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摘要 本试验利用乙烯裂解焦油作为生产原料，经短程蒸馏、气提、常减压闪蒸等多道工序后生产出可纺沥青，同时综合考虑了工艺参数对于所生产的可纺沥青性能可能造成的影响。试验结果显示，乙烯裂解焦油原料能够生产出软化点大于250摄氏度的可纺沥青且质量较好，能够满足碳纤维的生产要求。本文通过中国石油辽阳石化分公司亿方工业公司英华化工厂利用乙烯裂解焦油为原料生产高软化点可纺沥青技术进行简单论述。
关键词 乙烯裂解焦油；可纺沥青；碳纤维
中图分类号 TE626 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）092-0142-02
随着我国科学技术与社会经济的快速发展，各类高新技术材料的应用缺口也越来越大，碳纤维产品就是其中重要的材料之一。可以说碳纤维产品对我国发展自主高新技术来说意义重大，因此人们越来越重视沥青基碳纤维的生产原料：可纺沥青的生产质量与效率。但与国外生产可纺沥青的先进技术相比，我国仍然有着较大的改进空间。
在我国军工、航空、航天等尖端技术的发展过程中，碳纤维是必不可少的材料，同时也是某些民用工业的基础原材料之一，而生产碳纤维的主要原料就是可纺沥青。目前国内的可纺沥青主要是以裂解焦油与煤沥青来生产的，但在制作过程中会由于软化点的升高而使粘度增加，导致纺丝难度的增大。因此对于原料有一定的要求，即在原料结构中应有一定量的脂肪基侧链与环烷基。同时还应满足的条件包括喹啉不溶物含量少、硫、氧、氮杂环化合物含量少、络合物或金属有机化合物含量少、活性组分少、具备特定的反应能力等。
而在软化点增加的过程中，则是先经常减压将轻组分拔出，再进行热缩聚反应。但在这个过程中，极易产生各向异性沥青，进而影响了各向同性沥青可纺性。因此应在气提塔内对气量、停留时间、压力、温度等进行一定的控制，使其缩聚程度能够满足要求，并分离出部分树脂。由于沥青结构、组成都较复杂，温度长时间在300摄氏度以上，粘度大，分子量高，极易有中间相产生，所以为使可纺温间提高，可采取短程蒸馏的方法，进一步提高沥青软化点。
隶属于中国石油辽阳石化分公司亿方工业公司的英华化工厂是一个集炼油、精细化工生产于一体的大型企业。全厂现有职工850人，其中各专业技术人员143人，拥有固定资产2.1亿元，年销售额7.13亿元人民币。该企业致力于开发高科技精细化工及化纤产品，主要有吗啉系列、三甲苯系列、四甲苯系列、石油树脂系列、碳纤维可纺沥青、燃料油系列、化工中间体系列、石油化工助剂系列、涤纶及丙纶系列等十大系列六十余种产品。各产品质量均达到或超过国内同类产品水平。
1 具体实验
1.1 原料
实验原料所采用的是乙烯裂解焦油，其具体参数包括密度1.031，运动粘度3.64，残炭含量10.65%，灰分含量0.01%，分子量214，元素分析质量包括：C92.15%，H7.61%，S0.03%，N0.004%，H/C原子比0.984%，组成分析质量包括：饱和烃37.71%，芳烃51.73%，胶质5.96%以及沥青质4.6%。
1.2 试验流程（见图1）
1.3 分析测试
本次实验软化点测定依据为沥青行业标准，即QB/LHSEZY108。残炭值测定依据为国家标准GB/T268。元素分析测定依据为国家标准GB/T476。溶剂热溶法族组成，溶剂采用甲苯，每1 g样品粉末以20 ml甲苯在60℃条件下进行6 h热溶，进而使甲苯可溶组分得以分离出来，而甲苯不溶组分则利用20 ml喹啉溶剂在60℃条件下再次进行6 h热溶，使喹啉不溶组分与甲苯不溶喹啉的可溶组分得以分离。
