나 탄소 섬유의 물성에 좋은 영향을 끼친다.
또한, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에서 회수되는 양이 원료 대비 최소 80 중량% 이상 98 중량% 이하로서 경제성에서 유리하며, 회수되는 베타-레진의 양은 원료의 베타-레진 함량 대비 80 중량% 이상 98 중량%로 많은 양의 베타-레진의 회수가 가능하다. 회수되는 베타-레진의 양이 많으면 중간상 피치 형성에 이득이 된다.
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 얻은 원료용 피치를 사용하여 조직배열이 잘 된 낮은 열팽창계수 (CTE)를 갖는 인조 흑연용 침상 코크스와 양호한 방사성과, 고탄성, 고강도를 가진 탄소 섬유의 제조가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 측면에 따른 고효율의 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법의 각 단계를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1을 기초로 퀴놀린 불용분 (QI)이 제거된 피치 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 콜타르계 원료 물질에 용매를 가하고 혼합한다. 혼합물에 고분자 응집제를 첨가하고 고르게 분산되도록 교반 한다. 교반된 혼합물을 원심 분리법을 사용하여 불용분이 포함되지 않은 상등액과 불용분이 포함된 슬러지 부분으로 분리하고 분리 수득한 상등액에 대해 증류를 통해 용매를 제거하여 퀴놀린 불용분 (QI)을 실질적으로 포함하지 않는 고품위 탄소소재의 원료용 고순도 피치를 얻는다. 한편, 상등액 및 슬러지 부분의 용매를 증류시켜 회수하여 재순환시킴으로써 용매로 재사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니 된다.
(실시예)
실시예 1
퀴놀린 불용분 3.4wt%, 베타-레진 10.8wt%, 연화점이 38℃인 콜타르 피치 100 중량부 대비 자일렌 용매 40 중량부를 혼합하였다. 혼합 용매에 유기계 고분자 응집제인 폴리아민 클로라이드와 무기계 고분자 응집제인 폴리염화알루미늄이 중량비로 2:8로 포함된 고분자 응집제를 콜타르 피치 100 중량부 대비 0.05 중량부를 첨가한 후 60℃ 온도에서 기계적 교반기를 이용해 교반하였다.
이 용액을 60℃ 온도에서 원심력 3,500G로 설정된 원심분리기를 이용해 상등액과 슬러지로 분리한 후, 상등액 부분을 증류를 통해 자일렌 용매를 제거하였다.
획득된 고순도 피치의 회수율은 원료 콜타르 피치 대비 87wt%이며, 고순도 피치 내 퀴놀린 불용분은 0.017wt%, 베타레진함량은 7.1wt%을 나타내었다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 콜타르 피치 원료 100 중량부 대비 자일렌 용매 40 중량부를 혼합하였다. 혼합 용매에 유기계 고분자 응집제인 폴리아민 클로라이드와 무기계 고분자 응집제인 폴리염화알루미늄이 중량비로 2:8로 포함된 고분자 응집제를 콜타르 피치 100 중량부 대비 0.1 중량부를 첨가한 후 60℃ 온도에서 기계적 교반기를 이용해 교반하였다.
이 용액을 60℃ 온도에서 원심력 3,500G로 설정된 원심분리기를 이용해 상등액과 슬러지로 분리한 후, 상등액 부분을 증류를 통해 자일렌 용매를 제거하였다.
획득된 고순도 피치의 회수율은 원료 콜타르 피치 대비 86wt%이며, 고순도 피치 내 퀴놀린 불용분은 0.007wt%, 베타레진함량은 7.0wt%을 나타내었다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 콜타르 피치 원료 100 중량부 대비 자일렌 용매 40 중량부를 혼합하였다. 혼합 용매에 유기계 고분자 응집제인 비이온계 폴리아크릴아마이드와 무기계 고분자 응집제인 폴리황산알루미늄이 중량비로 1:9로 포함된 고분자 응집제를 콜타르 피치 100 중량부 대비 0.1 중량부를 첨가한 후 60℃ 온도에서 기계적 교반기를 이용해 교반하였다.
