CN1020622C

CN1020622C - 制备用于制造高性能型碳纤维的沥青及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法

Info

Publication number: CN1020622C
Application number: CN89106510A
Authority: CN
Inventors: 槌谷正俊; 内藤栄; 森尻博; 铃木清贵
Original assignee: Maruzen Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Maruzen Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1993-05-12
Anticipated expiration: 2004-08-24
Also published as: EP0358048B1; EP0358048A1; DE68903460T2; AU621145B2; JPH048475B2; AU4017889A; DE68903460D1; CN1040608A; JPH0258596A; CA1317248C; KR900003335A; US4925547A; KR930006813B1

Abstract

提供了同时制备制造HP碳纤维用的沥青和制造GP碳纤维用的沥青的方法。用不能用于制备制造HP碳纤维用的光学各向异性沥青的废馏分制备制造GP碳纤维用的沥青。根据本发明的方法，同时制备用于制造抗拉强度大于400kg/mm²、弹性模量大于60ton/mm²的所谓超HP碳纤维的沥青和用于制造GP碳纤维的沥青。这两种沥青都具有极好的可纺性，用其纺丝时，即使在高速(例如500m/min或700m/min)下纺丝也不会出现纤维断裂。

Description

本发明涉及到从单一煤或石油来源重油原料制备用于制造高性能型碳纤维（特别是超高性能型碳纤维）的沥青及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法。

根据其机械强度，一般将碳纤维分为高性能型碳纤维和通用型碳纤维。也就是说，将强度大约为200～350公斤/平方毫米且弹性模量大约为10～40吨/平方毫米的碳纤维分为高性能型碳纤维类。这些碳纤维用作火箭或飞机的特殊部件、高尔夫球棍、网球拍、鱼杆等材料。另一方面，将强度大约为70～140公斤/平方毫米且弹性膜量大约为3～10吨/平方毫米的碳纤维分为通用型碳纤维类。举例来说，这些碳纤维用作热绝缘体、抗静电材料、滑动材料、过滤材料、填料等。

然而，随着碳纤维应用领域的开拓和技术的进步，需要进一步改进碳纤维材料的机械强度。例如，需要强度为300～600公斤/平方毫米的超高性能型碳纤维。根据其质量和性能，通用型碳纤维也有广阔的应用领域。还需要更经济的制备这种品位的碳纤维的方法。

需要开发出采用单一的廉价原料，例如煤或石油来源重油，制造高性能型碳纤维（特别是超高性能型碳纤维）以及通用型碳纤维的简单方法。特别是，如果能从重油的废馏分（过去这些馏分不能用于制造高性能型碳纤维，并因此认为这些馏分是无价值的材料）来制备通用型碳纤维，那将具有很大的价值。如果研究出同时生产高性能型碳纤维和通用型碳纤维的方法，其优点不仅在于生产高性能型碳纤维，还在于降低了通用型碳纤维的生产成本。这种方法还可以减少高性能型碳纤维的生产成本。因此，这种方法具有极其重要的工业意义。但是，目前还没有提出能有效地达到上述目标的方法。

在下文中，术语“高性能型”和“通用型”有时分别简写为“HP”和“GP”。

至今没有提出同时生产HP碳纤维和GP碳纤维的方法的主要原因在于，对用于制造HP碳纤维的沥青和用于制造GP碳纤维的沥青的要求差别很大。在用沥青制造HP碳纤维时，纺丝沥青必须是所谓的中间相沥青，其主要成份为在用偏振光显微镜在接近室温下检验时具有光学各向异性相的物质。相反，用于制造GP碳纤维的沥青完全是光学各向同性沥青，根本不含有光学各向异性部分。

