專利名稱：一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤瀝青的制備方法
技術領域：
本發明與煤焦油或煤浙青的制備方法有關，更具體而言是通過加入溶劑和增加喹啉不溶物的電性和分散性的表面活性劑后，通過靜電吸附作用原理使喹啉不溶物沉積在電極上達到去除的一種制備不含喹啉不溶物的煤焦油或煤浙青的方法。
背景技術：
煤焦油和煤浙青作為煤炭加工的副產品，來源廣泛。目前主要用于鋪路、防水材料和煉焦粘接劑等。煤焦油或煤浙青由于組成非常復雜，在作為各種炭材料如針狀焦、碳纖維以及浸漬劑等高級炭材料原料時，必須對其進行預處理才能滿足深加工的條件。在預處理過程中，如何制得不含喹啉不溶物的焦油或浙青是深加工過程中首先需要解決的問題。所謂喹啉不溶物(QI)，是一類不溶于喹啉溶劑的高聚物，主要以固體形式存在在煤焦油或煤浙青中。在制備各種高級炭材料過程中，QI的存在嚴重影響深加工過程中前驅體中間相晶體有序性的生長。對煤焦油或煤浙青，主要來源為煉焦過程中部分細小的固體顆粒物在熱解氣體的帶動下進入冷卻系統，并和焦油混合在一起的一類物質。其粒度一般在幾個微米之間，它在焦油或浙青中呈高度分散狀態。由于焦油或浙青粘度非常大，這些細小的顆粒物和焦油或浙青分子緊緊粘附在一起，這些現象造成無論在實驗室還是工業規模對QI的脫除存在很大困難。目前國內外用于脫除煤焦油或煤浙青中QI的方法有溶劑沉降法、熱過濾法和離心法。如山西煤化研究所呂春祥等在250°C，0. IMI^a 0. 2MPa條件下先用250目的不銹鋼網作濾材過濾浙青或焦油，然后再用4μπι 7μπι孔徑的燒結陶瓷作濾材過濾，可使QI 從5. 13%降到0. 36%，收率為67% (炭素，2000，1，1_3)。彭宣鈞和李其祥報道了采用溶劑萃取-靜置沉降-蒸餾聯合脫除工藝對煤焦油進行處理，可使QI含量從2-3%降至0.2 % 以下(武漢鋼鐵學院學報，1994，17(3)361-165)。此外，還有采用上述方法的聯合脫除QI 工藝及超臨界抽提方法。聯合脫除工藝路線長，耗能耗時且回收率較差；而超臨界抽提技術還在探索階段。總之，目前制備不含QI的煤浙青或焦油所用方法存在諸多弊端如過濾法帶來的操作困難、回收率差；溶劑法中溶液和喹啉不溶物界面不清，存留多少溶液難以精確處理，且耗時長；而離心法需要消耗大量能量等，且去除QI不徹底、污染嚴重(處理溫度往往在200-290°C，有機物揮發性增大)等缺陷。因而，降低能耗、縮短工藝路線、尋求溫和環保的高效去除QI方法是煤浙青或煤焦油深加工過程中迫切需要解決的問題。
發明內容
基于上述現有技術存在的問題，本發明的目的是通過加入使喹啉不溶物帶上微正電荷且對其具有分散作用的表面活性劑，在電場的作用下，共同沉積在陰極上，從而制備出一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的方法。為了實現上述目的，本發明所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，包括在煤焦油或煤浙青中加入預定量的溶劑，再加入喹啉不溶物帶正電的表面活性劑月桂基三甲基氯化銨，加入量為煤焦油或煤浙青質量的0. 05%-0. 5 wt%，然后置于帶電極的容器中進行加熱，當溫度為10-90°C時，打開電源，調節電場強度為7.5X104伏/ 米-3. 0 X IO5伏/米，通電20-60 min，取出附著沉積物電極后，將含有溶劑的煤焦油或煤浙青采用真空減壓的條件進行蒸餾除去加入的溶劑后，制得不含喹啉不溶物的煤焦油或煤浙在上述技術方案中，所述溶劑是輕油、酚油、萘油、洗油、苯和甲苯中的一種或多種混合；所述使喹啉不溶物帶正電荷的表面活性劑是月桂基三甲基氯化銨，其月桂基三甲基氯化銨的加入量占煤焦油或煤浙青質量的0. 05%-0. 5 wt% ；所述電極是導電的具有一定形狀的金屬材料或非金屬材料；所述煤焦油或浙青中加入預定量的溶劑是以達到溶解煤焦油或煤浙青的量為限。本發明所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其創新之處在于通過加入月桂基三甲基氯化銨，提高了喹啉不溶物的分散性并帶上微正電荷，利用具有微正電荷性質的QI和電場之間能夠產生很強的相互靜電作用，并最終在陰極附近富集和沉積下來的特點對其進行去除，其原理不同于傳統的方法如過濾法、溶劑法和離心法，實現了對QI去除率達100%的效果，真正得到不含QI的煤焦油或煤浙青，而且還具有能耗低、條件溫和、工藝簡單、容易操作以及綠色環保等特點。此方法對煤焦油或煤浙青的深加工、焦化企業下游產品的開發具有重要的現實意義。