2 试验结果与研究
2.1 工艺条件影响产品软化点分析
可纺沥青在同组不同工艺参数下的产品，其软化点各有不同，即表1。
在可纺沥青性能的衡量中，软化点是相当重要的一个指标。由于可纺沥青必须经过纺丝才可完成碳纤维的生产，如沥青软化点低，则在纺丝的过程中易于并丝，因此应将可纺沥青软化点尽量提高。在本次试验中，采取了先进行常、减压蒸馏的方法将沸点组分去除，并通过对T102塔真空度与T101塔底温度的控制，将T102塔底物料软化点控制达到100℃，然后经T103塔的气提温度控制使其塔底物料的软化点温度达130℃，然后物料进入短程蒸馏器内，以高速率进行蒸发，从而使中间相的生成得到有效抑制。
压力与反应温度对软化点有着相当明显的影响，即反应温度升高，软化点随之升高，而反应真空度增大，则软化点相应升高。因此可通过对压力与反应温度的控制实现产品软化点的
调节。
2.2 产品性能与软化点的关系研究
对试验中软化点不同的产品进行测试的结果，即表2。
从表中结果可知，产品软化点升高，其碳含量也会有一定程度的增加，而氢含量则相对降低，H/C比也会相应减小，除此之外，族组成的分析结果也显示正庚烷不溶物也在增加，QI、PI、TI等组分同样如此。表明在热致处理裂解焦油过程中，將轻组分脱除后，形成向芳烃并向多环芳烃发展。
如沥青H/C比过高，则在下部处理时，不能轻易地得到耐热型结构，易使沥青软化熔融。因此应将产品H/C比进行降低处理，而软化点越高，其H/C比就越低。所以从这个角度上来说，将可纺沥青软化点提升，有利于产品性能的提升。
2.3 试验方法与常用可纺沥青生产碳纤维方式性能分析
利用本试验方法所生产的可纺沥青与其他可纺沥青实施抽丝对比性能，其结果，即表3。
表3中，利用本试验方法所制作出的可纺沥青产品的各项指标均已达到或是超过了A240（美国）沥青作为原料而生产制作的碳纤维产品，同时与日本吴羽化学生产的沥青基碳纤维对比更是优势明显。从对比结果可知，利用本试验方法所生产的可纺沥青性能指标已经达到或是超过了其他同类行业生产的碳纤维产品，充分表明本试验成果已经在国内外达到先进水平。
3 结束语
以裂解焦油作为原料，再经过蒸发、气提、常减压闪蒸等多道工序，就能够生产出大于250摄氏度软化点且性能优质的可纺沥青。同时可利用对压力与反应温度的控制来实现产品软化点的调整。本试验方法中利用裂解焦油来生产可纺沥青，优点包括充分利用了当地资源，成本低，工艺简单，产品附加值高，生产出的可纺沥青质量已经达到或超过国内外标准，可完全替代进口产品，使纺丝要求得到满足，是下游沥青基碳纤维生产的优质
原料。
另外，英华化工厂有机化工原料充足，工艺设备先进，公用工程管理网完备，技术力量雄厚，有完善的管理机制和先进的检测手段。始终秉承宗旨是“质量第一、用户至上、信守合同、保证信誉”，始终奉行“以人为本、科学管理、技术领先、服务一流”的原则，在化工领域力争成为领头企业，为我国化工行业新技术的开发与应用提供良好的基础。
参考文献
[1]朱玉峰.乙烯裂解焦油生产高软化点可纺沥青技术研究[J].当代化工，2011，40（5）.
[2]马运志.沥青基碳纤维的发展和应用[J].山东纺织经济，2006，3.
[3]李仕超，孔艳，宋淑群.浅谈煤基可纺沥青生产技术[J].合成纤维.2010，39（8）.
[4]王朝进，董凤波，唐超，杨春艳.煤加氢热解沥青制备通用级沥青碳纤维的研究[J].炭素，2011，2.
