一种特炭材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及石油炼制，特别是涉及一种特炭材料及其制备工艺。

背景技术：

1、特炭材料是一种具有较小热膨胀系数，较低的电阻率，并且耐热冲击性和抗氧化性强等特点的重要的材料。我国高品质特炭材料的生产工艺尚未取得突破性进展，需要从发达国家进口原料。根据生产原料的不同将特炭材料分为两大类，一类是油系特炭材料；另一类是煤系特炭材料。研究工艺过程主要集中在控制原料预处理、聚合时间、温度和压力等因素。

2、程相林等以废聚苯乙烯和乙烯重油为原料，采用共碳化法制得了特炭材料。研究表明，中间相沥青中生成了较多的烷基结构。烷基结构的多少直接决定了特炭材料的理化性质，比如定向排列的光学结构和热膨胀系数。烷基结构的增加使得热膨胀系数逐渐接近优质特炭材 料，废聚苯乙烯和重油共碳化体系的黏度的增长促进中间相的定向排列和生长。并且现有特炭材料的产率为24%左右，生产效益较低，如何提高特炭材料中的产率，同时提高特炭材料的理化性质以达到优质特炭材料的工业化应用是如今尚待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的特炭材料理化性质差、生产效益低，而提供一种特炭材料。

2、本发明的另一目的，提供一种制备所述特炭材料的工艺。

3、为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

4、一种特炭材料，所述特炭材料以无掺杂全馏分乙烯重油为原料延迟焦化制备，所述特炭材料中的固定碳含量大于80%，所述特炭材料中的硫含量低于0.1%，体积密度不低于0.85g/cm3，钙含量不大于50mg/kg，铁含量不大于120mg/kg，镁含量不大于25mg/kg，钒含量不大于2mg/kg，钠含量不大于150mg/kg，氮含量为300±10ppm。

5、在上述技术方案中，所述特炭材料通过以下方法制备：

6、步骤1，对所述无掺杂全馏分乙烯重油进行换热，升高所述无掺杂全馏分乙烯重油的温度至预定温度；

7、步骤2，对步骤1得到的升温后的所述无掺杂全馏分乙烯重油进行闪蒸得到轻相组分和重相组分；

8、步骤3，将所述重相组分氧化，所述重相组分氧化后与所述步骤2得到的轻相组分搅拌调和，得到氧化无掺杂全馏分乙烯重油；

9、步骤4，将所述氧化后无掺杂全馏分乙烯重油注水、注蒸汽或轻相油组份增压、升温后进行焦化裂解缩合，得到所述特炭材料。

10、在上述技术方案中，所述步骤1中的预定温度为180℃-220℃。

11、在上述技术方案中，所述步骤3中氧化的时间为3-5h，氧化风量不小于8立方米/分钟；所述步骤2中氧化产生的废气进行焚烧无害化处理。

12、在上述技术方案中，所述步骤3中搅拌的温度为180±5℃，所述氧化无掺杂全馏分乙烯重油的介质比重为1.05-1.07g/cm3。

13、在上述技术方案中，所述增压后的压力为1.3-1.6mpa，所述注水的压力不低于2.2mpa，所述步骤4中升温的温度为450-475℃。

14、本发明的另一方面，提供一种制备所述特炭材料的工艺，包括无掺杂全馏分乙烯重油预处理、无掺杂全馏分乙烯重油氧化调和以及无掺杂全馏分乙烯重油焦化裂解缩合制备所述特炭材料，所述特炭材料的产率为32%-40%。

15、在上述技术方案中，所述工艺包括以下步骤：

16、步骤1，对所述无掺杂全馏分乙烯重油进行换热，升高所述无掺杂全馏分乙烯重油的温度至预定温度，优选的，所述预定温度为180℃-220℃；

17、步骤2，对步骤1得到的升温后的所述无掺杂全馏分乙烯重油进行闪蒸得到轻相组分和重相组分；

18、步骤3，将所述重相组分氧化后与所述步骤2得到的轻相组分搅拌调和，得到氧化无掺杂全馏分乙烯重油，优选的，氧化的时间为3-5h，氧化用风量不小于8立方米/分钟；氧化产生的废气进行焚烧无害化处理，搅拌的温度为180±5℃；