이 용액을 60℃ 온도에서 원심력 3,500G로 설정된 원심분리기를 이용해 상등액과 슬러지로 분리한 후, 상등액 부분을 증류를 통해 자일렌 용매를 제거하였다.
획득된 고순도 피치의 회수율은 원료 콜타르 피치 대비 86wt%이며, 고순도 피치 내 퀴놀린 불용분은 0.012wt%, 베타레진함량은 7.0wt%을 나타내었다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 콜타르 피치 원료 100 중량부 대비 자일렌 용매 40 중량부를 혼합하였다. 혼합 용매를 60℃ 온도에서 기계적 교반기를 이용해 교반하였다.
이 용액을 60℃ 온도에서 원심력 3,500G로 설정된 원심분리기를 이용해 상등액과 슬러지로 분리한 후, 상등액 부분을 증류를 통해 자일렌 용매를 제거하였다.
획득된 고순도 피치의 회수율은 원료 콜타르 피치 대비 88wt%이며, 고순도 피치 내 퀴놀린 불용분은 0.13wt%, 베타레진함량은 7.3wt%을 나타내었다.
하기 표 2에 실시예 1-3 및 비교예 1의 결과를 정리하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
원료 피치
 QI(wt%) 3.4 3.4 3.4 3.4
베타-레진(wt%) 10.8 10.8 10.8 10.8
유기계 고분자 응집제 (A) 폴리아민 클로라이드 폴리아민 클로라이드 비이온계 폴리아크릴아마이드 -
무기계 고분자 응집제 (B) 폴리염화 알루미늄 폴리염화 알루미늄 폴리황산알루미늄 -
A : B 무게비 2:8 2:8 1:9 -
원료 100 중량 대비 고분자 응집제 무게 0.05 0.1 0.1 -
고순도 피치 회수율 (wt%) 87 86 86 88
고순도 피치 QI(wt%) 0.017 0.007 0.012 0.13
베타-레진(wt%) 7.1 7.0 7.0 7.3
상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 따라 콜타르계 원료 물질인 피치에서 퀴놀린 불용분(QI)을 제거할 시에 고분자 응집제를 사용한 실시예 1, 2, 3의 경우 비교예 1과 비교하였을 때, 동일한 용매 사용 조건 및 원심분리 조건에서, 획득된 고순도 피치의 퀴놀린 불용분(QI) 함량이 적은 것을 알 수 있다.
고분자 응집제를 사용하지 않은 조건 (비교예1)에서는 QI 제거 효율을 높이기 위해서 용매의 사용량을 더욱 높여야 할 것이다. 반면, 실시예 1-3에서는, 고분자 응집제를 소량 첨가함으로 인해 용매의 함량을 높이지 않고서도 콜타르계 원료 안의 퀴놀린 불용분(QI) 제거 효율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법은 동일한 퀴놀린 불용분(QI) 제거 효율을 갖는 조건에서 용매의 사용량을 보다 줄임으로서 장치의 처리 용량을 높일 수 있어 경제적임을 확인할 수 있다.
실시예 1 대비하여 고분자 응집제의 양을 많이 사용한 실시예 2에서 퀴놀린 불용분(QI)의 제거 효율이 높아짐을 확인하였다.
