專(zhuān)利名稱(chēng)：改性的碳原料油及碳材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性的碳原料油及碳材料的制備方法。
背景技術(shù)：
煤類(lèi)(煤焦油類(lèi))重油、石油類(lèi)重油(以下有時(shí)將它們總稱(chēng)為碳原料油) 例如用作粘結(jié)劑瀝青、炭黑、瀝青焦炭或碳電極等碳材料或碳制品(以下有 時(shí)將它們總稱(chēng)為碳材料)的原材料。
在碳原料油中，含有在作為有機(jī)溶劑(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為溶劑)的喹啉、曱苯
中不溶的成分(以下有時(shí)將在喹啉中不溶的成分稱(chēng)為QI成分，將在曱苯中 不溶的成分稱(chēng)為T(mén)I成分)。這些在溶劑中不溶的成分根據(jù)碳原料油的用途 有時(shí)有效地發(fā)揮作用，但有時(shí)也需要除去。
對(duì)于從碳原料油中除去QI成分的方法，眾所周知的是通過(guò)將芳族類(lèi)溶 劑和脂肪族類(lèi)溶劑添加到碳原料油中，將QI成分以固體物質(zhì)(固體成分) 的形式沉降來(lái)除去的方法。
將QI成分以固體物質(zhì)的形式沉降來(lái)除去而得到的上清油，進(jìn)而通過(guò)蒸 餾形成改性的碳原料油，適合用作上述碳材料的原材料。
但是，將芳族類(lèi)溶劑和脂肪族類(lèi)溶劑添加到碳原料油中的上述現(xiàn)有的碳 原料油的改性方法，使用昂貴的芳族類(lèi)溶劑和脂肪族類(lèi)溶劑，此外，需要進(jìn) 行用于除去溶劑的蒸餾處理，結(jié)果需要很大的處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供處理成本廉價(jià)的改 性的碳原料油的制備方法及碳材料的制備方法。類(lèi)重油和石油類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油100質(zhì)量份，混合i成水 溶液0.01質(zhì)量份以上，至少除去生成的固體成分。
此外，本發(fā)明中的碳材料的制備方法的特征在于，將通過(guò)上述改性的碳 原料油的制備方法得S 'J的改'性的碳原料油用于原材料。
此外，本發(fā)明中的碳材料的制備方法的特征在于，將配合有上述改性的 碳原料油的制備方法中生成的固體成分的、含有選自煤類(lèi)重油和石油類(lèi)重油 中的任意 一 種或兩種的碳原料油用于原材料。
本發(fā)明中的碳原料油的制備方法，由于相對(duì)于含有選自煤類(lèi)重油和石油
類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油100質(zhì)量份，混合堿水溶液0.01質(zhì)
量份以上，至少除去生成的固體成分，所以可以以廉價(jià)的處理成本得到改性 的碳原料油。
此外，本發(fā)明中的碳材料的制備方法，由于將上述改性的碳原料油用于 原材料，此外將生成的固體成分用于原材料的一部分，所以可以降低碳材料 的制備成本。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)4亍說(shuō)明。
本實(shí)施方式中的碳原料油的制備方法中，相對(duì)于含有選自煤類(lèi)重油和石
油類(lèi)重油中的任意一種或兩種的石灰原料油100質(zhì)量4分，混合石咸水溶液0.01
質(zhì)量份以上，至少除去生成的固體成分。
碳原料油可以使用煤類(lèi)重油、石油類(lèi)重油。
作為煤類(lèi)重油，可以舉出將煤干餾得到的煤焦油，對(duì)煤焦油進(jìn)行分餾、 熱處理得到的瀝青或其副產(chǎn)物油，或者將瀝青焦化時(shí)產(chǎn)生的炭黑用原料油 等。另一方面，作為石油類(lèi)重油，可以舉出原油的熱分解油或熱分解油的分 鎦品等。這些碳原料油可以單獨(dú)使用 一 種或以?xún)煞N以上的混合物的狀態(tài)使用。
減水溶液，對(duì)其種類(lèi)不特別限定，但是優(yōu)選使用NaOH、 KOH、 Ca(OH)2、 Mg(OH)2等堿金屬或堿土類(lèi)金屬(廣義上的堿土類(lèi)金屬)的氫氧化物， Na2C03、 K2C03等堿金屬的碳氧化物，或NH4(OH)等無(wú)機(jī)堿水溶液。