19、步骤4，将所述氧化后无掺杂全馏分乙烯重油注水、注蒸汽或轻相油组份增压、升温后进行焦化裂解缩合，得到所述特炭材料，优选的，所述增压后的压力为1.3-1.6mpa，所述注水或注蒸汽的压力不低于0.22mpa，升温的温度为450-475℃。

20、在上述技术方案中，所述步骤1中的预定温度为180℃-220℃；

21、所述步骤3中氧化的时间为3-5h，氧化风量不小于8立方米/分钟；所述步骤2中氧化产生的废气进行焚烧无害化处理；

22、所述步骤3中搅拌的温度为180±5℃；所述氧化无掺杂全馏分乙烯重油的介质比重为1.05-1.07g/cm3。

23、在上述技术方案中，所述步骤4中增压后的压力为1.3-1.6mpa；所述步骤4中升温的温度为450-475℃。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1.本发明的特炭材料，固定碳含量大于80%，所述特炭材料中的硫含量低于0.1%，能有效提高无掺杂全馏分乙烯重油的收益。

26、2.本发明的制备方法操作简单，能够有效提高特炭材料的产率8-26%，提高特炭材料的理化性质，同时本方法适用于不同材料的制备，可广泛应用于裂解缩合的反应中，包括但不限于应用于煤化工和石油化工。

技术特征：

1.一种特炭材料，其特征在于，所述特炭材料以无掺杂全馏分乙烯重油为原料延迟焦化制备，所述特炭材料中的固定碳含量大于80%，所述特炭材料中的硫含量低于0.1%，体积密度不低于0.85g/cm3，钙含量不大于50mg/kg，铁含量不大于120mg/kg，镁含量不大于25mg/kg，钒含量不大于2mg/kg，钠含量不大于150mg/kg，氮含量为300±10ppm。

2.如权利要求1所述特炭材料，其特征在于，通过以下方法制备：

3.如权利要求2所述的特炭材料，其特征在于，所述步骤1中的预定温度为180℃-220℃。

4.如权利要求2所述的特炭材料，其特征在于，所述步骤3中氧化的时间为3-5h，氧化风量不小于8立方米/分钟；所述步骤2中氧化产生的废气进行焚烧无害化处理。

5.如权利要求2所述的特炭材料，其特征在于，所述步骤3中搅拌的温度为180±5℃；所述氧化无掺杂全馏分乙烯重油的介质比重为1.05-1.07g/cm3。

6.如权利要求2所述的特炭材料，其特征在于，所述步骤4中增压后的压力为1.3-1.6mpa；所述步骤4中升温的温度为450-475℃。

7.一种制备权利要求1-6任意一项所述特炭材料的工艺，其特征在于，包括无掺杂全馏分乙烯重油预处理、无掺杂全馏分乙烯重油氧化调和以及无掺杂全馏分乙烯重油焦化裂解缩合制备所述特炭材料，所述特炭材料的产率为32%-40%。

8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述步骤1中的预定温度为180℃-220℃；

10.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述步骤4中增压后的压力为1.3-1.6mpa；所述步骤4中升温的温度为450-475℃。

技术总结
本发明公开了一种特炭材料及其制备工艺，所述特炭材料以无掺杂全馏分乙烯重油为原料延迟焦化制备，所述特炭材料中的固定碳含量大于80%，所述特炭材料中的硫含量低于0.1%，体积密度不低于0.85g/cm<supgt;3</supgt;。本发明的特炭材料，固定碳含量大于80%，钙含量不大于50mg/kg，铁含量不大于120mg/kg，镁含量不大于25mg/kg，钒含量不大于2mg/kg，钠含量不大于150mg/kg，氮含量为300±10ppm。所述特炭材料中的硫含量低于0.1%，能有效提高无掺杂全馏分乙烯重油的收益。

技术研发人员：张春满
受保护的技术使用者：天津市东盛工贸有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15