这种中间相是一种液态晶体，是在重油或沥青加热处理时形成的，其光学各向异性特性是由于热聚合的平面芳烃分子的附聚层状结构引起的。此外，平面芳烃分子的附聚层状结构具有易于发生定向的性质，这一性质在从沥青制备碳纤维时起了重要的作用。当用这些中间相沥青进行熔体纺丝时，由于熔体通过喷孔时受到压力，平面芳烃分子向纤维轴向定向，并且这种定向结构在随后的不熔化和碳化步骤中不会受到破坏而得到保持，因此，可以得到具有高抗拉强度、高弹性模量和优良定向的高性能型碳纤维。因此，在希望制造具有高抗拉强度和高弹性模量的高性能型碳纤维时，需采用光学各向异性的沥青为原料。由此看来，本领域的一个重要任务就是如何制备具有优良的可纺性的光学各向异性沥青。

应该理解的是，本领域中所用术语“中间相”是“光学各向异性相”或“光学各向异性部分”的同义语，术语“中间相沥青”是“光学各向异性沥青”的同义语。

在大多数情况下，这种光学各向异性部分的粘度、比重等与非定向的、光学各向同性部分的不同。例如，含有少量光学各向异性部分与光学各向同性部分相混合的沥青既使在光学各向同性部分的粘性达到易于纺丝的程度的温度下加热熔化时，仍不能稳定地纺丝。这是因为该沥青中存在少量光学各向异性部分，而在上述温度下，该部分的粘性相当高。因此，在用光学各向同性沥青制造通用型碳纤维时，必须保证在光学各向同性沥青中不存在光学各向异性部分。由此可见，在制造GP碳纤维时，抑制光学各向异性部分在光学各向同性沥青中的生成是非常重要的。

尽管用于制造HP和GP碳纤维的沥青都是可纺丝沥青，但其根本的区别在于前者允许光学各向异性部分的存在而后者则不行。这大概是至今没有提出同时制备这两种沥青的方法的原因所在。

鉴于碳纤维制造工业的这种状况，本发明的目的是提供一种用煤或石油来源的重油原料制备用于制造高性能型碳纤维（特别是超高性能型碳纤维）的沥青的方法，而且在该方法中，同时从上述重油的剩余馏分（该馏分没有在制备用于制造高性能型碳纤维的沥青中使用）制备用于制造通用型碳纤维的沥青。

用本发明方法制备的用于制造高性能型碳纤维的沥青在接近室温下用偏振光显微镜观察时基本上是光学各向异性的，并具有优良的纺丝性能。通过常规的熔体纺丝、不熔化和碳化或石墨化技术，本方法可用这种沥青制造具有高抗拉强度和高弹性模量的高性能型碳纤维。另一方面，用本发明的方法制备的用于制造通用型碳纤维的沥青在接近室温下用偏振光显微镜观察时基本上是光学各向同性的，并且可通过常规的熔体纺丝、不熔化和碳化技术用这种沥青制造高质量的通用型碳纤维。

除了提供为满足目前碳纤维工业的要求而发明的上述方法外，本发明人经进一步的研究还提出了制备用于制造碳纤维的沥青的流程，这构成了本发明的优选实施方案。也就是说，在制造高性能型碳纤维的方法，例如我们先前在特开昭62（1987）-270685中提出的方法（该方法包括在特定条件下加热处理煤或石油来源的精制重油，向上述热处理过的物料中加入一定量的单环芳烃溶剂或与该单环芳烃溶剂的溶解能力相当的其它溶剂，分离并收集得到的不溶组份，在供氢溶剂的存在下及加热条件下氢化上述不溶组份，通过对加氢后的沥青进行最后加热得到光学各向异性的沥青）中，我们又发现在分离并收集由加入上述一定量的单环芳烃溶剂而得到的不溶组份之后，用余下的可溶组份制备用于制造通用型碳纤维的沥青。

通过参照本发明的详细描述和优选实施方案及附图，本发明的其它目的对于本领域的技术人员很明显的。

因此，本发明的要点在于制备用于制造高性能型碳纤维的沥青及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法，该方法包括用煤或石油来源重油，或通过上述煤或石油来源重油的蒸馏、热处理或氢化得到的重组份为原料，该原料基本不含有不溶于单环芳烃溶剂的组份，或者从中已除去不溶于单环芳烃溶剂的组份;

在高压和400～600℃温度下于管式加热器中对上述原料进行第一步连续加热处理，得到基本不含喹啉不溶组份和含有3～30%（重量）二甲苯不溶组份的热处理过的物料;

