一种重油制备高性能中间相炭微球的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112645304A(43)申请公布日2021.04.13(21)申请号202110043029.8(22)申请日2021.01.13(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人刘东龚鑫张恒丁媛媛(74)专利代理机构青岛高晓专利事务所(普通合伙)37104代理人段雅静(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种重油制备高性能中间相炭微球的方法(57)摘要本发明涉及一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，以重质油为原料，经正庚烷萃取分离出不溶物，在脱沥青油中掺杂3wt％～15wt％的生物质材料，浅度交联后减压深拔得到>450℃组分的潜在中间相沥青前驱体，添加1wt％～15wt％正庚烷不溶物和1wt％～10wt％自由基催化剂，经非均相成核反应得到富含中间相小球的母相沥青，加入至洗油进行热离心/热过滤富集中间相小球，再经溶剂抽提、洗涤干燥后得到中间相炭微球。本发明所用原料来源广泛、且廉价易得，实现了生物质资源的高附加值利用；同时，制备得到的中间相碳微球收率较高，粒径相对均一，具有较高的工业应用价值。CN112645304ACN112645304A权利要求书1/1页1.一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，以中低温煤焦油、高温煤焦油及其馏分、重质油馏分、减压渣油、FCC油浆中的一种或几种为原料油，其特征在于，包括如下步骤：(1)原料油经正庚烷萃取分离出不溶物，在脱沥青油中掺杂生物质材料，在反应温度300～380℃、反应压力0.1～6MPa，反应时间1～6h条件下浅度交联，接着减压深拔得到>450℃组分的潜在中间相沥青前驱体；(2)潜在中间相沥青前驱体中添加步骤(1)得到的正庚烷不溶物和自由基催化剂，在反应温度400～450℃、反应压力0.1～6MPa，反应时间1～6h条件下经非均相成核热缩聚得到富含中间相小球的母相沥青；(3)冷却至常温，富含中间相小球的母相沥青加入至洗油进行热离心/热过滤富集中间相小球，溶剂抽提至抽提器中溶剂无色透明后，经洗涤干燥得到中间相炭微球。2.根据权利要求1所述的一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，其特征在于：所述步骤(1)中生物质包括木质素、纤维素、壳聚糖等组成的各种天然材料以及生物质热解油中的一种或几种，添加量为脱沥青油的3wt％～15wt％。3.根据权利要求1所述的一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，其特征在于：所述步骤(2)中自由基催化剂包括HF/BF3、无水AlCl3、FeCl3、NiCl3、ZnCl2、Fe(NO3)3、Ni(NO3)3中的一种或几种，添加量为潜在中间相沥青前驱体的1wt％～10wt％，正庚烷不溶物添加量为潜在中间相沥青前驱体的1wt％～15wt％。4.根据权利要求1所述的一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，其特征在于：所述步骤(3)中热离心/热过滤的温度为200℃～250℃，处理时间为1‑4h，溶剂抽提所用溶剂为甲苯、吡啶、N‑甲基吡咯烷酮、喹啉中的一种或几种，溶剂用量20～80ml/g。5.根据权利要求1所述的一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，其特征在于：所述步骤(3)中得到的中间相炭微球收率30％～50％，d50为10～20um、d10为3～10um、d90为20～40um。6.权利要求1‑5任一所述的方法制备得到的高性能中间相炭微球。7.权利要求6所述中间相炭微球在高密高强C/C复合材料、高性能液相色谱柱填料、高比表面积活性碳材料、锂离子电池负极材料中的应用。2CN112645304A说明书1/3页一种重油制备高性能中间相炭微球的方法技术领域[0001]本发明涉及一种重油制备高性能中间相炭微球的方法，具体为一种以重油为原料通过生物质浅度交联‑协同缩聚组合工艺制备得到中间相炭微球的方法，属于高级新型炭材料制备领域。背景技术[0002]目前在世界范围内常规原油开采量日益减少，各种原油加工工艺生产的重油如减压渣油、常压渣油、FCC油浆、乙烯焦油等产量也在逐年增加，重质油的综合利用率及产品附加值亟待提高。以重油为原料结合生物质资源制备高附加值碳材料是一种有效利用重油的方法。[0003]我国拥有丰富的生物质资源，能源化利用潜力巨大。生物质资源的处理方式一般为直接燃烧。该过程会产生大量的CO、CO2、SO2、NOx和烟尘等污染物，严重污染了大气环境，是当前雾霾问题的污染源之一。因此，综合高效清洁利用生物质废弃物资源是解决能源危机和环境污染两大问题的有效方法之一。利用生物质资源为原料结合重质油制备中间相炭微球，不仅为废弃物的分类和资源化利用提供新的思路，减少环境污染，还满足了对生物炭等功能性炭材