碳纤维及其制备方法与流程

本发明涉及石油炼化领域，具体涉及一种碳纤维及其制备方法。

背景技术：

1、乙烯装置急冷油，是乙烯生产装置中的关键系统-急冷系统中的一部分。乙烯装置急冷油的使用中，存在一个根本性的问题：急冷油在急冷系统内长时间停留，会生成高粘度的胶质和沥青质；如果无法将高温下生成的胶质沥青质及时排出，则急冷油粘度将不可避免的逐渐升高乃至产生结焦，不但降低传热效率、增加能耗物耗，还容易堵塞管路、危及乙烯装置安全运行。

2、常用的减粘技术是设置一个减粘塔，引入一部分急冷油，采用乙烷炉裂解气为介质，在250～290℃条件下气提，并将急冷油中轻组分回收，排出急冷油中一部分重组分。但这种方法的缺点是：一、受乙烷裂解工况影响，难以稳定；二、温度太高，急冷油易结焦，堵塞减粘塔；三、排出的燃料油中一般只有10％～30％的胶质沥青质组分，往往无法及时将急冷油中时时产生的胶质和沥青质排出，为避免粘度失去控制，只能采取降低油洗塔釜温度的妥协方式，在较低的温度下才能达到沥青质生成和排出的平衡，减少了稀释蒸汽的产量，需要补充大量中压蒸汽，从而增加了乙烯装置综合能耗。cn105567291b中也公开了一种降低乙烯装置能耗的方法，该方法操作稳定、操作温度低，不引起结焦，在相同处理量下，比传统减粘塔排出的高粘度物质多，减粘效果好，可以在维持油洗塔中急冷油较高温度的同时，降低急冷油的粘度，起到节能降耗的作用。

3、但是目前的方法，减粘后，都会排出流动性差的减粘副产物。这些副产物在常温下是固体粉末，一般被当做劣质燃料油或固体废弃物，附加值很低，还容易造成污染和浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在上述的问题，提供一种碳纤维及其制备方法，采用该制备方法，能够将乙烯装置急冷油减粘副产物转化为应用市场较广的碳纤维，将减粘副产物充分资源化。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种制备碳纤维的方法，该方法包括：在催化剂和交联剂存在和150-200℃下，使乙烯装置急冷油减粘副产物发生交联反应，采用交联产物制备碳纤维。

3、本发明第二方面提供如上所述的方法得到碳纤维。

4、通过上述技术方案，本发明能够将乙烯装置急冷油减粘副产物，转化为碳纤维，可以用于隔制造热防热材料、刹车片、静电屏蔽材料，用于建筑、汽车、飞机等领域。如此能够将附加值较低的减粘副产物充分资源化。并且，采用本发明优选获得乙烯装置急冷油减粘副产物的方法，还能够更好的维持乙烯装置中的急冷油的粘度稳定，并将引出的急冷油中还能够再次用于急冷的成分，再分离返回到急冷系统中，避免了浪费和污染。

技术特征：

1.一种制备碳纤维的方法，其特征在于，该方法包括：在催化剂和交联剂存在和150-200℃的条件下，使乙烯装置急冷油减粘副产物发生交联反应，采用交联产物制备碳纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交联反应在第二溶剂的存在下进行；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂的质量用量为乙烯装置急冷油减粘副产物质量的1-12wt％，优选为3-8wt％；

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述交联剂的质量用量为乙烯装置急冷油减粘副产物质量的8-50wt％，优选为28-35wt％；

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交联反应的条件包括：在非活性气体氛围中进行，温度为160-180℃，时间为0.5-12h，优选为1-2h。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在采用交联产物制备碳纤维之前，该方法还包括：将交联后的混合物料，在160-200℃下进行闪蒸，得到交联产物。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其中，制备碳纤维的方法包括：将交联产物依次进行熔融纺丝、预氧化和碳化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述熔融纺丝的条件包括：温度为150-200℃，压力为0.001-0.2mpa，收丝转速为100-200r/min；

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乙烯装置急冷油减粘副产物的软化点为25-220℃。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其中，乙烯装置急冷油减粘副产物的获得方法包括：采用第一溶剂，并在第一溶剂的超临界条件或近临界条件下，将乙烯装置急冷油和第一溶剂接触，分离得到乙烯装置急冷油减粘副产物；

11.根据权利要求10所述的方法，其中，乙烯装置急冷油减粘副产物的获得方法在抽提塔中进行，乙烯装置急冷油从上部引入抽提塔，第一溶剂从下部引入抽提塔，乙烯装置急冷油和第一溶剂进行逆流接触，在抽提塔下部得到乙烯装置急冷油减粘副产物。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，超临界条件包括：抽提塔中的压力超过第一溶剂的临界压力，抽提塔中的温度超过第一溶剂的临界温度，且抽提塔中的压力为2-8mpa，温度为90-200℃；

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，乙烯装置急冷油减粘副产物的获得方法还包括：在抽提塔塔顶得到含有乙烯装置急冷油轻组分的第一溶剂相，将第一溶剂相送入溶剂回收塔，在第一溶剂的气化条件下，使得第一溶剂和乙烯装置急冷油轻组分分离，并回收第一溶剂；

14.权利要求1-13中任意一项所述的方法得到碳纤维。

15.根据权利要求14所述的碳纤维，其中，所述碳纤维的拉伸强度为150-300mpa，比表面积为350-480m2/g。

技术总结本发明涉及石油炼化领域，公开了碳纤维及其制备方法。该方法包括：在催化剂和交联剂存在和150‑200℃的条件下，使乙烯装置急冷油减粘副产物发生交联反应，采用交联产物制备碳纤维。采用该制备方法，能够将乙烯装置急冷油减粘副产物转化为应用市场较广的碳纤维，将减粘副产物充分资源化。技术研发人员：刘同举,王国清,张利军,周丛,杜志国,刘俊杰,张兆斌,石莹,李晓锋,巴海鹏,蒋冰,杨士芳受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29