一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺及装置的制作方法

本发明涉及动力电池电极材料，具体的说是一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺及装置。

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，国内制备包覆沥青技术众多。中国专利cn107163971a公开了一种沥青基碳材料原料连续化生产方法，该工艺采用预热过滤、减压蒸馏、真空热缩合、刮膜蒸发工艺，制备了软化点大于250℃的锂离子电池包覆材料的高软化点包覆沥青。cn112592734a公开了一种锂离子电池负极包覆材料的连续化生产方法，其采用原料预热、精馏切割、真空短程蒸发、高温过滤等组合工艺，制备了软化点大于250℃沥青产品。cn105567275a公开了一种制备高纯度高软化点沥青的生产方法，其采用搅拌釜式氧化、薄膜蒸发器脱挥相结合工艺，在真空负压0.02mpa下制备软化点在250-300℃的包覆沥青。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0.06-0.85mpa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。由此可知，目前包覆沥青的制备工艺主要采用真空压力下交联或缩合反应，导致反应过程中大量轻组分被脱除，虽然保证了产品较高结焦值，但产品收率却大幅降低，仅为20-30％，而原料的70-80％则以液体生成油的形式排出，导致原料利用率极为低下。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺及装置，提高石油基原料的产品收率。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，将石油基原料分馏得到原料轻组分和原料重组分；将其中的原料重组分通过超重力脱挥处理得到浸渍沥青产品和浸渍沥青脱除轻组分；将其中的原料轻组分和所述浸渍沥青脱除轻组分组成的混合物料一同与包覆沥青产品混合后进行超重力氧化交联反应，反应产生的氧化沥青的第一部分持续循环入所述混合物料，第二部分通过超重力脱挥处理得到包覆沥青产品。

3、优选的，包括以下步骤：

4、1)、将石油基原料通过加热炉加热至反应温度；

5、2)、将来自步骤1)的石油基原料通过闪蒸塔切割到原料轻组分和原料重组分；

6、3)、将来自步骤2)的原料重组分通过第一超重力脱挥器得到浸渍沥青产品和浸渍沥青脱除轻组分；

7、4)、将来自步骤2)的原料轻组分和来自步骤3)的浸渍沥青脱除轻组分通入高温搅拌釜，与高温搅拌釜中的包覆沥青产品混合后通过超重力反应器进行氧化交联反应并产生包覆沥青粗产品；

8、5)、将来自步骤4)的氧化沥青粗产品中的第一部分循环回高温搅拌釜，另一部分连续排入第二超重力脱挥装置，经第二超重力脱挥装置进行脱挥处理得到包覆沥青产品。

9、优选的，步骤1)中将石油基原料加热至350-400℃。

10、优选的，步骤2)中的分馏温度为350-380℃。

11、优选的，步骤3)中第一超重力脱挥器中旋转体转速为100-2000r/min，真空度为0.01-0.1mpa。

12、优选的，步骤3)中第一超重力脱挥器中旋转体转速1000-2000r/min，真空度为0.05-0.09mpa。

13、优选的，步骤4)中超重力反应器中旋转体转速为500-1500r/min，空气流量为0.2-0.5m3·kg-1，反应压力为1.0-4.5mpa。

14、优选的，步骤4)中超重力反应器中旋转体转速为600-1200r/min，反应压力1.0-3mpa。

15、优选的，步骤4)中的包覆沥青产品与步骤5)中制备的包覆沥青产品的型号一致。

16、优选的，步骤5)中第一部分和第二部分的质量比为1-20。

17、优选的，步骤5)中第二超重力脱挥器中旋转体转速为600-2000r/min，真空度为0.01-0.1mpa。

18、优选的，步骤5)中第二超重力脱挥器中旋转体转速为800-1800r/min，真空度为0.08-0.095mpa。

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

20、一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产装置，包括顺次连接的加热炉、闪蒸塔、第一超重力脱挥器、高温搅拌釜、超重力反应器以及第二超重力脱挥器；其中的闪蒸塔的原料重组分出口与第一超重力脱挥器相连，原料轻组分出口与高温搅拌釜相连，超重力反应器与高温搅拌釜之间还设有氧化沥青粗产品的循环回流管路。

