專(zhuān)利名稱(chēng)：一種煤瀝青的制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤炭化學(xué)加工領(lǐng)域，具體涉及一種煤浙青的制取方法，特別是一種以 低階煤為原料制取高品質(zhì)煤浙青的方法。
背景技術(shù)：
通常概念上的煤浙青，是指煤焦油浙青，是煤焦油初餾時(shí)留下的殘?jiān)?。煤浙青是?素制品生產(chǎn)的一種重要原料，常用作制品粘結(jié)劑使用，它的質(zhì)量的好壞，直接影響到制品的 強(qiáng)度、抗熱震性和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。隨著冶金工業(yè)的迅速發(fā)展，炭素制品的 質(zhì)量要求的不斷提高，人們對(duì)煤浙青粘結(jié)劑的質(zhì)量要求相應(yīng)提高。一般要求煤浙青具有較 高的粘結(jié)性、結(jié)焦殘?zhí)恐狄约拜^低的灰分與硫分，以滿(mǎn)足人們對(duì)炭素制品質(zhì)量不斷提高的 需要，達(dá)到提高浙青粘結(jié)性能、降低制品電阻率、提高制品機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化性和熱穩(wěn)定性， 改善炭素制品質(zhì)量、生產(chǎn)高檔炭素制品的目的。浙青基碳纖維全稱(chēng)為通用級(jí)煤浙青碳纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)GPCF)，是一種新興的纖維材料， 在工業(yè)上已被各領(lǐng)域所重視和推廣應(yīng)用。目前生產(chǎn)浙青基碳纖維的原料主要是石油浙青和 煤焦油浙青，我國(guó)主要是石油浙青。由于種種原因，我國(guó)使用的石油浙青主要依靠進(jìn)口，浙 青基碳纖維的生產(chǎn)、發(fā)展和應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。因此，迫切需要解決浙青碳纖維的原料生產(chǎn)問(wèn)題。以煤浙青為原料在我國(guó)已成功 的生產(chǎn)出浙青基碳纖維，而以煤為原料生產(chǎn)煤浙青，尤其是以低階煤為原料生產(chǎn)高品質(zhì)的 煤浙青，有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、工藝過(guò)程潔凈、能耗物耗小、無(wú)“三廢” 排放的高品質(zhì)煤浙青的制取方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種煤浙青的制取方法，所述方法以低階煤煤粉為原料，通過(guò)超臨界 萃取的方法制取煤浙青，其中所述超臨界萃取的條件如下萃取溶劑為有機(jī)溶劑，萃取溫度 為270 390°C，萃取壓力為10 20MPa。優(yōu)選地，所述超臨界萃取的溫度為290 390°C，萃取壓力為11 17. 5MPa。優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑選自甲苯、甲醇、乙醇或是它們的混合溶劑。優(yōu)選地，所述有 機(jī)溶劑為甲醇與甲苯的混合溶劑，或者甲苯與乙醇的混合溶劑，并且混合溶劑中兩種成分 的體積比為1 10 10 1。優(yōu)選地，所述煤粉與有機(jī)溶劑之間的配比(g/ml)為1 1 1 7，優(yōu)選為1 3 1 6，更優(yōu)選為1 3. 5 1 4. 5。優(yōu)選地，所述超臨界萃取過(guò)程是在非氧氣氛下進(jìn)行的。優(yōu)選地，所述非氧氣氛為氮?dú)饣蚨栊詺怏w，如氬氣等。優(yōu)選地，所述臨界萃取過(guò)程還可加入堿性催化劑，所述堿性催化劑優(yōu)選選自CaO或 NaOH。優(yōu)選地，所述堿性催化劑的用量為煤粉重量的1 3%。優(yōu)選地，所述萃取時(shí)間為60 120min。優(yōu)選地，所述超臨界萃取過(guò)程中，還包括攪拌的步驟；所述攪拌的速度優(yōu)選為 200 500轉(zhuǎn)/分。優(yōu)選地，所述低階煤粉為褐煤、次煙煤或它們的混合物。優(yōu)選地，所述煤粉的粒度為彡100目，優(yōu)選為100目 200目。優(yōu)選地，所述方法還包括過(guò)濾超臨界萃取物的步驟；所述過(guò)濾溫度優(yōu)選為200 340 "C。優(yōu)選地，所述方法還包括常壓或減壓蒸餾超臨界萃取所得濾液的步驟；優(yōu)選地，所 述方法還包括回收萃取劑循環(huán)使用的步驟。