副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的工艺及装置的制作方法

本发明属于负极材料领域，尤其涉及一种用副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的生产工艺及装置。
背景技术：
：随着化石燃料的日益枯竭及环境的逐步恶化，迫切需要环境友好的可再生能源以替代当前正在大规模使用的传统化石能源。离子二次电池作为一种绿色新能源电池，因其能量密度高、环境友好、安全性高，循环寿命长，无记忆效应，体积小，重量轻，比容量高，结构多样化及价格低廉，且不含锡、铅、汞之类的重金属有害物质等优异特性成为消费电子、电动工具、医疗电子、轨道交通、航空航天、船舶舰艇、工业节能、绿色建筑、混合动力汽车、空间技术等领域获得了广泛应用，已成为新一代可持续发展的绿色能源。人造石墨主要是针状焦、石油焦等焦炭材料经高温石墨化处理后产生石墨微晶结构，赋予其良好的离子扩散性能、较大的储锂能力、优异的倍率性能和循环性能，使其成为一种优质的锂离子电池负极材料，也被认为是将来最有潜力的锂离子电池负极材料。据估计2020年产能达到205万t,由于针状焦产能的迅速扩大，其价格从2.0万元/t降至0.8万元/t，净利润同比下降50～60％。与此同时，针状焦副产重相沥青具有高喹啉不溶物、髙灰分等特点，由于质量较差，重相沥青只能掺兑少量生产粘结剂或燃料油，市场认可度不高，滞销严重，大量堆积严重影响针状焦预处理单元的正常生产，降低了企业的经济效益，迫切需要采取有效手段，保证针状焦顺产。鉴于此，本发明拟以副产重相为原料，采用特殊处理工艺将其改性制备成锂离子电池负极材料用焦及负极材料改性剂。技术实现要素：本发明提供了一种用副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的生产及装置，是针状焦预处理单元副产重相经过混配调制后进入离心系统，离心、蒸馏后得到重相纯化沥青，重相纯化沥青可以直接进入焦化塔焦化得到负极材料焦或直接经过再处理料改性，得到负极材料改性剂。本发明工艺制备的负极材料焦具有结构可调控、倍率性能高、比容量高，成本低等特点，同时生产的改性剂可用作负极材料包覆剂及造粒剂，因其芳香度更高，粘结性更好。且本发明工艺方法简单可行且连续生产，是倍率型、容量型电池设备的优良原料及改性剂。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的工艺，具体工艺步骤包括：1)混配调制：副产重相打入重相储罐，再与混合溶剂共同打入中间罐内混合调配，在中间罐内混合均匀后得到重相油待用；2)离心：将重相油打入离心机离心，得到重相纯化油及重质渣料，重相纯化油打入蒸馏塔；3)分馏：进入蒸馏塔的重相纯化油经减压蒸馏得到重相纯化沥青及混合溶剂，重相纯化沥青打入沥青储罐备用，混合溶剂打入混合溶剂储罐用于步骤1)的混合溶剂的调配；4)将步骤3)得到的重相纯化沥青进行焦化处理或者经再处理器处理：焦化处理：将沥青储罐内的重相纯化沥青打入焦化塔内进行焦化处理，得到负极材料焦；再处理：将沥青储罐的重相纯化沥青打入再处理器中，得到负极材料改性剂，轻相油进入储罐。其特征在于，所述的副产重相为针状焦预处理单元副产重相沥青与混合溶剂的混合物，上述步骤1)中的副产重相与混合溶剂调配稀释后的重量比为1:0.2～2。其特征在于，上述步骤1)中中间罐的混配温度为70～150℃。其特征在于，所述混合溶剂为煤油、洗油的混合物。其特征在于，上述步骤2)中离心温度为70～200℃，离心机转鼓转速为1000～5000rpm。其特征在于，上述步骤3)中得到的重相纯化沥青软化点在25～80℃，喹啉不溶物含量为0～5wt％，灰分为0～0.5wt％，结焦值＞40％。上述步骤4)中再处理得到的负极材料改性剂指标为软化点在25～300℃，喹啉不溶物含量为0～5wt％，灰分为0～0.5wt％，结焦值＞40％。上述步骤4)中再处理得到的负极材料改性剂能够用做负极材料包覆剂或者负极材料造粒剂。副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的工艺使用的装置，包括重相储罐、混合溶剂储罐、中间罐、离心机、重质渣料槽、蒸馏塔、重相纯化沥青罐、焦化塔、再处理器；所述的重相储罐、混合溶剂罐连接中间罐，所述中间罐连接离心机，所述离心机出料口连接蒸馏塔，离心机渣料出口连接重质渣料槽，所述蒸馏塔的重相出口连接重相纯化沥青罐，所述蒸馏塔的轻相出料口连接混合溶剂储罐，所述重相纯化沥青罐连接焦化塔和或再处理器。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：1)用负极材料焦制备所得的负极材料安全性能高、能量密度高、循环性能好、高低温性能好、快充性能好，倍率性能好、抗衰减能力突出。是优异的锂电负极材料优良原料，经济效益可观；2)本发明制备所得负极材料改性剂参数可控，用其改性的负极材料快充性能好。高低温性能优异、循环性能好。