RU2502781C2 - Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека - Google Patents
Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502781C2 RU2502781C2 RU2012110290/05A RU2012110290A RU2502781C2 RU 2502781 C2 RU2502781 C2 RU 2502781C2 RU 2012110290/05 A RU2012110290/05 A RU 2012110290/05A RU 2012110290 A RU2012110290 A RU 2012110290A RU 2502781 C2 RU2502781 C2 RU 2502781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pitch
- anisotropic
- heat treatment
- quinoline
- petroleum pitch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Способ получения анизотропного нефтяного пека включает термообработку изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст., последующую экстракционную обработку полученного продукта хинолином, отгонку экстрагента и обработку полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле для удаления следов растворителя.
Изобретение позволяет повысить качество целевого анизотропного пека за счет увеличения в нем содержания мезофазы, равномерно распределенной по объему пека и получать на его основе высокомодульные углеродные волокна. 2 табл., 1 ил., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ получения анизотропного пека с содержанием мезофазы 75-80% путем термообработки углеводородного сырья в инертной атмосфере при температуре 400-450°C при атмосферном давлении или выше [патент США №3787541, кл. C01B 031/00, C01B 031/07].
Известен способ получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при температуре 320-470°C, давлении 3-20 атм в течение 1-20 часов [патент Великобритании 1379423, кл. C10C 001/00].
Наиболее близким к изобретению является способ получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека с последующей обработкой органическими соединениями, а именно диоксаном и диметилацетамидом. Недостаток способа заключается в низком содержании мезофазы в получаемом пеке [патент США 4465586, кл. C10C 1/20].
Целью изобретения является повышение качества целевого анизотропного пека за счет увеличения в нем содержания мезофазы (жидких кристаллов) и ее равномерного распределения по объему пека, что позволяет получать на его основе высокомодульные углеродные волокна.
Поставленная цель достигается описываемым способом получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст. с последующей экстракционной обработкой полученного продукта, в условиях которой продолжается рост жидкокристаллической фазы, отгонкой экстрагента -хинолина и обработкой полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле для равномерного распределения кристаллитов жидкокристаллической фазы по всему объему пека, обеспечения однородности его структуры и удаления следов растворителя.
Предпочтительно процесс термообработки изотропного нефтяного пека вести в интервале температур 350-450°C, так как известно, что именно при этих температурах идет образование жидких кристаллов.
Предпочтительно также в качестве экстрагента использовать хинолин и экстракцию проводить в условиях, обеспечивающих рост жидкокристаллической фазы: при температуре кипения хинолина и пониженном давлении 10-100 мм рт.ст.
Отличительные признаки способа заключаются в проведении термообработки изотропного нефтяного пека при давлении 10-100 мм рт.ст., последующей экстракционной обработке полученного продукта в условиях, обеспечивающих рост жидкокристаллической фазы, в предпочтительных условиях проведения способа и обработке полученного анизотропного пека ультразвуком в объеме.
Выдержка изотропного нефтяного пека при температуре 350-450°C в течение 5-20 часов при пониженном давлении обеспечивает оптимальные условия для получения гетерофазного пека. Проведение процесса при температуре ниже 350°C, пониженном давлении и в течение менее 5 часов приводит к снижению выхода мезофазы из-за неполного протекания реакции поликонденсации. Повышение температуры выше 450°C и продолжительности выдержки более 20 часов приводит к образованию карбоидов, что снижает качество волокнообразующего пека.
Проведение термообработки при пониженном давлении позволяет сократить продолжительность процесса. Давление термообработки ниже 10 мм рт.ст. требует больших энергозатрат и экономически нецелесообразно. При использовании вакуума выше 100 мм рт.ст. гетерофазный пек содержит недостаточное количество мезофазы (жидких кристаллов) - ниже 20%, об. и отличается повышенным содержанием низкомолекулярных компонентов, что понижает качество целевого продукта.
Экстракцию хинолином проводят при температуре кипения последнего при пониженном давлении 10-100 мм рт.ст., весовой кратности «хинолин: пек ГП»=5-10:1 в течение 10-20 ч. При указанных условиях наблюдается рост содержания мезофазы в пеке. При соотношении «хинолин: пек ГП» менее 5:1 и продолжительности менее 10 часов экстракция протекает неполно, а при кратности «хинолин:пек ГП» более 10:1 и продолжительности более 10 часов изменение параметров экстракции не влияет на выход пека и экономически нецелесообразно.
Проведение обработки высокоплавкого анизотропного пека ультразвуком с частотой 15-25 кГц и мощностью 50-100 Вт/см2 обеспечивает повышение качества волокнообразующего пека за счет равномерного распределения мезофазы по всему объему пека, достижения однородности его структуры и удаления пузырьков и следов растворителя.