優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟1)將煤粉與萃取劑加入至高壓反應(yīng)釜中，利用 氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣三次，然后加熱升溫并攪拌，于270 390°C，10 20MPa下超臨界萃取 60 120min ；2)利用釜內(nèi)自身壓力將高壓釜內(nèi)物料壓到已升至200 340°C的板式過(guò)濾器 中進(jìn)行過(guò)濾，濾液進(jìn)入接收罐，殘?jiān)嬗谶^(guò)濾器中；3)將所得濾液進(jìn)行常壓或減壓蒸餾得 到煤浙青，萃取劑循環(huán)使用。此外，本發(fā)明還提供了由上述方法所制取的煤浙青。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所提供的煤浙青的制取方法包括以下步驟(1)對(duì)原料煤炭進(jìn)行粉碎研磨，將煤粉進(jìn)行篩選，篩選出煤顆粒度< 100目的合格 煤粉；(2)將篩選出的合格煤粉與萃取劑加入高壓反應(yīng)釜中，煤粉和萃取劑的加入量按 其重量比煤粉萃取劑=1 1 1 7，可選擇性的加入一定量的堿性催化劑，利用氮?dú)?置換釜內(nèi)空氣三次，然后加熱升溫并攪拌，溫度升至所用萃取劑的臨界溫度以上，溶劑自熱 產(chǎn)生的壓力達(dá)到所用萃取劑的臨界壓力以上，保持溫度壓力條件下超臨界萃取一定時(shí)間， 萃取劑為甲苯、甲醇或其混合溶劑，萃取溫度為270°C 390°C，萃取壓力為IOMPa 20MPa， 萃取時(shí)間為1 2h ；(3)達(dá)到萃取時(shí)間后，利用釜內(nèi)自身壓力將高壓釜內(nèi)物料壓到已升至一定溫度的 板式過(guò)濾器中進(jìn)行過(guò)濾，濾液進(jìn)入接收罐，殘?jiān)嬗谶^(guò)濾器中，過(guò)濾溫度為200°C 340°C ；(4)將所得濾液進(jìn)行常減壓蒸餾得到高品質(zhì)煤浙青，萃取劑循環(huán)使用。綜上所述，本發(fā)明提供一種由低階煤超臨界萃取制取高品質(zhì)煤浙青的方法，該方 法包括以下步驟(1)對(duì)原料煤炭進(jìn)行粉碎研磨，并進(jìn)行篩選，篩選出合格煤粉；(2)將篩選 出的合格煤粉與萃取劑加入高壓反應(yīng)釜中，利用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣三次，然后加熱升溫并 攪拌，溫度升至所用萃取劑的臨界溫度以上，溶劑自熱產(chǎn)生的壓力達(dá)到所用萃取劑的臨界 壓力以上，保持溫度壓力條件下萃取一定時(shí)間；(3)達(dá)到萃取時(shí)間后，利用釜內(nèi)自身壓力將 高壓釜內(nèi)物料壓到已升至一定溫度的板式過(guò)濾器中進(jìn)行過(guò)濾，濾液進(jìn)入接收罐，殘?jiān)嬗?過(guò)濾器中；(4)將所得濾液進(jìn)行常減壓蒸餾得到高品質(zhì)煤浙青，萃取劑循環(huán)使用。由此可見(jiàn)，本發(fā)明所提供的煤浙青的制取方法，工藝流程簡(jiǎn)單、工藝過(guò)程潔凈、能 耗物耗小、無(wú)“三廢”排放。具體而言，所述方法具有以下有益效果(1)采用超臨界萃取比常規(guī)萃取方法萃取效率高，且所用溶煤比較小，節(jié)省萃取劑用里。(2)整個(gè)過(guò)程均在封閉體系內(nèi)進(jìn)行，無(wú)環(huán)境污染且易于操作，所用萃取劑沸點(diǎn)較 低，易于回收和循環(huán)使用。(3)采用加壓熱過(guò)濾的方式實(shí)現(xiàn)固液分離，可以有效防止微孔濾板的堵塞。
具體實(shí)施例方式以下參照具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅 用于說(shuō)明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1本發(fā)明提供的煤浙青的制取工藝優(yōu)化1.萃取溫度的優(yōu)化選取不同的溫度點(diǎn)考察了萃取溫度對(duì)萃取率的影響，固定甲醇與煤的質(zhì)量比為 4.5 1，萃取時(shí)間為120min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1萃取溫度對(duì)萃取率的影響 2.萃取壓力的優(yōu)化固定萃取溫度，考察了各溫度點(diǎn)下不同反應(yīng)壓力對(duì)萃取率的影響，本發(fā)明中反應(yīng) 壓力的變化是通過(guò)改變?nèi)軇┑牧縼?lái)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)列出290°C和310°C下的壓力與萃取率的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)代表性說(shuō)明，如表2所示。表2萃取壓力對(duì)萃取率的影響