堿水溶液，相對(duì)于碳原料油100質(zhì)量份配合0.01質(zhì)量份。如果堿水溶 液的配比少于0,01質(zhì)量份，則固體物質(zhì)的析出不充分。另一方面，對(duì)堿水 溶液的配比的上限不特別限定，但是即使配合超過(guò)100質(zhì)量份的量，固體物 質(zhì)的析出效果也未明顯提高。
對(duì)堿水溶液的堿濃度不特別限定，但是優(yōu)選為1質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為 10質(zhì)量％以上。
碳原料油與堿水溶液的混合，只要碳原料油處于具有流動(dòng)性的狀態(tài)，則 對(duì)溫度條件不特別限定，但是優(yōu)選在常溫 250。C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，更優(yōu) 選在6(TC ~ 200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。碳原料油通常處于具有流動(dòng)性的狀態(tài)， 但是由于粘度高等，在此狀態(tài)下不能確保有效地混合所需的充分的流動(dòng)性 時(shí)，可以適當(dāng)升溫以貝武予流動(dòng)性。
碳原料油與堿水溶液的混合時(shí)間，可以根據(jù)使用的碳原料油的種類(lèi)等適 當(dāng)設(shè)定，但是優(yōu)選約為5分鐘以上，且如此是充分的。
其中，碳原料油與堿水溶液的混合技術(shù)方案，可適當(dāng)?shù)剡x擇來(lái)使用，例 如可以從公知的通常工業(yè)技術(shù)方案中使用動(dòng)力攪拌、靜態(tài)混合機(jī)等。此外， 也可以為例如向石友原料油或石威水溶液中的 一方液流噴霧、噴射另 一方的方 法，使碳原料油和堿水溶液兩者對(duì)向噴霧、噴射使它們碰撞的方法等，這些 方法的情況下，在狹義混合的概念的范圍外，可以視為接觸或接觸混合，但 是本實(shí)施方式中，它們也包含在混合的一種方式中。
從碳原料油中分離、除去通過(guò)碳原料油與堿水溶液混合而生成的固體成 分(固體物質(zhì))的技術(shù)方案可以適當(dāng)選擇來(lái)使用，例如可以從公知的通常工 業(yè)技術(shù)方案中使用靜置分離、離心分離、過(guò)濾分離等。由此，除去固體成分，得到改性的碳原料油。
其中，堿水溶液的用量少至不影響改性的碳原料油的品質(zhì)、將碳原料油用于原材料制備的碳材料的品質(zhì)的程度時(shí)，無(wú)需特別地將改性的碳原料油與堿水溶液分離，但是石成水溶液的用量相對(duì)多時(shí)，優(yōu)選例如通過(guò)靜置分離等適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案從改性的碳原料油中除去堿水溶液。
堿水溶液來(lái)替代使用芳族類(lèi)溶劑和脂肪族類(lèi)溶劑的現(xiàn)有方法，可以以廉價(jià)的處理成本得到改性的碳原料油。
此外已公開(kāi)了例如使1N-NaOH水溶液3質(zhì)量4分作用于例如煤焦油1質(zhì)量份，例如攪拌2小時(shí)等，除去可溶于堿水溶液中的成分的方法(日本特開(kāi)平06-157015號(hào)公報(bào))。根據(jù)此方法，通過(guò)減少瀝青中的氧含量，在同一軟化點(diǎn)下表現(xiàn)出高的碳收率。
由以上的本實(shí)施方式的說(shuō)明可知，不言而喻地，本實(shí)施方式與上述技術(shù)為其目的、作用效果不同，發(fā)明構(gòu)成也不同的通過(guò)各自的技術(shù)思想達(dá)成的技術(shù)。'
接著，本實(shí)施方式中的碳材料的制備方法，將通過(guò)上述改性的碳原料油的制備方法得到的改性的碳原料油用于原材料。
的碳材料則不特別限定，可以舉出通過(guò)延遲焦化裝置對(duì)改性的碳原料油進(jìn)行處理得到的瀝青焦炭，根據(jù)需要對(duì)改性的碳原料油進(jìn)行分餾、熱處理來(lái)調(diào)整分子量分布得到的粘結(jié)劑瀝青或浸漬瀝青等，進(jìn)而可以舉出將這些碳材料用于原料得到的石墨電極等碳制品。而且，粘結(jié)劑瀝青、浸漬瀝青也可以直接使用改性的碳原料油，此時(shí)，粘結(jié)劑瀝青、浸漬瀝青本身為改性的碳原料油的一種形態(tài)。
由此，通過(guò)使用以廉價(jià)的處理成本得到的本實(shí)施方式的改性的碳原料油作為原材料，可以降低碳材料的制備成本。此外，與上述不同的本實(shí)施方式的碳材料的制備方法，將配合有上述改性的碳原料油的制備方法中生成的固體成分的含有選自煤類(lèi)重油和石油類(lèi)重油中的任意 一 種或兩種的碳原料油用于原材料。