3)本发明原料预处理单元提供了一种新的、短流程的负极材料原料纯化生产工艺，简化了控制因素，工业化生产易操作。4)本发明采用的焦化塔为连续式生产装置，实现连产，保障产能的最大化；5)本发明采用的蒸馏塔分馏的混合溶剂可循环利用，再处理器蒸馏出的轻相油可出售；6)本发明蒸馏塔出的重相纯化沥青可打入预处理精制沥青储罐混合后生产针状焦，不仅针状焦性能优异还提高其产量。附图说明图1是本发明的工艺流程图。图中：1.重相储罐，2.混合溶剂储罐，3.中间罐，4.离心装置，5.重质渣料槽，6.蒸馏塔，7.重相纯化沥青罐，8.再处理器，9.轻相储罐，10.改性剂储罐，11.焦化塔，12.生焦池。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的实施方式进一步说明：副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的产工艺，具体工艺步骤包括：1)混配调制：副产重相经泵打入重相储罐，再与混合溶剂共同打入中间罐内混合调配，在中间罐内混合均匀后得到重相油待用；2)离心：将重相油打入离心机离心，得到重相纯化油及重质渣料，重相纯化油打入蒸馏塔，重质渣料外售；3)分馏：进入蒸馏塔的重相纯化油经减压蒸馏得到重相纯化沥青及混合溶剂，重相纯化沥青打入沥青储罐备用，混合溶剂打入混合溶剂储罐用于步骤1)的混合溶剂的调配；4)将步骤3)得到的重相纯化沥青进行焦化处理或者经再处理器处理：焦化处理：将沥青储罐内的重相纯化沥青打入焦化塔内进行焦化处理，得到负极材料焦；再处理：将沥青储罐的重相纯化沥青打入再处理器中，得到理化指标适宜的负极材料改性剂，轻相油进入储罐，外售。所述的副产重相为针状焦预处理单元副产重相沥青与混合溶剂的混合物，上述步骤1)中的副产重相与混合溶剂调配稀释后的重量比为1:0.2～2。其特征在于，上述步骤1)中中间罐的混配温度为70～150℃。其特征在于，所述混合溶剂为煤油、洗油的混合物。其特征在于，上述步骤2)中离心温度为70～200℃，离心机转鼓转速为1000～5000rpm。其特征在于，上述步骤3)中得到的重相纯化沥青软化点在25～80℃，喹啉不溶物(qi)含量为0～5wt％，灰分为0～0.5wt％，结焦值＞40％。上述步骤4)中再处理得到的负极材料改性剂指标为软化点在25～300℃，喹啉不溶物(qi)含量为0～5wt％，灰分为0～0.5wt％，结焦值＞40％。上述步骤4)中再处理得到的负极材料改性剂能够用做负极材料包覆剂或者负极材料造粒剂。见图1，副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的生产工艺使用的装置，包括重相储罐、混合溶剂储罐、中间罐、离心机、重质渣料槽、蒸馏塔、重相纯化沥青罐、焦化塔、再处理器；所述的重相储罐、混合溶剂罐连接中间罐，所述中间罐连接离心机，所述离心机出料口连接蒸馏塔，离心机渣料出口连接重质渣料槽，所述蒸馏塔的重相出口连接重相纯化沥青罐，所述蒸馏塔的轻相出料口连接混合溶剂储罐，所述重相纯化沥青罐连接焦化塔和或再处理器。焦化塔为两个。再处理工艺设备为短程蒸馏器。本发明工艺制备的负极材料焦具有结构可调控、倍率性能高、比容量高，成本低等特点，同时生产的改性剂可用作负极材料包覆剂及造粒剂，因其芳香度更高，粘结性更好，制备出核-壳或“簇型”结构的高性能负极材料满足人造石墨负极材料的高容量特性、高倍率性能、优异的高低温性能及良好的取向性等适应负极材料市场的现实需求。同时本发明的生产工艺可直接应用于针状焦工业化生产中，所以蒸馏塔出的重相纯化沥青可打入预处理精制沥青储罐混合后生产针状焦，不仅针状焦性能优异还提高其产量。本发明不仅提升针状焦副产重相的附加值，拓宽其应用领域，又提高整体产业的技术水平，同时满足锂电负极材料向高性能发展的需求，促进新能源产业的发展，具有巨大的现实意义。实施例：采用本发明用副产重相制负极材料焦联产负极材料改性剂的生产工艺及装置，记录了3批次的重相纯化沥青主要指标见表1；表1各批次重相纯化沥青主要指标实施例中各批次的负极材料指标见表2表2负极材料主要指标批次d50(μm)d002(nm)充电比容量(mah/g)效率(％)114.500.3361364.895.49216.200.3365365.096.22317.850.3359362.896.58实施例中各批次的负极材料改性剂指标见表3表3负极材料改性剂主要指标批次改性剂名称软化点(℃)qi(wt％)灰分(wt％)1包覆剂1850.080.052包覆剂2550.130.123造粒剂1200.580.17以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，仅为本发明较佳的实施例而已，并非是对本发明其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员，凡在未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质及构思所做出的任何简单修改，等同变换与改型，仍属于本发明的保护范围。当前第1页12