3.萃取有機(jī)溶劑的優(yōu)化在萃取溫度分別為290°C和310°C時(shí)，實(shí)驗(yàn)考察了甲醇與煤量配比(溶煤比)對(duì)萃 取率的影響，結(jié)果表3所示。表3萃取溶劑用量對(duì)萃取率的影響 在反應(yīng)溫度為3701，溶煤比為4.5 1時(shí)考察了不同溶劑及混合溶劑下的萃取效 果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。表4不同萃取溶劑對(duì)萃取率的影響 以下實(shí)施例2-5為本發(fā)明提供的煤浙青制取方法的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例2取IOOg 100目的褐煤煤粉試樣，加入500ml甲醇作為萃取劑，并加入2g氧化鈣作 為催化劑，置于1. 5L高壓釜反應(yīng)器中，以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻，充氮?dú)庵脫Q三 次，升溫至310°C，反應(yīng)壓力為17. 6MPa，恒溫反應(yīng)120min。反應(yīng)結(jié)束后，在磁力攪拌下利用釜內(nèi)自身的壓力將反應(yīng)后物料通過(guò)過(guò)濾精度為 1(^!11的過(guò)濾器，過(guò)濾溫度為3001。萃取液進(jìn)入緩沖罐中，萃取殘?jiān)粲谶^(guò)濾器中。將萃 取液150°C下進(jìn)行蒸餾得煤浙青，煤浙青萃取率為20. 8%，另回收甲醇溶劑循環(huán)使用。實(shí)施例3
取70g 100目的褐煤煤粉試樣，加入350ml甲醇和甲苯的混合溶劑作為萃取劑，甲 醇和甲苯的體積比為4 1，置于1.5L高壓釜反應(yīng)器中以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻， 充氮?dú)庵脫Q三次，升溫至370°C，反應(yīng)壓力為19. 5MPa，恒溫反應(yīng)60min。反應(yīng)結(jié)束后，在磁力攪拌下利用釜內(nèi)自身的壓力將反應(yīng)后物料通過(guò)過(guò)濾精度為 5ym的過(guò)濾器，過(guò)濾溫度為330°C。萃取液進(jìn)入緩沖罐中，萃取殘?jiān)粲谶^(guò)濾器中。將萃取 液150°C下進(jìn)行蒸餾得煤浙青，煤浙青萃取率為41.0%，另回收甲醇和甲苯溶劑循環(huán)使用。實(shí)施例4取IOOOg 100目的褐煤煤粉試樣，加入4000ml甲苯的作為萃取劑，并加入50gNa0H 作為催化劑，置于IOL高壓釜反應(yīng)器中以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻，充氮?dú)庵脫Q三 次，升溫至390°C，反應(yīng)壓力為18. 3MPa，恒溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，在磁力攪拌下利用釜內(nèi)自身的壓力將反應(yīng)后物料通過(guò)過(guò)濾精度為 2ym的過(guò)濾器，過(guò)濾溫度為340°C。萃取液進(jìn)入緩沖罐中，萃取殘?jiān)粲谶^(guò)濾器中。將萃取 液150°C下進(jìn)行蒸餾得煤浙青，煤浙青萃取率為37.0%，另回收甲苯溶劑循環(huán)使用。實(shí)施例5取IOOOg 100目的褐煤煤粉試樣，加入4000ml甲苯和甲醇的混合溶劑作為萃取 劑，甲苯和甲醇的體積比為3 1，置于IOL高壓釜反應(yīng)器中以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌混合 均勻，充氮?dú)庵脫Q三次，升溫至390°C，反應(yīng)壓力為19. 7MPa，恒溫反應(yīng)120min。反應(yīng)結(jié)束后，在磁力攪拌下利用釜內(nèi)自身的壓力將反應(yīng)后物料通過(guò)過(guò)濾精度為 2ym的過(guò)濾器，過(guò)濾溫度為340°C。萃取液進(jìn)入緩沖罐中，萃取殘?jiān)粲谶^(guò)濾器中。將萃取 液150°C下進(jìn)行蒸餾得煤浙青，煤浙青萃取率為40. 1%，另回收甲苯和甲醇溶劑循環(huán)使用。