其中，碳材料只要為將本實(shí)施方式的固體成分作為原材料的一部分制備的碳材料則不特別限定，可以舉出瀝青焦炭、粘結(jié)劑瀝青或浸漬瀝青、炭黑，進(jìn)而可以舉出將這些碳材料用于原料得到的石墨電極等碳制品。
由此，可以以廉價(jià)的制備成本得到碳化收率、易石墨化性得到提高的碳材料。
而且，在上述兩個(gè)實(shí)施方式中的碳材料的制備工序中，期待除去作為原材料使用的原料油、中間制品等中含有的固體成分時(shí)，可以適宜使用本實(shí)施方式中的改性的碳原料油的制備方法。
實(shí)施例
舉出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明。而且，本發(fā)明不被以下說(shuō)明的實(shí)施例所限定。[實(shí)施例1]
相對(duì)于炭黑用碳原料油100質(zhì)量份，添加(配合)48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.15質(zhì)量份?；旌蠝囟葹?20°C,通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去析出的固體物質(zhì)得到上清油。固體物質(zhì)相對(duì)于碳原料油IOO質(zhì)量份析出0.5質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為痕量(trace) 、 TI成分為0.8質(zhì)量％,改性的碳原料油的上清油中的QI成分為痕量、TI成分為0.4質(zhì)量％。
而且，相對(duì)于上述上清油IOO質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.15質(zhì)量份。混合溫度為12(TC，通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置，但是未析出固體物質(zhì)，確認(rèn)固體物質(zhì)析出所需的混合時(shí)間為先前的處理的混合時(shí)間即是充分的。
7相對(duì)于與實(shí)施例1同樣的炭黑用碳原料油100質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.005質(zhì)量份。混合溫度為120°C,通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置，但是未析出固體物質(zhì)。
相對(duì)于與實(shí)施例1同樣的炭黑用碳原料油100質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液50質(zhì)量份。混合溫度為120°C,通過(guò)攪拌進(jìn)^f亍的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)。固體物質(zhì)相對(duì)于碳原料油100質(zhì)量份析出0.5質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為痕量、丁1成分為0.8質(zhì)量％,改性的碳原料油的上清油中的QI成分為痕量、11成分為0.4質(zhì)量％。
相對(duì)于與實(shí)施例1同樣的炭黑用碳原料油IOO質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.15質(zhì)量份。混合溫度為250°C,通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)。固體物質(zhì)相對(duì)于碳原料油IOO質(zhì)量份析出O.l質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為痕量、TI成分為0.8質(zhì)量。/。，改性的碳原料油的上清油中的QI成分為痕量、丁1成分為0.7質(zhì)量％。
相對(duì)于與實(shí)施例i同樣的炭黑用碳原料油IOO質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.15質(zhì)量份?；旌蠝囟葹?00°C,通過(guò)攪拌進(jìn)4亍的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)。固體物質(zhì)相對(duì)于碳原料油IOO質(zhì)量份析出0.4質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為痕量、TI成分為0.8質(zhì)量。/。，改性的碳原料油的上清油中的QI成分為痕量，TI成分為0.5質(zhì)量。/0。