21、本发明提出了一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺与装置，克服了目前浸渍沥青、包覆沥青间歇操作导致产能低、产品性能不稳定，尤其是原料预处理、真空反应条件所导致的产品收率低等问题。通过对石油基原料进行简单的闪蒸处理实现轻重组分切割，重组分采用超重力脱挥工艺制备超高功率石墨电极用浸渍沥青，轻组分采用超重力氧化交联、超重力脱挥组合工艺制备锂电负极用包覆沥青产品，既实现了产品收率的大幅提升，又实现原料各组分多级有效利用，大幅提升附加值。其中浸渍沥青满足以下指标：软化点为80-120℃，喹啉不溶物＜0.5％，甲苯不溶物>10％，结焦值>47％；包覆沥青满足以下指标：软化点为180-280℃，喹啉不溶物＜1％，结焦值为55-75％。

22、与现有技术相比，本发明将现有廉价的石油基副产品有效分级利用，分别制备超高功率石墨电极用浸渍沥青、锂电负极用包覆沥青，既实现了连续化操作，又大幅调高产品收率，使得产品收益最大化。

技术特征：

1.一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：将石油基原料分馏得到原料轻组分和原料重组分；将其中的原料重组分通过超重力脱挥处理得到浸渍沥青产品和浸渍沥青脱除轻组分；将其中的原料轻组分和所述浸渍沥青脱除轻组分组成的混合物料一同与包覆沥青产品混合后进行超重力氧化交联反应，反应产生的氧化沥青的第一部分持续循环入所述混合物料，第二部分通过超重力脱挥处理得到包覆沥青产品。

2.如权利要求1所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤1)中将石油基原料加热至350-400℃。

4.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤2)中的分馏温度为350-380℃。

5.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤3)中第一超重力脱挥器中旋转体转速为100-2000r/min，真空度为0.01-0.1mpa。

6.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤3)中第一超重力脱挥器中旋转体转速1000-2000r/min，真空度为0.05-0.09mpa。

7.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤4)中超重力反应器中旋转体转速为500-1500r/min，空气流量为0.2-0.5m3·kg-1，反应压力为1.0-4.5mpa。

8.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤4)中超重力反应器中旋转体转速为600-1200r/min，反应压力1.0-3mpa。

9.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤4)中高温搅拌釜中的包覆沥青产品与步骤5)中所制备的包覆沥青产品的型号一致。

10.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤5)中第一部分和第二部分的质量比为1-20。

11.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤5)中第二超重力脱挥器中旋转体转速为600-2000r/min，真空度为0.01-0.1mpa。

12.如权利要求2所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：步骤5)中第二超重力脱挥器中旋转体转速为800-1800r/min，真空度为0.08-0.095mpa。

13.如权利要求1所述的一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺，其特征在于：石油基原料为乙烯焦油、催化油浆、常减压渣油中的一种或多种的组合。

14.一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产装置，其特征在于：包括顺次连接的加热炉、闪蒸塔、第一超重力脱挥器、高温搅拌釜、超重力反应器以及第二超重力脱挥器；其中的闪蒸塔的原料重组分出口与第一超重力脱挥器相连，原料轻组分出口与高温搅拌釜相连，超重力反应器与高温搅拌釜之间还设有氧化沥青粗产品的循环回流管路。

技术总结一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺及装置，联产工艺为将石油基原料分馏得到原料轻组分和原料重组分；将其中的原料重组分通过超重力脱挥处理得到浸渍沥青产品和浸渍沥青脱除轻组分；将其中的原料轻组分和所述浸渍沥青脱除轻组分组成的混合物料一同与包覆沥青产品混合后进行超重力氧化交联反应，反应产生的氧化沥青的第一部分持续循环入所述混合物料，第二部分通过超重力脱挥处理得到包覆沥青产品。本发明旨在提供一种石油基浸渍沥青与包覆沥青联产工艺及装置，能够提高石油基原料的产品收率。技术研发人员：李康,黄孟旗,雷杰,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：2024/3/17