将上述第一步处理过程得到的热处理过的物料进行第二步处理，即在每份（重量）上述热处理过的物料中加入1～5份（重量）单环芳烃溶剂或与单环芳烃具有同样溶解能力的其它溶剂，由此得到不溶性组份并分离该不溶性组分，以及溶于上述溶剂的可溶性组份的溶液;

将从第二步处理步骤分离出的不溶性组份进行第三步处理，即在供氢溶剂的存在下加热氢化上述不溶性组份，得到氢处理过的混合物;

由上述第三步骤得到氢处理过的混合物，由上述第二步骤得到可溶性组份于单环芳烃溶剂中的溶液;

处理上述氢处理过的混合物，得到用于制造高性能型碳纤维的基本上光学各向异性的沥青;以及

处理上述可溶性组分于单环芳烃溶剂中的溶液，得到用于制造通用型碳纤维的基本上光学各向同性的沥青。

本发明的制备用于制造高性能型碳纤维的沥青以及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法包括许多具体实施方案，其中之一为：

一种制备用于制造高性能型碳纤维的沥青及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法，该方法包括用煤或石油来源重油，或通过上述煤或石油来源重油的蒸馏、热处理或氢化得到的重组份为原料，该原料基本不含有不溶于单环芳烃溶剂的组份，或者从中已除去不溶于单环芳烃溶剂的组份;

将上述第一步处理过程得到的热处理过的物料进行第二步处理，即在每份（重量）上述热处理过的物料中加入1～5份（重量）单环芳烃溶剂或与单环芳烃具有同样溶解能力的其它溶剂，由此得到不溶性组份并连续分离该不溶性组分，以及溶于上述溶剂的可溶性组份的溶液;

将从第二步处理步骤分离出的不溶性组份进行第三步骤处理，即在供氢溶剂的存在下加热氢化上述不溶性组份，得到氢处理过的混合物;

将第三步处理步骤得到的上述氢处理过的混合物进行第四步处理，即从氢处理过的混合物中除去上述加氢溶剂和轻馏分，得到基本上为光学各向同性的氢化沥青;

将第四步处理步骤得到的上述基本上光学各向同性的氢化沥青进行第五步处理，即加热处理上述氢化沥青，得到用于制造高性能型碳纤维的基本上光学各向异性的沥青;

将第二步处理步骤分离出的可溶性组分于所述单环芳烃溶剂中的上述溶液进行第六步处理，即从上述可溶性组份的溶液中除去上述单环芳烃溶剂或上述与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂，得到可溶性组份;

将第六步处理步骤得到的可溶性组份进行第七步处理，即从上述可溶性组份中除去轻馏分，得到可溶性沥青;以及

将第七步处理步骤得到的可溶性沥青进行第八步处理，即加热处理上述可溶性沥青，得到用于制造通用型碳纤维的基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

图1为宜于进行连续分散加热处理的优选设备的剖面示意简图;图2为本发明方法的一个具体实施方案的流程简图;图3为本发明方法的另一个具体实施方案的流程简图;图4为本发明方法的第三个具体实施方案的流程简图;图5为本发明方法的第四个具体实施方案的流程简图。

为叙述方便，将主要通过上述具体实施方案来说明本发明的方法，而其它实施方案仅在谈到对上述第一具体实施方案的更改时加以简要描述。

可用煤来源重油、石油来源重油和从上述重油得到的沥青为本发明方法的原料。此处所用术语“煤来源重油”是指煤焦油、液化煤等，术语“石油来源重油”是指石脑油裂解残物（石脑油焦油）、瓦斯油裂解残物（热解焦油）、流化催化裂解残物（滗析油）等，术语“沥青”是指重油的较重馏分，可通过蒸馏、热处理、氢化处理等工艺从重油中得到。还可以采用任何重油和/或沥青的混合物。在下面的叙述中，重油、沥青或其混合物统称为“重油”。