Способ изобретения иллюстрируется схемой, представленной на рис.1, где 1 - блок термообработки, 2 - блок экстракции хинолином, 3 - блок отгонки хинолина из рафинатной фазы и обработки анизотропного пека ультразвуком, 4 - блоки отгонки хинолина из экстрактной фазы; I - изотропный нефтяной пек ИП1, II - газы, III - жидкие дистиллятные продукты, IV - гетерофазный пек ГП, V, VIII, XI - хинолин, VI - рафинатная фаза, VII - экстрактная фаза, IX, X - изотропный пек ИП2, XII - анизотропный пек АВП.
Исходное сырье (изотропный нефтяной пек ИП]) по линии I подают в блок 1, где его подвергают термообработке в инертной атмосфере при остаточном давлении 10-100 мм рт.ст. и температуре, обеспечивающей интенсивное образование мезофазы. Газы и жидкие дистиллятные продукты выводят из блока 1, соответственно по линиям II и III.
Полученный продукт (гетерофазный пек ГП), содержащий мезофазу в количестве 20-60% передают по линии IV в блок экстракции 2, где пек контактирует с растворителем, подаваемым в блок экстракции по линии V, при этом в реакционной массе продолжается рост жидкокристаллической фазы. Полученные рафинатную и экстрактную фазы выводят по линиям VI и VII, соответственно. Экстрактную фазу направляют в блок растворителя 4. Полученный при отгонке растворителя изотропный пек ИП2 выводят по линии IX, или возвращают на смешение с исходным сырьем по линии X. Растворитель возвращают по линии VIII в блок 2. Рафинатную фазу направляют в блок отгонки растворителя и отгонки ультразвуком в объеме 3. Растворитель возвращают в блок экстракции 2 по линии XI. Полученный анизотропный пек АП после отгонки растворителя обрабатывают ультразвуком в объеме для удаления следов растворителя и равномерного распределения жидкокристаллической фазы по всему объему. Готовый анизотропный волокнообразующий пек АВП выводят по линии XII.
Примеры 1-5.
Пример иллюстрируется схемой, представленной на рис.1.
Исходный изотропный пек ИП1 с температурой размягчения 181°C, содержащий мальтены (масла и смолы), асфальтены и карбены в количестве 31,6; 65,1 и 3,3% масс, соответственно, подвергают термообработке в инертной атмосфере при остаточном давлении 10-100 мм рт.ст., повышенной температуре в течение 5-20 ч. В результате получают гетерофазные пеки (таблица 1).
Таблица 1 | ||||||
Условия термообработки и физико-химические свойства гетерофазных пеков | ||||||
Режим термообработки и физико-химические свойства гетерофазных пеков | Пеки ГП | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Условия термообработки: | ||||||
температура, °C | 350 | 400 | 450 | 400 | 400 | |
продолжительность, час | 5 | 10 | 15 | 20 | 10 | |
давление, мм рт.ст. | 10 | 20 | 30 | 50 | 100 | |
Температура размягчения, °C | 275 | 269 | 250 | 280 | 279 | |
Углеводородный состав, % масс: | ||||||
масла и смолы | 4,8 | 7,5 | 3,6 | 6,8 | 5,7 | |
асфальтены | 14,3 | 12,7 | 10,8 | 12,3 | 11,9 | |
карбены (растворимые в хинолине) | 28,1 | 23,0 | 26,8 | 25,7 | 33,3 | |
мезофаза | 52,8 | 56,8 | 58,8 | 55,2 | 49,1 |
Полученный гетерофазный пек ГП экстрагируют хинолином при температуре кипения последнего, весовой кратности «хинолин: пек ГП»=5-10:1 в течение 10-15 ч. Из рафинатной части отгоняют хинолин и получают анизотропный пек АП, из экстрактной фазы отгоняют хинолин и получают изотропный пек ИП2. Далее анизотропный пек АП обрабатывают ультразвуком частотой 15-25 кГц и мощностью 50-100 Вт/см2 и получают пек АВП, по своим свойствам пригодный для формования волокон (таблица 2).