圖1是本發明使用的脫喹啉不溶物所用裝置示意圖。圖中a:是本發明的筒狀電極板，和電源陽極相聯接。b是本發明的圓柱體電極，接地作為陰極。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作出進一步的詳細說明。實施本發明所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所加入的表面活性劑是一種可使喹啉不溶物帶上正電荷的表面活性劑，起所加入量為煤焦油或煤浙青質量的0. 05%-0. 5 wt%，所依據的原理是在高壓電場存在下，含碳固體顆粒物在電極放電作用下被帶上正電荷，在強電場存在下這些物質作定向移動，最終在陰極上沉積下來，從而達到去除QI的目的，利用該方法可得到完全不含QI的煤焦油或煤浙青，為煤焦油或煤浙青加工為高性能炭材料提供了前期保障，其具體實施例如下
實施例1
取50g高溫煤焦油(QI的含量為3. 6 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入能夠溶解高溫煤焦油的溶劑和25mg月桂基三甲基氯化銨，在一般情況下，溶解50g高溫煤焦油，加入同等體積比的溶劑即可溶解，該溶劑可以是輕油、酚油、萘油、洗油、苯和甲苯中的一種，或者是幾種的混合物，在本實施例中，選用50ml甲苯，置入如圖1所示的燒杯中，并將可導電的具有一定形狀的金屬材料或非金屬材料制作的電極同電源相連接，在本實施例中采用不銹鋼制作的電極同電源相接，電源采用普通電源，用水浴鍋將煤焦油加熱至50°C后，再接通電源，調節電場強度為7. 5X104伏/米，持續作用Ih后停止加熱，切斷電源開關，取出電極后，將其含有溶劑的煤焦油轉移至蒸餾裝置中，在溫度為100°c減壓條件下蒸餾除去溶劑，制得處理后的煤焦油，然后對其制得處理后的煤焦油，采用國標GB/T-2^3-1997所述方法，進行QI含量測定，結果檢測不到QI，說明處理后的煤焦油為不含QI的煤焦油。實施例2
同實施例1，取50g中溫煤浙青(QI的含量為5. 3 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入50ml洗油和IOOmg月桂基三甲基氯化銨后放入如圖1所示的容器中，并將不銹鋼制作的電極同電源相接，用電熱套加熱至80°C，接通電源，調電場強度至2. OX IO5伏/米，持續作用時間40min后停止加熱，關閉電源開關，取出電極后，將含有溶劑的煤浙青轉移至蒸餾裝置中，在溫度為210°C減壓條件下蒸餾除去溶劑，得到的處理后的煤浙青，采用國標GB/ T-2293-1997所述方法對其進行喹啉不溶物含量的測定，結果未檢測到QI，即QI含量低于測定方法的檢測下限，說明煤浙青中QI被全部去除。實施例3
同實施例1，取50g中溫煤焦油(QI的含量為5. 3 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入 60ml苯和250mg的月桂基三甲基氯化銨后，放入如圖1所示的容器中，并將銅材料制作的電極同電源相接，采用冰水浴將溫度調至10°c，接通電源，調電場強度為3. OX IO5伏/米， 持續作用時間Ih后停止加熱，關閉電源開關，取出電極后，將含有溶劑的煤焦油轉移至蒸餾裝置中，在溫度為50°C減壓條件下蒸餾除去溶劑，得到的處理后的煤焦油采用國標GB/ T-2293-1997所述方法對喹啉不溶物含量進行測定，同樣未檢到QI的存在，亦即經過上述處理的煤焦油，其中的QI含量低于測定方法的下限，從而制得不含QI的煤焦油。實施例4
取50g高溫煤浙青(QI的含量為7. 1 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入50ml萘油和 ISOmg的月桂基三甲基氯化銨后，放入如圖1所示的容器中，并將不銹鋼制作的電極同電源相接，用電熱套加熱至70°C，接通電源，調電場強度至8. 5 X IO4伏/米，持續作用時間20min 后停止加熱，關閉電源開關，取出電極電極后，將含有溶劑的煤浙青轉移至蒸餾裝置中，在溫度為180°C減壓條件下蒸餾除去溶劑，得到處理的煤浙青采用國標GB/T-2^3-1997所述方法對喹啉不溶物含量進行測定，結果未檢測到QI的存在，可認為通過上述處理可將QI全部去除，即得到不含QI的煤浙青。實施例5
