一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺及装置的制作方法

本发明涉及锂电负极材料，具体的说是一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺及装置。

背景技术：

1、石墨材料因具有比容量高、长寿命循环、脱嵌锂平台电压低等特性，广泛用作锂离子电池的负极材料。但由于石墨电极与有机电解液较差的相容性，使得负极表面产生过多的sei膜，不仅消耗电解液中的锂离子，同时导致界面阻抗大幅增加，产生电化学动力学障碍，甚至会出现电极石墨层的解离及剥离，则锂离子电池循环性能及能量密度大大折扣，使用寿命大大降低。为避免这一问题的出现，广大学者从石墨改性、修饰方面进行了大量的研究，其中石墨表面包覆处理，因工艺简单有效得到了大家的广泛关注。该方法主要是通过在石墨表面包覆一层无定型碳，由于无定型碳与有机溶剂较好的相容性，既保留了石墨电极的低电压平台与高容量，又避免了石墨电极与电解液的直接接触，降低了电化学阻抗，进一步提高了锂离子电池的循环性能与倍率性能。

2、目前，包覆沥青的制备工艺普遍采用间歇式反应路线。专利cn109913253a公开了一种锂电池包覆专用沥青的制备方法。该工艺主要以乙烯焦油为原料，经过长时间沉降、加热提纯、减压闪蒸处理，并配合适量添加剂，生产高导电性、高隔热性锂电池包覆沥青，但工艺流程耗时耗能，产能受限。cn105567275a公开了一种制备高纯度高软化点沥青的生产方法，主要是通过釜式氧化反应、刮板式薄膜蒸发器相结合工艺制备软化点在250-300℃的包覆沥青。cn201110282026.6公开了一种制备高软化点各向同性沥青的方法，其主要采用管式炉氧化、釜式反应器热缩合相结合工艺。专利cn103897714b公开了一种制备用于包覆锂离子电池天然石墨负极材料的高软化点沥青的方法。该发明以沥青为原料，在真空负压条件下，采用三级氧化方式实现连续化制备260-290℃包覆沥青。以上可以发现，现有包覆沥青制备过程均需频繁装卸料以及反应器清洗，这些工序极易导致的产品质量不稳定。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺及装置，实现包覆沥青连续化生产。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，将石油基原料依次经高温搅拌反应釜和超重力反应器进行两级氧化，将其中的二级氧化沥青的第一部分循环回高温搅拌反应釜中，与石油基原料混合，二级氧化沥青中的第二部分持续通过汽提机构脱除轻组分后制备得到包覆沥青产品。

3、优选的，包括以下步骤：

4、1)、将石油基原料经加热炉加热至反应温度；

5、2)、将来自步骤1)的石油基原料持续通入高温搅拌反应釜中进行一级氧化交联反应，制备一级氧化沥青；

6、3)、将来自步骤2)的一级氧化沥青持续通入超重力反应器中进行二级氧化交联反应，制备二级氧化沥青；

7、4)、将来自步骤3)的二级氧化沥青中的第一部分循环回高温搅拌反应釜中，并与来自于步骤1)的石油基原料混合、交联，第二部分以粗产品的形式连续排出；

8、5)、将来自步骤4)的二级氧化沥青持续通入汽提机构以脱除轻组分后，得到包覆沥青产品。

9、优选的，将石油基原料加热至300-400℃反应温度。

10、优选的，高温搅拌反应釜中通入空气的流量为1-100m3/h。

11、优选的，超重力反应器中旋转体转速为500-2000r/min，通入空气的流量为1-20m3/h。

12、优选的，第一部分和第二部分的质量比为1-20。

13、优选的，汽提机构中，高压蒸汽由底部通入，二级氧化沥青由上向下与高压蒸汽逆流接触流动。

14、优选的，汽提机构中，真空度为0.01-0.1mpa，二级氧化沥青在汽提机构的停留时间为0.5-3h。

15、优选的，汽提机构中，高压蒸汽温度与原料加热温度一致，蒸汽量为10-300m3/h。

16、优选的，石油基原料为乙烯焦油、沥青、催化柴油、催化油浆、常减压渣油中的一种或多种的组合。

17、一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产装置，包括依次串接的加热炉、高温搅拌反应釜、超重力反应器以及汽提机构，高温搅拌反应釜和超重力反应器均具有空气进口，超重力反应器与高温搅拌反应釜之间还设有循环回流管路。

18、优选的，还包括三通，三通用于连接超重力反应器的液体物料出口、高温搅拌反应釜以及汽提机构。

19、优选的，三通连接超重力反应器的液体物料出口、高温搅拌反应釜以及汽提机构的管路上均设有调节阀。

20、本发明克服了目前釜式反应频繁装卸料、清洗工序以及多釜来回切换所导致的产品质量不稳定等缺点，实现产品质量稳定且连续化生产。其制备的包覆沥青产品满足以下指标：软化点为140～300℃，喹啉不溶物＜1％，结焦值为46～80％。

技术特征：

1.一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：将石油基原料依次经高温搅拌反应釜和超重力反应器进行两级氧化，将其中的二级氧化沥青的第一部分循环回高温搅拌反应釜中，与石油基原料混合，二级氧化沥青中的第二部分持续通过汽提机构脱除轻组分后制备得到包覆沥青产品。

2.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：将石油基原料加热至300-400℃反应温度。

4.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：高温搅拌反应釜中通入空气的流量为1-100m3/h。

5.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：超重力反应器中旋转体转速为500-2000r/min，通入空气的流量为1-20m3/h。

6.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：第一部分和第二部分的质量比为1-20。

7.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：汽提机构中，高压蒸汽由底部通入，二级氧化沥青由上向下与高压蒸汽逆流接触流动。

8.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：汽提机构中，真空度为0.01-0.1mpa，二级氧化沥青在汽提机构的停留时间为0.5-3h。

9.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：汽提机构中，高压蒸汽温度与原料加热温度一致，蒸汽量为10-300m3/h。

10.如权利要求1所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺，其特征在于：石油基原料为乙烯焦油、沥青、催化柴油、催化油浆、常减压渣油中的一种或多种的组合。

11.一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产装置，其特征在于：包括依次串接的加热炉、高温搅拌反应釜、超重力反应器以及汽提机构，高温搅拌反应釜和超重力反应器均具有空气进口，超重力反应器与高温搅拌反应釜之间还设有循环回流管路。

12.如权利要求11所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产装置，其特征在于：还包括三通，三通用于连接超重力反应器的液体物料出口、高温搅拌反应釜以及汽提机构。

13.如权利要求12所述的一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产装置，其特征在于：三通连接超重力反应器的液体物料出口、高温搅拌反应釜以及汽提机构的管路上均设有调节阀。

技术总结一种重油制备锂电负极用包覆沥青的连续生产工艺及装置,生产工艺，将石油基原料依次经高温搅拌反应釜和超重力反应器进行两级氧化，将其中的二级氧化沥青的第一部分循环回高温搅拌反应釜中，与石油基原料混合，二级氧化沥青中的第二部分持续通过汽提机构脱除轻组分后制备得到包覆沥青产品。本发明的工艺制备的包覆沥青产品的软化点为140～300℃，喹啉不溶物＜1％，结焦值为46～80％，从而在保证产品各项指标的情况下，实现了装置连续化生产。技术研发人员：雷杰,李康,黄孟旗,邢毅成,王韬翔,李治,韩海波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：2024/3/11