[5]杨鹏元，吴雄志.沥青基碳纤维复合吸波材料的研究[J].化工时刊，2009，23（3）.
[6]韩笑，徐国财，姚宝慧，张宏艳.沥青基碳纤维的制备及应用研究进展[J].安徽化工，2011，4.
关键词 乙烯裂解焦油；可纺沥青；碳纤维
中图分类号 TE626 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）092-0142-02
随着我国科学技术与社会经济的快速发展，各类高新技术材料的应用缺口也越来越大，碳纤维产品就是其中重要的材料之一。可以说碳纤维产品对我国发展自主高新技术来说意义重大，因此人们越来越重视沥青基碳纤维的生产原料：可纺沥青的生产质量与效率。但与国外生产可纺沥青的先进技术相比，我国仍然有着较大的改进空间。
在我国军工、航空、航天等尖端技术的发展过程中，碳纤维是必不可少的材料，同时也是某些民用工业的基础原材料之一，而生产碳纤维的主要原料就是可纺沥青。目前国内的可纺沥青主要是以裂解焦油与煤沥青来生产的，但在制作过程中会由于软化点的升高而使粘度增加，导致纺丝难度的增大。因此对于原料有一定的要求，即在原料结构中应有一定量的脂肪基侧链与环烷基。同时还应满足的条件包括喹啉不溶物含量少、硫、氧、氮杂环化合物含量少、络合物或金属有机化合物含量少、活性组分少、具备特定的反应能力等。
而在软化点增加的过程中，则是先经常减压将轻组分拔出，再进行热缩聚反应。但在这个过程中，极易产生各向异性沥青，进而影响了各向同性沥青可纺性。因此应在气提塔内对气量、停留时间、压力、温度等进行一定的控制，使其缩聚程度能够满足要求，并分离出部分树脂。由于沥青结构、组成都较复杂，温度长时间在300摄氏度以上，粘度大，分子量高，极易有中间相产生，所以为使可纺温间提高，可采取短程蒸馏的方法，进一步提高沥青软化点。
隶属于中国石油辽阳石化分公司亿方工业公司的英华化工厂是一个集炼油、精细化工生产于一体的大型企业。全厂现有职工850人，其中各专业技术人员143人，拥有固定资产2.1亿元，年销售额7.13亿元人民币。该企业致力于开发高科技精细化工及化纤产品，主要有吗啉系列、三甲苯系列、四甲苯系列、石油树脂系列、碳纤维可纺沥青、燃料油系列、化工中间体系列、石油化工助剂系列、涤纶及丙纶系列等十大系列六十余种产品。各产品质量均达到或超过国内同类产品水平。
1 具体实验
1.1 原料
实验原料所采用的是乙烯裂解焦油，其具体参数包括密度1.031，运动粘度3.64，残炭含量10.65%，灰分含量0.01%，分子量214，元素分析质量包括：C92.15%，H7.61%，S0.03%，N0.004%，H/C原子比0.984%，组成分析质量包括：饱和烃37.71%，芳烃51.73%，胶质5.96%以及沥青质4.6%。
1.2 试验流程（见图1）
1.3 分析测试
本次实验软化点测定依据为沥青行业标准，即QB/LHSEZY108。残炭值测定依据为国家标准GB/T268。元素分析测定依据为国家标准GB/T476。溶剂热溶法族组成，溶剂采用甲苯，每1 g样品粉末以20 ml甲苯在60℃条件下进行6 h热溶，进而使甲苯可溶组分得以分离出来，而甲苯不溶组分则利用20 ml喹啉溶剂在60℃条件下再次进行6 h热溶，使喹啉不溶组分与甲苯不溶喹啉的可溶组分得以分离。
2 试验结果与研究
2.1 工艺条件影响产品软化点分析
可纺沥青在同组不同工艺参数下的产品，其软化点各有不同，即表1。