權(quán)利要求
一種煤瀝青的制取方法，其特征在于，所述方法以低階煤煤粉為原料，通過(guò)超臨界萃取的方法制取煤瀝青，其中所述超臨界萃取的條件如下萃取溶劑為有機(jī)溶劑，萃取溫度為270～390℃，萃取壓力為10～20MPa；優(yōu)選地，所述萃取溫度為290～390℃，萃取壓力為11～17.5MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自甲苯、甲醇、乙醇或 是它們的混合溶劑；優(yōu)選地，所述煤粉與有機(jī)溶劑之間的配比為1 1 1 7，優(yōu)選為 1 3 1 6，更優(yōu)選為1 3. 5 1 4. 5 ；更優(yōu)選地，所述萃取時(shí)間為60 120min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超臨界萃取過(guò)程是在非氧氣氛下 進(jìn)行的；優(yōu)選地，所述非氧氣氛選自氮?dú)饣蚴嵌栊詺怏w。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述超臨界萃取過(guò)程還可加 入堿性催化劑；優(yōu)選地，所述堿性催化劑選自CaO或NaOH ；更優(yōu)選地，所述堿性催化劑的用 量為煤粉重量的1 3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述超臨界萃取過(guò)程中還包 括攪拌的步驟；優(yōu)選地，所述攪拌的速度為200 500轉(zhuǎn)/分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述低階煤粉選自褐煤、次 煙煤或它們的混合物；優(yōu)選地，所述煤粉的粒度為< 100目，優(yōu)選為100目 200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括過(guò)濾超臨界 萃取物的步驟；優(yōu)選地，所述過(guò)濾溫度為200 340°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括常壓或減壓 蒸餾過(guò)濾超臨界萃取物所得濾液的步驟；優(yōu)選地，所述方法還包括回收萃取劑循環(huán)使用的 步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1)將煤粉與萃取劑加入至高壓反應(yīng)釜中，利用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣三次，然后加熱升溫 并攪拌，于270 390°C，10 20MPa下超臨界萃取60 120min ；2)利用釜內(nèi)自身壓力將高壓釜內(nèi)物料壓到已升至200 340°C的板式過(guò)濾器中進(jìn)行過(guò) 濾，濾液進(jìn)入接收罐，殘?jiān)嬗谶^(guò)濾器中；3)將所得濾液進(jìn)行常壓或減壓蒸餾得到煤浙青，萃取劑循環(huán)使用。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法制取的煤浙青。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤瀝青的制取方法。本發(fā)明所提供的方法，以低階煤煤粉為原料，通過(guò)超臨界萃取的方法制取煤瀝青，其中所述超臨界萃取的條件如下萃取溶劑為有機(jī)溶劑，萃取溫度為270～390℃，萃取壓力為10～20MPa。本發(fā)明所提供的方法萃取效率高，且所用溶煤比較小，節(jié)省萃取劑用量，且無(wú)環(huán)境污染、易于操作，采用加壓熱過(guò)濾的方式實(shí)現(xiàn)固液分離，可以有效防止微孔濾板的堵塞，是一種工藝流程簡(jiǎn)單、工藝過(guò)程潔凈、能耗物耗小、無(wú)“三廢”排放的制取方法。
文檔編號(hào)C10C3/00GK101906313SQ201010246470
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者劉衛(wèi)兵, 卿宇, 夏同成, 宗志敏, 忻仕河, 李家鵬, 李春?jiǎn)? 蘆海云, 陳博, 魏賢勇 申請(qǐng)人:大唐國(guó)際化工技術(shù)研究院有限公司;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)