專利名稱：由高溫煤焦油或煤焦油瀝青的富碳殘渣制備增碳劑的方法
技術領域：
本發明涉及新型碳素材料領域，具體地，涉及一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳殘渣制備增碳劑的方法。
背景技術：
中國是世界焦炭生產大國，統計資料顯示2010年焦炭產量38800萬噸，占世界焦炭產量60%。煤焦油資源豐富，從煉焦煤氣中回收的煤焦油產量1800萬噸。中國高溫煤焦油加工技術路線基本是以焦油蒸餾加工輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、浙青的線路，產品數量單一。近年來，隨著30萬噸規模煤焦油加工項目的實施，其精制化學產品的數量不斷增加，但浙青由于含有喹啉不溶物(QI)只能生產附加值低的中溫浙青、改質浙青、浙青焦等產品，浙青的價值沒有得到體現，造成項目整體產品附加值低，效益不理想。隨著對新材料的需求不斷提高，尤其在高級碳素材料的需求迅速擴大，低QI凈化煤焦油浙青可廣泛應用于針狀焦、浸潰浙青、高質量粘結劑浙青，也是合成中間相浙青的重要原料，煤焦油加工生產凈化浙青是改變煤焦油加工項目經濟性的主要因素。目前煤焦油或煤焦油浙青脫除的QI沒有得到合理的利用，往往被認為是一種難以利用的固體廢渣，較好的情況是作為廢渣摻混至煉焦煤中煉焦處理。煤焦油中QI的分離主要方法包括加壓化學共聚法、添加劑法、加壓加熱過濾法、真空過濾法、離心分離法以及溶劑法等。這其中以溶劑法去除喹啉不溶物效果最佳，且工藝簡單、生產成本低、易于連續 化生產。例如根據美國專利US4116815A、US4127472A介紹，煤焦油或煤焦油浙青用芳族溶劑和脂族溶劑按不同比例調配時會根據溶劑比例不同形成油區、結晶區、浙青區、漿區，從而向煤焦油或煤焦油浙青中添加不同配比芳族溶劑和脂族溶劑可以通過自然沉降的方法脫除煤焦油中的原生QI組分。中國專利ZL200810038494.7公開了一種利用洗油和煤油配制的混合溶劑脫除煤焦油軟浙青或中溫煤浙青喹啉不溶物進而生產浸潰劑浙青的方法。李其祥等人對溶劑法制取低QI煤浙青進行了研究(碳素，1993 (4)，32-36)。薛改鳳等人針對絮凝劑和溶劑性質對煤焦油凈化效果的影響進行了研究(炭素技術，1997 (I) 17-20)。但目前的文獻和專利主要工作集中在對溶劑法脫除QI效果以及對凈化煤焦油或凈化煤焦油浙青的研究上，沒有涉及對脫除的富含QI組分的富碳殘渣的研究及利用問題。研究表明由溶劑法脫除煤焦油或煤焦油浙青QI獲得的殘渣質量占原料煤焦油總質量的10-20%或煤焦油浙青總質量的20-30%。這些殘渣主要成分為游離炭以及富含碳元素大分子稠環芳烴組分。無論從改善煤焦油或煤焦油浙青合成中間相及針狀焦的工藝經濟性的觀點考慮，還是從資源利用和環境保護的角度出發，實現煤焦油或煤焦油浙青脫除的富含QI組分殘渣的高附加值利用意義深遠。
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳殘渣制備增碳劑的方法，使得富碳殘渣得到合理的利用，同時獲得用于特種鋼鐵行業的高品質增碳劑。

發明內容
本發明的一個方面提供一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青的富碳殘渣制備增碳劑的方法，包括將所述富碳殘渣在惰性氣氛條件下，以0.1-50C /min的升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時，得到所述增碳劑。在一些實施方案中，增碳劑的碳含量為95_99wt %。在一些實施方案中，富碳殘渣是通過將所述高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青溶劑法脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物。在一些實施方案中，富碳殘渣含灰份0.28_lwt%，揮發份49_55wt%，氮硫含量< 2wt%,喹啉不溶物30-50wt %。

本發明具有如下優點:(I)提出了一種高溫煤焦油或煤焦油浙青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳殘渣的利用方法。(2)本發明獲得的增碳劑含碳量高，雜質含量低。
具體實施例方式具體地，本發明提供一種利用由高溫煤焦油或煤焦油浙青脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的富碳殘渣制備高碳含量增碳劑的方法，該方法的具體步驟說明如下:本發明所利用的富碳殘渣來源于從高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青脫除的殘渣。優選地，所述的脫除方法包括向高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青中添加一定比例的脂族溶劑和芳族溶劑，在一定溫度下通過離心分離或自然沉降，得到不含或基本不含喹啉不溶物和甲苯不溶物的澄清油和富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。常規煤焦油渣主要成分是煤粉、焦粉，本發明所述富碳殘渣是通過溶劑法從商品高溫煤焦油及煤焦油浙青得到的，與常規煤焦油渣相比，固態焦粉、煤粉含量低。