상기 결과로부터, 상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 고순도 피치를 제조할 때에 고분자 응집제를 사용할 경우 동일 조건에서 퀴놀린 불용분(QI) 제거 효율을 크게 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 콜타르계 원료 물질 100 중량부와 불용분 응집성을 갖는 용매 25 내지 250 중량부를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
    상기 혼합물에 상기 용매의 응집성을 촉진하는 고분자 응집제를 첨가하고 고르게 분산되도록 교반하는 단계;
    상기 교반된 혼합물에서 원심분리법 또는 디칸팅(decanting)법으로 불용분이 포함되지 않은 상등액 부분과 불용분이 포함된 슬러지 부분을 분리하는 단계; 및
    불용분이 포함되지 않은 상등액 부분에서 증류를 통해 상기 용매를 제거하고 고순도 피치를 얻는 단계;
    를 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 상기 콜타르계 원료 물질 100 중량부 대비 0.01 내지 2 중량부로 사용하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 유기계 고분자 응집제 및 무기계 고분자 응집제를 0 : 10 내지 5 : 5의 중량비로 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기계 고분자 응집제는 양이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 폴리아크릴아마이드, 양쪽성 폴리아크릴아마이드, 비이온계 폴리아크릴아마이드, 양이온성 폴리아민, 음이온성 폴리아민, 양쪽성 폴리아민, 비이온계 폴리아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 무기계 고분자 응집제는 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리수산화염화규산알루미늄, 폴리수산화염화황산알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 치환 또는 비치환된 1개의 고리로 된 방향족 화합물 또는 이들의 2종 이상의 조합을 70 중량% 이상 포함하는 혼합 용매로서의 방향족계 불용분 응집성 용매이고, 상기 방향족 화합물이 치환된 경우는 상기 화합물의 적어도 하나의 수소 원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐 원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것이고, 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성하는 경우를 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀, 아닐린, 티오페놀(thiophenol), 클로로벤젠, 플루오로벤젠, 콜타르 증류과정에서 나오는 페놀 오일, 코크스 오븐 조경유(coke oven light oil) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 용매인
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 용매는 상기 방향족계 불용분 응집성 용매를 제1 용매로 포함하고, 베타-레진과 피치에 대해 용해성을 갖는 제2 용매로 더 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 용매는:
    치환 또는 비치환되고, 1개 또는 2개 이상의 방향족 고리를 포함하고, 상기 방향족 고리를 형성하는 1개 또는 2개의 탄소가 헤테로원자로 치환된 헤테로아릴이 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
    치환 또는 비치환되고, 적어도 2개의 방향족 고리를 포함하는 아릴이 70 중량% 이상 포함된 혼합 용매;
    콜타르 증류 과정에서 나오는 i)나프탈렌유, ii)흡수유 (NSR, Wash Oil), iii)크레오소트 오일 및 iv)안트라센 오일 중에서 선택된 적어도 하나 이상;
    중질유 열분해 부산물 오일 (delayed coker byproduct oil);
    NMP (N-methyl pyrrolidone); 및
    이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴이 치환되는 경우는 상기 헤테로아릴 또는 상기 아릴의 적어도 하나의 수소원자가 C1-C4 알킬기, 할로겐원자, -SH, -NH2, -OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기에 의해 치환된 것이고, 상기 둘 이상의 치환기가 융합하여 융합 고리를 형성하는 경우를 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 용매는 퀴놀린, 이소퀴놀린, 메틸나프탈렌, 피리딘, 흡수유, 나프탈렌유, 크레오소트 오일, 안트라센 오일, 중질유 열분해 부산물 오일 (delayed coker byproduct oil), NMP (N-methyl pyrrolidone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 방향족계 용매; N메틸 피롤리돈; 또는 이들의 조합을 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 용매는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 100:0 내지 40:60의 중량비로 포함하는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 콜타르계 원료 물질과 상기 용매를 혼합하는 단계 및 원심분리법 또는 디칸팅법으로 혼합물을 분리하는 단계가 20 내지 150℃의 온도에서 이루어지는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 콜타르계 원료 물질 및 상기 용매의 혼합물은 70℃에서 60cP 이하의 점도를 나타내는
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    불용분 및 용매를 제거하여 얻은 고순도 피치의 퀴놀린 불용분 함유량이 0.1 중량% 이하인
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법에 의해 얻어진 고순도 피치의 회수율이 원료 물질 대비 80 중량% 이상인
    탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법.