某些种类的重油的化学和物理特性列于表1中。

表1（1）

重油的品种煤焦油石脑油焦油热解焦油

比重（15/4℃） 1.10-1.20 1.05-1.10 1.05-1.15

粘度（cSt.100℃） 1-200 5-100 2-250

H/C原子比 0.6-0.8 0.9-1.0 0.8-1.2

沥青质（wt.%） 15-40 10-20 10-25

二甲苯不溶物（wt.%） 2-20 0-1 0-10

喹啉不溶物（wt.%） 0.1-5.0 少于1 少于1

康拉逊残碳（wt.%） 15-30 10-20 10-25

蒸馏（℃）

IBP 180-250 170-210 180-250

10vol.% 210-300 210-240 240-320

30vol.% 270-370 230-280 270-340

50vol.% 360-420 270-350 330-390

70vol.% 470-530 320-400 380-460

表1（2）

重油的品种滗析油氢化炼焦油

比重（15/4℃） 0.95-1.10 1.10-1.20

粘度（cSt.100℃） 2-50 1-50

H/C原子比 1.2-1.5 0.8-1.0

沥青质（wt.%） 0-5 10-30

二甲苯不溶物（wt.%） 0-1 1-10

喹啉不溶物（wt.%）少于1 0-2.0

康拉逊残碳（wt.%） 2-10 10-25

蒸馏（℃）

IBP 170-240 160-270

10vol.% 300-370 200-350

30vol.% 350-400 250-410

50vol.% 370-420 350-470

70vol.% 400-450 460-550

在本发明方法的第一步中欲加入管式加热器中进行热处理的原料应是基本上不含单环芳烃溶剂不溶物的重油或己基本上除去单环芳烃溶剂不溶物的重油。本文所用的术语“基本上不含单环芳烃溶剂不溶物的重油”是指当重油与1至5倍重量的单环芳烃溶剂相混合时，即当1份（重量）的重油与1至5份（重量）的单环芳烃溶剂相混合时，基本上不产生不溶物的重油。同样，本文所用的术语“己基本上除去单环芳烃溶剂不溶物的重油”是指已用1至5倍重量的单环芳烃溶剂或与单环芳烃具有同等溶解能力的溶剂处理以除去所有形成的不溶物的重油。下面有时将具有上述特性的重油称为“精制重组分”。根据重油的来源和加工过程，将重油分为二类。一类是当与1至5倍重量的单环芳烃溶剂相混合时基本上不形成不溶物的重油，另一类是当与1至5倍重量的单环芳烃溶剂相混合时形成某些或大量不溶物的重油。前者可直接加入到本发明方法的第一步中，而后者则需要在将重油加入本发明的第一步之前除去不溶物。有关欲加入到本发明第一步中的精制重组分将在下文作更详细的描述。

本文所用的术语“单环芳烃溶剂”是指苯、甲苯、二甲苯、乙苯等。它们既可单独使用，也可以其混合物的形式使用。这些溶剂当然不一定是纯化合物，如果它们主要含上述化合物就足以有效地使用。从原料重油中分离出不溶物或在第二步进行的分离[即将第一步得到的热处理过的物料中所含的不溶性组份与可溶性组份在溶剂中的溶液（下文有时称为“可溶性组分的溶剂溶液”）分离]所用的溶剂并不限于苯、甲苯、二甲苯、乙苯等。可毫无困难地使用例如与苯、甲苯、二甲苯、乙苯等具有相同或基本上相同溶解能力的混合溶剂。此混合溶剂可通过将一种劣溶剂和一种良溶剂以合适的比例简单混合的方法容易地制得。上述劣溶剂的例子有正己烷、正庚烷、丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇、煤油、汽油、石脑油等;上述良溶剂的例子有喹啉、吡啶、煤焦油-汽油、洗油、羰基油、蒽油、通过分馏重油获得的芳烃低沸点油等。但优选的是使用具有简单组分的溶剂如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，从而简化溶剂回收过程。上述劣溶剂和良溶剂的混合物可被看作诸如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等之类的单环芳烃溶剂的等价物，这是因为它们具有同等的溶解能力。上述单环芳烃溶剂，包括上述混合溶剂，在本说明书的下文中被简单地称之为“BTX溶剂”，或更简单地称之为“BTX”。因此，值得注意的是本文所用的术语“BTX溶剂”或“BTX”比本技术领域常用的术语“BTX”具有更宽的范围。

