本發(fā)明涉及針狀焦生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速評(píng)價(jià)針狀焦原料熱穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)：

針狀焦是20世紀(jì)70年代大力發(fā)展起來的優(yōu)質(zhì)炭材料，由于具有結(jié)晶度高、石墨化性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，因而可以用作冶金工業(yè)中超高功率石墨電極的原料。工業(yè)上可用來生產(chǎn)針狀焦的原料主要有催化裂化澄清油、石油重油、乙烯焦油、煤焦油等，根據(jù)原料來源的不同可把針狀焦分為油系針狀焦和煤系針狀焦，但無論何種針狀焦，其對(duì)原料均有一定的要求。一般而言，針狀焦的原料要求必須芳烴含量高(不包含稠環(huán)大分子芳烴)、雜原子(S、N、O)含量低、金屬含量低、灰分低、瀝青質(zhì)含量低。除此之外，針狀焦原料要求有較高的熱穩(wěn)定性，即原料中受熱激發(fā)的休眠快速反應(yīng)組分含量要低，從而有利于原料在熱轉(zhuǎn)化過程中保持不致過快的炭化速率，進(jìn)而形成較好的纖維狀中間相結(jié)構(gòu)。目前在工業(yè)生產(chǎn)上，通過對(duì)原料進(jìn)行一系列分析測(cè)試可以得到上述各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)，但對(duì)原料的熱穩(wěn)定性還沒有現(xiàn)行的評(píng)價(jià)方法，因此有必要發(fā)明一種簡(jiǎn)便易行的評(píng)價(jià)針狀焦原料熱穩(wěn)定性的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種快速評(píng)價(jià)針狀焦原料熱穩(wěn)定性的方法，通過該方法可以快速判斷針狀焦原料的熱穩(wěn)定性，省時(shí)省力。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種快速評(píng)價(jià)針狀焦原料熱穩(wěn)定性的方法，對(duì)針狀焦原料熱處理后進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，根據(jù)斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)判斷原料熱穩(wěn)定性，該斑點(diǎn)試驗(yàn)指的是Standard Test Method for Cleanliness and Compatibility of Residual Fuels by Spot Test。

為了在熱轉(zhuǎn)化過程中能夠生成較大的中間相小球體，針狀焦原料必須要具有較高的中間相轉(zhuǎn)化溫度和較寬的中間相轉(zhuǎn)化溫度范圍，針狀焦要求原料中受熱激發(fā)的休眠快速反應(yīng)組分含量要低，從而有利于原料在熱轉(zhuǎn)化過程中保持不致過快的炭化速率，進(jìn)而形成較好的纖維狀中間相結(jié)構(gòu)。通過上述對(duì)原料的熱處理如直接加熱，可使原料中可能存在的處于休眠狀態(tài)下的熱不穩(wěn)定組分受熱激發(fā)而發(fā)生快速縮合反應(yīng)，容易發(fā)生相分離行為，然后通過斑點(diǎn)試驗(yàn)即可確定是否存在相分離現(xiàn)象，從而可以評(píng)價(jià)原料的熱穩(wěn)定性情況。

一種快速評(píng)價(jià)針狀焦原料熱穩(wěn)定性的方法，具體步驟如下：

1)將待評(píng)價(jià)針狀焦原料樣品置于容器中，容器置于反應(yīng)設(shè)備中；

2)將反應(yīng)設(shè)備置于具有設(shè)定反應(yīng)溫度的加熱設(shè)備中加熱設(shè)定的時(shí)間；

3)在步驟2)完成后，將容器取出，取出反應(yīng)后的液體樣品，進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，根據(jù)斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)確定針狀焦原料熱穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)設(shè)備為微型反應(yīng)釜，微型反應(yīng)釜的體積為10～50mL，所述加熱設(shè)備為加熱爐。

進(jìn)一步地，所述步驟1)中待評(píng)價(jià)針狀焦原料為油系原料、煤系原料或二者的混合原料；

優(yōu)選地，油系原料為催化裂化油漿、石油重油或者乙烯焦油等，煤系原料為煤焦油或者煤焦油瀝青，待評(píng)價(jià)原料的質(zhì)量選取5～10g。

進(jìn)一步地，所述步驟1)中容器置于反應(yīng)設(shè)備后，通過惰性氣體置換反應(yīng)設(shè)備內(nèi)的空氣；

優(yōu)選地，惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)設(shè)備內(nèi)惰性氣體的壓力為0.5～5MPa。

進(jìn)一步地，所述加熱設(shè)備的反應(yīng)溫度為450～500℃，在這個(gè)反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，可使得針狀焦原料中可能存在的處于休眠狀態(tài)下的熱不穩(wěn)定組分在非常短的時(shí)間內(nèi)受熱激發(fā)而發(fā)生快速縮合反應(yīng)，從而有利于后續(xù)的斑點(diǎn)試驗(yàn)。

進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定，所述步驟2)反應(yīng)時(shí)間為5～15min。

進(jìn)一步地，所述加熱爐為錫浴爐或砂浴爐。

進(jìn)一步地，斑點(diǎn)試驗(yàn)是參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，根據(jù)斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)確定所述針狀焦原料熱穩(wěn)定性的判斷原則為：待評(píng)價(jià)原料斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)中1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)分別對(duì)應(yīng)其熱穩(wěn)定性非常好、較好、一般、較差、非常差。

本發(fā)明的有益效果是：

通過本發(fā)明提供的方法，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)判斷出針狀焦原料的熱穩(wěn)定性，從而能夠快速評(píng)價(jià)某種原料生產(chǎn)針狀焦的可行性，并為原料預(yù)處理方法的制定提供可靠依據(jù)；該發(fā)明方法對(duì)于待評(píng)價(jià)原料用量少，操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，無需昂貴儀器和專職人員，且無需繁雜的分析過程。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

實(shí)施例1

將5g催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體部分置于450℃的錫 浴爐中反應(yīng)15min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性一般，為滿足要求，需要對(duì)其進(jìn)行處理以提高熱穩(wěn)定性。

實(shí)施例2

將5g催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體部分置于480℃的錫浴爐中反應(yīng)10min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性一般，為滿足要求，需要對(duì)其進(jìn)行處理以提高熱穩(wěn)定性。

實(shí)施例3

將5g催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體部分置于500℃的錫浴爐中反應(yīng)5min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性一般，為滿足要求，需要對(duì)其進(jìn)行處理以提高熱穩(wěn)定性。

實(shí)施例4

將5g處理后的上述催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體部分置于450℃的錫浴爐中反應(yīng)15min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為1級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性非常好，滿足針狀焦原料對(duì)熱穩(wěn)定性的要求。

實(shí)施例5

將5g處理后的上述催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體部分置于480℃的錫浴爐中反應(yīng)10min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為1級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性非常好，滿足針狀焦原料對(duì)熱穩(wěn)定性的要求。

實(shí)施例6

將5g處理后的上述催化裂化油漿350-500℃餾分油置于玻璃襯管中，并將該玻璃襯管置于25mL的微型反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，然后充壓至2MPa。將微型反應(yīng)釜釜體 部分置于500℃的錫浴爐中反應(yīng)5min。取出反應(yīng)后的樣品，參照ASTM D4740-04(2014)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)得其斑點(diǎn)試驗(yàn)等級(jí)為1級(jí)，表明該原料熱穩(wěn)定性非常好，滿足針狀焦原料對(duì)熱穩(wěn)定性的要求。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。