主要是煤焦油中的游離炭、喹啉不溶物、甲苯不溶物及熱不穩定大分子，主要成份是有機稠環大分子化合物，富碳殘渣含灰份0.28-lwt %，揮發份49-55wt %，氮硫含量< 2wt %，喹啉不溶物30-50wt%。在獲得富碳殘渣時所使用的芳族溶劑選自輕油、加氫輕油、洗油、加氫洗油、蒽油、加氫蒽油以及高溫煤焦油經加氫處理后沸點范圍在300 360°C的餾分中的一種或幾種，脂族溶劑選自C4 C16飽和烴。在離心分離時所采用的離心機分離因素為500-5000，分離時間0.l_5min，溫度在60-80°C。而所述的自然沉降在20-60°C下進行，一般需要沉降1_24小時。所得殘渣在惰性氣氛條件下，以0.1-50C /min升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時，從而得到高碳含量增碳劑產品。所制得的高碳含量增碳劑碳含量為95-99wt%。下面通過實施例對本發明進一步說明。需要說明的是，下面的實施例為本發明的優化組合，僅用來說明本發明，而不用來限制本發明。在不偏離本發明主旨或范圍的情況下，可進行本發明構思內的其他組合和各種改良。在本文的上下文中，除非特別說明，所有的百分數均為重量百分數。本說明書所使用的試劑均為市售的化學純試劑，所使用的高溫煤焦油來自于鞍山鋼鐵集團公司。本說明書中的表征使用了元素分析儀(vario EL III,德國elementar公司)。實施例1向高溫煤焦油中添加一定比例的正辛烷和煤焦油經加氫處理后沸點范圍在300 360°C的餾分，使三者體積比為高溫煤焦油:正辛烷:煤焦油經加氫處理后沸點范圍在300 360°C的餾分=I: 0.5: 0.5，在80°C溫度下進入離心機分離2min，分離因素為2000，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。所得殘渣在惰性氣氛條件下，以
0.rc /min升溫速度升溫至700°C，并恒溫3小時，從而得到高碳含量增碳劑產品。所得增碳劑產品碳含量為95.2wt%。實施例2向高溫煤焦油中添加一定比例的石腦油和洗油，使三者體積比為高溫煤焦油:石腦油:洗油=I: 0.4: 0.4，在60°C溫度下進入離心機分離4min，分離因素為1500，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。所得殘渣在惰性氣氛條件下，以1°C /min升溫速度升溫至1100°C，并恒溫3小時，從而得到高碳含量增碳劑產品。所得增碳劑產品碳含量為98.6wt%。實施例3將一種灰分含量0.5wt%,軟化點40°C的高溫煤焦油浙青粉碎至< 2mm,添加一定比例的正庚烷和甲苯，使三者體積比為高溫煤焦油浙青:正庚烷:甲苯=1:1: 2，在60°C溫度攪拌混合充分溶解后進入離心機分離5min，分離因素為5000，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。所得殘渣在惰性氣氛條件下，以3°C /min升溫速度升溫至900°C，并恒溫0.5小時，從而得到高碳含量增碳劑產品。所得增碳劑產品其碳含量為97.5wt%。實施例4向高溫煤焦油中添加一定比例的正己烷和加氫洗油，使三者體積比為高溫煤焦油:正己烷:加氫洗油=I: 0.4: 0.4，在40°C溫度下自然沉降24小時，得到富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的殘渣。所得殘渣在惰性氣氛條件下，以5°C /min升溫速度升溫至1100°C，并恒溫3小時，從而得到高碳含量增碳劑產品。
所得增碳劑產品其碳含量為98.2wt%。
權利要求
1.一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青得到的富碳殘渣制備增碳劑的方法，包括將所述富碳殘渣在惰性氣氛條件下，以0.l-5°c /min的升溫速度升溫至600-1100°C，并恒溫0.5-3小時，得到所述增碳劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述增碳劑的碳含量為95-99wt%。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述富碳殘渣是通過將所述高溫煤焦油或高溫煤焦油浙青溶劑法脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述富碳殘渣含灰份0.28-lwt%，揮發份49-55wt %，氮硫含量< 2wt %，30-50wt %喹啉不溶物。
全文摘要
一種由高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青得到的富碳殘渣制備高碳含量增碳劑的方法，所述富碳殘渣以從高溫煤焦油或高溫煤焦油瀝青脫除的喹啉不溶物和甲苯不溶物為主。該方法包括將富碳殘渣在惰性氣氛條件下，以0.1-5℃/min的升溫速度升溫至600-1100℃，并恒溫0.5-3小時，得到增碳劑。本發明為由高溫煤焦油經溶劑法脫除的以喹啉不溶物和甲苯不溶物為主的殘渣提供了高附加值應用方法。所得到的高碳含量增碳劑可用于特種鋼鐵行業等領域。
文檔編號C21C7/00GK103205530SQ20121000928
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者趙宏美, 邱介山, 蕭錦誠, 肖南 申請人:易高環保能源研究院有限公司, 大連理工大學