相對(duì)于與實(shí)施例1同樣的炭黑用碳原料油IOO質(zhì)量份添加24質(zhì)量％的碳酸鉀水溶液0.3質(zhì)量份?；旌蠝囟葹?20°C,通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)。固體物質(zhì)相對(duì)于碳原料油100質(zhì)量份析出0.5質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為痕量、TI成分為0.8質(zhì)量。/。，改性的碳原沖牛油的上清油中的QI成分為痕量、TI成分為0.4質(zhì)量％。
將分餾煤焦油得到的瀝青用作碳原料油，相對(duì)于瀝青100質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的NaOH水溶液1質(zhì)量份?；旌蠝囟葹?70°C,通過(guò)攪拌進(jìn)4亍的混合時(shí)間為20分鐘。將混合液(油)靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)得到上清油。固體物質(zhì)相對(duì)于瀝青IOO質(zhì)量份析出8質(zhì)量份。
碳原料油中的QI成分為6質(zhì)量％、 TI成分為15質(zhì)量％，改性的-友原料油的上清油中的QI成分為痕量、TI成分為14質(zhì)量％。
將由與實(shí)施例6同樣的瀝青制備的浸漬瀝青用作碳原料油，相對(duì)于浸漬瀝青100質(zhì)量份添加48質(zhì)量％的KOH水溶液10質(zhì)量份?；旌蠝囟葹?50°C，通過(guò)攪拌進(jìn)行的混合時(shí)間為20分鐘。然后用離心分離才幾除去固體物質(zhì)。固體物質(zhì)相對(duì)于浸潰瀝青IOO質(zhì)量份析出l質(zhì)量份。
作為碳原料油的浸漬瀝青中的QI成分為痕量、TI成分為10質(zhì)量％,除去固體物質(zhì)的浸漬瀝青中的QI成分為痕量、TI成分為9質(zhì)量％。
將分餾煤焦油得到的瀝青(QI成分6質(zhì)量％)用作碳原料油，相對(duì)于瀝青100質(zhì)量份加入苯400質(zhì)量份、正己烷500質(zhì)量份，100。C下混合，攪拌20分鐘。將混合液靜置后，通過(guò)傾析除去固體物質(zhì)得到上清油。固體物質(zhì)相對(duì)于瀝青IOO質(zhì)量份析出12質(zhì)量份。
權(quán)利要求
1、一種改性的碳原料油的制備方法，其特征在于，相對(duì)于含有選自煤類(lèi)重油和石油類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油100質(zhì)量份，混合堿水溶液0.01質(zhì)量份以上，至少除去生成的固體成分。
2、 一種碳材料的制備方法，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求l所述的改 性的碳原料油的制備方法得到的碳原料油用于原材料。
3、 一種碳材料的制備方法，其特征在于，將配合有權(quán)利要求1所述的 改性的碳原料油的制備方法中生成的固體成分的、含有選自煤類(lèi)重油和石油 類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油用于原材料。
全文摘要
本發(fā)明提供處理成本廉價(jià)的改性的碳原料油的制備方法以及碳材料的制備方法。通過(guò)相對(duì)于含有選自煤類(lèi)重油和石油類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油100質(zhì)量份，混合堿水溶液0.01質(zhì)量份以上，至少除去生成的固體成分來(lái)制備改性的碳原料油。此外，將改性的碳原料油用于原材料來(lái)制備碳材料。此外，將配合有改性的碳原料油的制備方法中生成的固體成分的、含有選自煤類(lèi)重油和石油類(lèi)重油中的任意一種或兩種的碳原料油用于原材料來(lái)制備碳材料。
文檔編號(hào)C01B31/02GK101688129SQ20088000544
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者山野松城, 川野陽(yáng)一 申請(qǐng)人:新日化碳株式會(huì)社