取50g高溫煤浙青(QI的含量為7. 1 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入50ml輕油和 IOOmg的月桂基三甲基氯化銨后，放入如圖1所示的容器中，并將不銹鋼制作的電極同電源相接，用電熱套加熱至90°C，接通電源，調電場強度至9. 0 X IO4伏/米，持續作用時間50min 后停止加熱，關閉電源開關，取出電極電極后，將含有溶劑的煤浙青轉移至蒸餾裝置中，在溫度為150°C減壓條件下蒸餾除去溶劑，得到的煤浙青采用國標GB/T-2^3-1997所述方法對喹啉不溶物含量進行測定，未能檢測到QI，即煤浙青中QI被全部去除，制的不含QI的煤浙青。實施例6
取50g中溫煤浙青(QI的含量為5. 3 wt%)置于300ml的玻璃燒杯中，加入50ml以任一體積比的酚油和輕油組成的混合物和120mg的月桂基三甲基氯化銨后，放入如圖1所示的容器中，并將不銹鋼制作的電極同電源相接，用電熱套加熱至90°C，接通電源，調電場強度至9. OX IO4伏/米，持續作用時間50min后停止加熱，關閉電源開關，取出電極電極后， 將含有溶劑的煤浙青轉移至蒸餾裝置中，在溫度為160°C減壓條件下蒸餾除去溶劑，得到的煤浙青采用國標GB/T-2^3-1997所述方法對喹啉不溶物含量進行測定，結果未檢測到QI， 即通過上述處理，能將QI全部去除從而制的不含QI的煤浙青。
權利要求
1.一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，包括將煤焦油或浙青中加入預定量的溶劑和喹啉不溶物帶正電的表面活性劑，置于帶電極的容器中加熱，當溫度為10-90°C 時，電場強度為7. 5 X IO4伏/米-3. OX IO5伏/米，時間為20-60 min，取出附著沉積物的電極后，將含有溶劑的煤焦油或煤浙青在真空減壓條件下進行蒸餾除去加入的溶劑，制得不含喹啉不溶物的煤焦油或煤浙青。
2.如權利要求1所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所述溶劑是輕油、酚油、萘油、洗油、苯和甲苯中的一種或多種混合。
3.如權利要求1所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所述喹啉不溶物帶正電荷的表面活性劑是月桂基三甲基氯化銨。
4.如權利要求3所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所述月桂基三甲基氯化銨的加入量占煤焦油或煤浙青質量的0. 05%-0. 5 wt%0
5.如權利要求1所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所述電極是可導電的具有一定形狀的金屬材料或非金屬材料。
6.如權利要求1所述的一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤浙青的制備方法，其所述煤焦油或浙青中加入預定量溶劑是以達到溶解煤焦油或煤浙青的量為限。
全文摘要
一種不含喹啉不溶物煤焦油或煤瀝青制備方法是在煤焦油或煤瀝青中加入溶劑和一種可使喹啉不溶物帶上正電荷的表面活性劑后，一并置于設有電極的容器中，在電場強度為7.5×104伏/米-3.0×105伏/米，溫度為10℃-90℃的條件下通電20-60min，將附著沉積物的電極取出，對容器中的煤焦油或煤瀝青進行真空減壓蒸餾除去加入的溶劑后，制得不含喹啉不溶物的煤焦油或煤瀝青。該方法具有能耗低、條件溫和、工藝簡單以及綠色環保，易于工業化生產等特點。
文檔編號C10C3/00GK102229808SQ201110135689
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者張懷平, 曹青, 李月仙, 靳利娥 申請人:太原理工大學