Таблица 2 | |||||||||||
Условия экстракции и физико-химические свойства анизотропных пеков | |||||||||||
Показатели | Пеки АП | ||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||
Условия экстракции | |||||||||||
Весовое соотношение гетерофазный пек/хинолин | 1:5 | 1:6 | 1:7 | 1:8 | 1:10 | ||||||
Продолжительность, час | 10 | 11 | 12 | 14 | 15 | ||||||
Давление, мм рт.ст. | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||||||
Температура, °С | 150 | 150 | 150 | 150 | 15- | ||||||
Условия отгонки | |||||||||||
Продолжительность, час | 14 | 15 | 17 | 18 | 20 | ||||||
Давление, мм рт.ст. | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||||||
Температура, °C | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | ||||||
Условия обработки ультразвуком | |||||||||||
Частота, кГц | 15 | 15 | 20 | 20 | 25 | ||||||
Мощность, Вт/см2 | 50 | 100 | 75 | 75 | 75 | ||||||
Физико-химические свойства пеков АВП | |||||||||||
Выход целевого пека на ГП, % масс: | 56 | 61 | 52 | 62 | 59 | ||||||
Температура размягчения, °C | 360 | 320 | 325 | 310 | 315 | ||||||
Содержание мезофазы, % масс: | 90,9 | 93,7 | 93,3 | 87,9 | 89,9 |
Claims (1)
- Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека путем термообработки изотропного пека в инертной атмосфере при температуре 350-450°C, отличающийся тем, что термообработку проводят при давлении 10-100 мм рт.ст. и дополнительно проводят экстракцию полученного гетерофазного пека хинолином с последующей отгонкой экстрагента и обработкой полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110290/05A RU2502781C2 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110290/05A RU2502781C2 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012110290A RU2012110290A (ru) | 2013-09-27 |
RU2502781C2 true RU2502781C2 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49253541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110290/05A RU2502781C2 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502781C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668444C1 (ru) * | 2017-09-14 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Способ получения анизотропного нефтяного пека |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563280C1 (ru) * | 2014-06-17 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU271146A1 (ru) * | 1968-07-25 | 1975-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Ультразвуковой аппарат дл обезвоживани и дегазации в зких продуктов |
WO1992011341A1 (en) * | 1990-12-21 | 1992-07-09 | Conoco Inc. | Solvated mesophase pitches |
RU2062285C1 (ru) * | 1994-05-13 | 1996-06-20 | Башкирский государственный университет | Способ получения нефтяного волокнообразующего пека |
EP0757089B1 (en) * | 1993-10-12 | 2000-09-13 | Conoco Inc. | Improved process for making solvated mesophase pitch |
EP0480106B1 (en) * | 1988-12-22 | 2001-01-03 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
EP0791040B1 (en) * | 1994-11-07 | 2003-01-08 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
US20100021819A1 (en) * | 2008-07-28 | 2010-01-28 | Aruna Zhamu | Graphene nanocomposites for electrochemical cell electrodes |
-
2012
- 2012-03-16 RU RU2012110290/05A patent/RU2502781C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU271146A1 (ru) * | 1968-07-25 | 1975-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Ультразвуковой аппарат дл обезвоживани и дегазации в зких продуктов |
EP0480106B1 (en) * | 1988-12-22 | 2001-01-03 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
WO1992011341A1 (en) * | 1990-12-21 | 1992-07-09 | Conoco Inc. | Solvated mesophase pitches |
EP0757089B1 (en) * | 1993-10-12 | 2000-09-13 | Conoco Inc. | Improved process for making solvated mesophase pitch |
RU2062285C1 (ru) * | 1994-05-13 | 1996-06-20 | Башкирский государственный университет | Способ получения нефтяного волокнообразующего пека |
EP0791040B1 (en) * | 1994-11-07 | 2003-01-08 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
US20100021819A1 (en) * | 2008-07-28 | 2010-01-28 | Aruna Zhamu | Graphene nanocomposites for electrochemical cell electrodes |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668444C1 (ru) * | 2017-09-14 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Способ получения анизотропного нефтяного пека |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012110290A (ru) | 2013-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5956610B2 (ja) | 高温コールタールの水素化によりメソフェーズピッチを生産する方法 | |
SU1590047A3 (ru) | Способ получени мезофазного пека | |
RU2480509C1 (ru) | Способ получения анизотропного волокнообразующего нефтяного пека экстракцией ароматическими и гетероциклическими соединениями | |
RU2502781C2 (ru) | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека | |
JPH0252954B2 (ru) | ||
WO2010131708A1 (ja) | 生コークスの製造方法及びニードルコークスの製造方法 | |
RU2502782C2 (ru) | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека экстракцией толуолом в сверхкритических условиях | |
JP5221997B2 (ja) | 炭化水素油の分解方法 | |
JP2963128B2 (ja) | 炭素繊維製造用の精製ピッチおよび/またはメソフェーズピッチの製造方法 | |
US6717021B2 (en) | Solvating component and solvent system for mesophase pitch | |
RU2563280C1 (ru) | Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека | |
CN105713635A (zh) | 一种去除煤焦油中喹啉不溶物的方法 | |
JPH0456077B2 (ru) | ||
RU2668444C1 (ru) | Способ получения анизотропного нефтяного пека | |
RU2288938C1 (ru) | Способ получения пека-связующего для электродных материалов | |
KR20130106863A (ko) | 칼슘 나프테네이트를 함유하는 원유에서 칼슘을 제거하는 첨가제 및 방법 | |
Cervo et al. | Control of molecular weight distribution of petroleum pitches via multistage supercritical extraction | |
CN103509575A (zh) | 一种用于制备高品质煤系针状焦的溶剂 | |
KR101651945B1 (ko) | 잔사유 유래 광학적 이방성 피치, 상기 피치 제조방법 및 상기 피치로 제조된 피치탄소섬유 | |
RU2709446C1 (ru) | Способ получения мезофазного пека | |
JP2008297443A (ja) | 炭化水素油の分解方法 | |
CN107760348B (zh) | 一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用 | |
KR102455988B1 (ko) | 석탄계 원료의 정제방법 | |
JPH08134468A (ja) | 炭素繊維用等方性ピッチの製法 | |
CN108795467A (zh) | 一种fcc澄清油萃取分离-热缩聚制备中间相沥青的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150317 |