在可纺沥青性能的衡量中，软化点是相当重要的一个指标。由于可纺沥青必须经过纺丝才可完成碳纤维的生产，如沥青软化点低，则在纺丝的过程中易于并丝，因此应将可纺沥青软化点尽量提高。在本次试验中，采取了先进行常、减压蒸馏的方法将沸点组分去除，并通过对T102塔真空度与T101塔底温度的控制，将T102塔底物料软化点控制达到100℃，然后经T103塔的气提温度控制使其塔底物料的软化点温度达130℃，然后物料进入短程蒸馏器内，以高速率进行蒸发，从而使中间相的生成得到有效抑制。
压力与反应温度对软化点有着相当明显的影响，即反应温度升高，软化点随之升高，而反应真空度增大，则软化点相应升高。因此可通过对压力与反应温度的控制实现产品软化点的
调节。
2.2 产品性能与软化点的关系研究
对试验中软化点不同的产品进行测试的结果，即表2。
从表中结果可知，产品软化点升高，其碳含量也会有一定程度的增加，而氢含量则相对降低，H/C比也会相应减小，除此之外，族组成的分析结果也显示正庚烷不溶物也在增加，QI、PI、TI等组分同样如此。表明在热致处理裂解焦油过程中，將轻组分脱除后，形成向芳烃并向多环芳烃发展。
如沥青H/C比过高，则在下部处理时，不能轻易地得到耐热型结构，易使沥青软化熔融。因此应将产品H/C比进行降低处理，而软化点越高，其H/C比就越低。所以从这个角度上来说，将可纺沥青软化点提升，有利于产品性能的提升。
2.3 试验方法与常用可纺沥青生产碳纤维方式性能分析
利用本试验方法所生产的可纺沥青与其他可纺沥青实施抽丝对比性能，其结果，即表3。
表3中，利用本试验方法所制作出的可纺沥青产品的各项指标均已达到或是超过了A240（美国）沥青作为原料而生产制作的碳纤维产品，同时与日本吴羽化学生产的沥青基碳纤维对比更是优势明显。从对比结果可知，利用本试验方法所生产的可纺沥青性能指标已经达到或是超过了其他同类行业生产的碳纤维产品，充分表明本试验成果已经在国内外达到先进水平。
3 结束语
以裂解焦油作为原料，再经过蒸发、气提、常减压闪蒸等多道工序，就能够生产出大于250摄氏度软化点且性能优质的可纺沥青。同时可利用对压力与反应温度的控制来实现产品软化点的调整。本试验方法中利用裂解焦油来生产可纺沥青，优点包括充分利用了当地资源，成本低，工艺简单，产品附加值高，生产出的可纺沥青质量已经达到或超过国内外标准，可完全替代进口产品，使纺丝要求得到满足，是下游沥青基碳纤维生产的优质
原料。
另外，英华化工厂有机化工原料充足，工艺设备先进，公用工程管理网完备，技术力量雄厚，有完善的管理机制和先进的检测手段。始终秉承宗旨是“质量第一、用户至上、信守合同、保证信誉”，始终奉行“以人为本、科学管理、技术领先、服务一流”的原则，在化工领域力争成为领头企业，为我国化工行业新技术的开发与应用提供良好的基础。
参考文献
[1]朱玉峰.乙烯裂解焦油生产高软化点可纺沥青技术研究[J].当代化工，2011，40（5）.
[2]马运志.沥青基碳纤维的发展和应用[J].山东纺织经济，2006，3.
[3]李仕超，孔艳，宋淑群.浅谈煤基可纺沥青生产技术[J].合成纤维.2010，39（8）.
[4]王朝进，董凤波，唐超，杨春艳.煤加氢热解沥青制备通用级沥青碳纤维的研究[J].炭素，2011，2.
[5]杨鹏元，吴雄志.沥青基碳纤维复合吸波材料的研究[J].化工时刊，2009，23（3）.
[6]韩笑，徐国财，姚宝慧，张宏艳.沥青基碳纤维的制备及应用研究进展[J].安徽化工，2011，4.