KR1020140170587A 2014-12-02 2014-12-02 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법 KR101646845B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140170587A KR101646845B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140170587A KR101646845B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160066632A KR20160066632A (ko) 2016-06-13
KR101646845B1 true KR101646845B1 (ko) 2016-08-16

Family

ID=56190966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140170587A KR101646845B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101646845B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110317623A (zh) * 2019-08-08 2019-10-11 平顶山东晟高科实业有限公司 一种从沥青中提取超细炭素材料的制备方法
CN111647419A (zh) * 2019-11-06 2020-09-11 宁夏银海鸿兴煤化工有限公司 一种中温沥青的生产方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110327645B (zh) * 2019-07-15 2021-07-30 莒南国泰化工有限公司 一种夹套式甲苯蒸馏釜
KR102433749B1 (ko) 2020-06-04 2022-08-19 주식회사 한솔케미칼 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102433738B1 (ko) * 2020-06-05 2022-08-19 주식회사 한솔케미칼 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102301644B1 (ko) * 2020-12-21 2021-09-10 주식회사 포스코 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT383726B (de) * 1984-09-13 1987-08-10 Koeflach Sportgeraete Gmbh Verfahren zur herstellung von polsterndem material fuer skischuhe, insbesondere fuer die herstellung von innenschuhen fuer skischuhe
JPH0733514B2 (ja) * 1987-07-29 1995-04-12 日本カ−ボン株式会社 メソフェ−ズピッチの製造法
KR20130030670A (ko) * 2011-09-19 2013-03-27 주식회사 에이치앤에이치 응집제를 사용한 그라핀옥사이드 생산 방법
KR101381050B1 (ko) * 2012-08-14 2014-04-14 오씨아이 주식회사 석탄 유래 탄소질 물질 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110317623A (zh) * 2019-08-08 2019-10-11 平顶山东晟高科实业有限公司 一种从沥青中提取超细炭素材料的制备方法
CN111647419A (zh) * 2019-11-06 2020-09-11 宁夏银海鸿兴煤化工有限公司 一种中温沥青的生产方法
CN111647419B (zh) * 2019-11-06 2021-06-11 宁夏银海鸿兴煤化工有限公司 一种中温沥青的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160066632A (ko) 2016-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101646845B1 (ko) 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법
KR101611046B1 (ko) 고효율의 탄소 소재 원료용 고순도 피치의 제조 방법
KR101645814B1 (ko) 탄소 소재 원료용 고순도 피치 및 그 제조 방법
KR101943784B1 (ko) 탄소 섬유의 제조 방법
CN101294090A (zh) 一种煤沥青的精制方法
JPS58185612A (ja) 楕円体状分子を有するメソフエ−スピツチとその製造法
JPH048472B2 (ko)
JPS61238885A (ja) 炭素製品製造用素原料の精製法
JPH0258596A (ja) 高性能炭素繊維製造用ピッチと汎用炭素繊維製造用ピッチの併産方法
CN102839008A (zh) 一种煤焦油软沥青的净化方法
US3761387A (en) Process for producing an electrode pitch which can be easily graphitized
KR101651945B1 (ko) 잔사유 유래 광학적 이방성 피치, 상기 피치 제조방법 및 상기 피치로 제조된 피치탄소섬유
KR102070167B1 (ko) 탄소 섬유 제조용 원료 피치
WO2018123371A1 (ja) 黒鉛の製造方法
JP2004285130A (ja) 含浸ピッチの製造方法
JPS61197688A (ja) 石炭系重質物の精製方法
JP2017095595A (ja) 炭素繊維製造用原料ピッチの製造方法
JPS58156023A (ja) 炭素繊維の製造方法
JPH0532494B2 (ko)
JPS5833910B2 (ja) 炭素材製造用ピツチの製造法
KR101466495B1 (ko) 향상된 물성을 가지는 석탄 피치 제조 방법
JPH10316972A (ja) ニードルコークスの製造方法
JPS5910717B2 (ja) 高級炭素材原料用重質油の製造法
JPH0791107B2 (ja) 高密度，高強度を有する等方性黒鉛材の製造方法
JP2000230178A (ja) メソフェーズ小球体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190619

Year of fee payment: 4