重质烃至中间相沥青的热转化制造技术

中间相沥青的生产方法，所述方法包括：提供具有

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】重质烃至中间相沥青的热转化
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于
2021
年4月8日提交的美国临时申请号
63/172340
的权益和优先权，其公开内容通过引用并入本文
。
相关申请
[0002]本公开内容技术上与
2021
年1月
15
日提交的美国临时专利申请
63/138,051
相关，其全部内容通过引用并入本文
。


[0003]本公开内容涉及中间相沥青的生产，所述中间相沥青通常用于生产碳纤维
。

技术介绍

[0004]各向同性沥青和中间相沥青是含碳原料，其可以由在煤炭或石油原料的加工期间产生的残余物或通过其它方法
(
例如小型芳族物质的酸催化缩合
)
形成
。
对于某些等级的碳纤维，各向同性沥青可用作初始原料
。
然而，由各向同性沥青生产的碳纤维通常表现出很少的分子取向和较差的机械性能
。
与由各向同性沥青形成的碳纤维相反，由中间相沥青生产的碳纤维表现出高度优选的分子取向和较优异的机械性能
。
[0005]常规地，中间相沥青可以如下制备：在减粘裂化器中在中压至高压
(>400℃
和
>300psi)
下将重质芳族烃热转化为各向同性沥青，然后使用转膜蒸发器
(a wiped film evaporator)
进行连续的各向同性沥青
(isopitch)
分离
。
在
>420℃
下以间歇模式通常在真空下并且以长停留时间
(
例如
>6
小时
)
将各向同性沥青转化成中间相
。
由于温度不均匀性和大型高压釜中焦炭形成的高倾向，间歇方法难以按比例放大
。
现有技术通常限于约
100
加仑大小
。
低效的间歇方法导致中间相的高生产成本
。
[0006]在中间相制备方法中形成各向同性沥青的目的是产生和浓缩碳质物质，即微碳渣
(micro carbon residue
，
MCR)
，其潜在可能是中间相前体
。
用于中间相生产的高压釜方法通常在大于
425℃
的温度下以长停留时间
、
低的烃分压和通常在真空中运行
。
因此，制备中间相的成本非常高，这不可避免地导致昂贵的基于沥青的碳纤维
。
[0007]尽管基于沥青的碳纤维相对于钢具有异常高的性能，但基于沥青的碳纤维主要由于中间相生产的高成本而限于小领域应用，例如卫星
、
体育用品
、
火箭发动机喷嘴等
。
[0008]美国专利
4,208,267
描述了形成中间相沥青的方法
。
对各向同性沥青样品进行溶剂萃取
。
然后将萃取物暴露于
230℃
至约
400℃
范围内的升高的温度以形成中间相沥青
。
[0009]美国专利
5,032,250
描述了离析中间相沥青的方法
。
将含有介晶
(mesogen)
的各向同性沥青与溶剂组合并经受致密相或超临界条件，并且将所述介晶进行相分离
。
[0010]美国专利
5,259,947
描述了形成溶剂化中间相的方法，包括：
(1)
将碳质芳族各向同性沥青与溶剂结合；
(2)
施加足够的搅拌和足够的热量以使所述结合中的不溶性材料形成悬浮的液体溶剂化中间相小液滴；和
(3)
回收为固体或流体溶剂化中间相的不溶性材料
。
[0011]美国专利公开
2019/0078023
描述了在集成方法中提质原油和油残渣以生产中间
相沥青和另外的石油化学品
。
[0012]其它感兴趣的潜在参考文献包括美国专利
4,518,483、
美国专利
9,222,027、
美国专利公开
2019/0382665
和美国专利公开
2020/0181497。
附图简述
[0013]图1示出了用于中间相生产的示例性方法和系统
。
[0014]图2是通过本技术进步的实施方案产生的固体产物的图像
。
[0015]图3是通过本技术进步的实施方案产生的固体产物的图像
。

技术实现思路

专利技术概述
[0016]中间相沥青的生产方法，所述方法包括：提供具有
T5≥400
°
F(204℃)
且
T95≤1,400
°
F(760℃)
的原料；在至少
450℃
的温度加热所述原料以产生包含中间相沥青的经热处理产物，其中所述加热在足以具有大于或等于
1,000
秒的等效反应时间的反应条件下进行；和回收所述中间相沥青
。
[0017]在所述方法中，温度可以低于
600℃。
[0018]在所述方法中，原料可以具有
5.5
至
10
重量％的氢含量
。
[0019]在所述方法中，所述加热是应用于原料以生产中间相沥青的唯一加热步骤
。
[0020]所述方法还可以包括将蒸汽注入其中发生加热的反应器中
。
[0021]所述方法还可以包括在将原料供应到反应器时将蒸汽注入所述原料中
。
[0022]所述方法可以进一步包括将蒸汽注入到经热处理产物中，所述经热处理产物包括从其中发生加热的反应器输出的中间相沥青
。
[0023]在所述方法中，中间相沥青的产率可以大于1重量％
。
[0024]在所述方法中，中间相沥青的产率可以为
10
重量％至
50
重量％
。
[0025]在所述方法中，中间相沥青的产率可以为
10
重量％至
60
重量％
。
[0026]在所述方法中，反应条件可以包括惰性气氛，
450℃
至
520℃
的温度和
500
至
1,500psig
的压力
。
[0027]在所述方法中，
X
是加热的等效反应时间
(ERT)
，
Y
是根据
ASTM D1159
测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
中间相沥青的生产方法，所述方法包括：提供具有
T5≥400
°
F(204℃)
且
T95≤1,400
°
F(760℃)
的原料；在至少
450℃
的温度加热所述原料以产生包含中间相沥青的经热处理产物，其中所述加热在足以具有大于或等于
1,000
秒的等效反应时间的反应条件下进行；和回收所述中间相沥青
。2.
权利要求1的方法，其中所述温度低于
600℃。3.
上述任一权利要求的方法，其中所述原料具有
5.5
至
10
重量％的氢含量
。4.
上述任一权利要求的方法，其中所述加热是应用于所述原料以生产所述中间相沥青的唯一加热步骤
。5.
根据上述任一权利要求所述的方法，还包括注入蒸汽，其中将所述蒸汽注入到反应器中，注入到当将所述原料供应到所述反应器时的所述原料中，或注入到经热处理产物中，所述经热处理产物包括从其中发生加热的反应器输出的中间相沥青
。6.
上述任一权利要求的方法，其中所述中间相沥青的产率大于1重量％，优选
10
重量％至
50
重量％或
10
重量％至
60
重量％
。7.
上述任一权利要求的方法，其中所述反应条件包括惰性气氛
、450℃
至
520℃
的温度和
500
至
1,500psig
的压力
。8.
上述任一权利要求的方法，其中
X
是所述加热的等效反应时间
(ERT)
，和其中
Y
是根据
ASTM D1159
测量的所述原料的溴值，和所述加热在足以满足关系
[X*Y]≥31,000
秒的反应条件下进行
。9.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一霏，S，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：