在本发明方法的第一步中欲加到管式加热器中进行热处理的原料应是当与1至5倍重量的BTX溶剂相混合时，即当1份重量的重油与1至5份重量的BTX溶剂相混合时基本上不产生不溶物的原料。以煤焦油为例，因为煤焦油是煤干馏时产生的重油副产品，所以它们通常含很细的烟灰状的碳，该碳通常称为单体碳。当对重油进行热处理时，单体碳会干扰中间相的生长，更严重的是，单体碳是不溶于喹啉的固体，在纺丝操作时会引起纤维断裂。另外，煤焦油含不溶于BTX溶剂的高分子量物料，而该高分子量物料在热处理期间易转化成不溶于喹啉的组分。煤焦油中所含的这些不溶于BTX溶剂的物料在数量和质量方面随各种煤焦油的生产条件而异。因为它们不是专门用作生产碳纤维的原料，如果它们被分离并用作纺丝沥青的前体，则它们会影响纺丝沥青的性质和由于其性质变化而影响生产的碳纤维的特性。因此，从原料重油中除去单体碳和不溶于BTX溶剂的物质不仅对防止在第一步的管式加热器进行热处理时形成焦碳状的固体物料和防止阻塞管道是重要的，而且对防止在最终产物中间相沥青中形成喹啉不溶（下文简称为“QI”）组分，从而生产具有稳定性质的纺丝沥青也是重要的。

当重油基本上不含不溶于BTX溶剂的物料时，可省去用BTX溶剂从重油原料中除去不溶物这一步骤。从石油获得的重油，例如石脑焦油通常由完全溶于BTX溶剂的组分组成，另外，还有一些即使是煤来源的重油由于某些原因完全或基本上不含BTX溶剂不溶物，因为这些原料不含或基本上不含上述精制预处理欲去除的不溶物，所以不需要经过上述精制预处理，因此，这种预处理过程没有什么意义。这些不含或基本上不含BTX溶剂不溶物的原料可被视为已经过去除不溶性物质预处理的重油，因此，这些原料也在精制重组分的定义范围内。即使在可省去上述精制预处理的情况下，为了获得更均匀的质量极优的中间相沥青，即光学各向异性沥青，还是希望使重油经过热处理，以形成低于10%（重量，以原料为基准）不溶于二甲苯的物料，然后分离并除去这些形成的不溶物。可采用间歇法（例如使用高压釜进行加热处理）或连续法（例如使用管式加热器进行加热处理）进行加热处理。但是，如果欲去除的BTX溶剂不溶物的量太大，连续法就不太适宜，因为会降低中间相沥青（即最终产物）的产率。

用于分离不溶物的BTX溶剂的量宜为欲处理的重油量的1至5倍。溶剂量不足会使混合的液体变粘，这将会降低分离效率。另一方面，溶剂的量太大会使欲处理物料的总体积变大，从而使该工艺变得不经济。所希望的BTX溶剂的量通常为重油重量的1至3倍。加入1至5倍重油重量的BTX溶剂时所形成的不溶物的量和加入大量（例如几十倍重量）BTX溶剂（通常在测定不溶于溶剂的物料的量作为重油性质的参数时这样做）时所形成的不溶物的量总是不相同的。当溶剂的量较少时，形成的不溶物的量也较少，因此，对通过去除加入1至5倍重量溶剂（即重油与溶剂的重量比为1/1-5）所形成的不溶物所获得的精制重组分采用几十倍重量的溶剂（即精制重组分与溶剂的重量比为1/几十）进行分析时，有时可测出少量的不溶物。这些不溶物的存在对本发明的实际应用无任何不利影响。

任何方法均可用于分离不溶物，包括离心法、过滤法等。但在含细固体物料如单体碳、催化剂或其它杂质的情况下，宜采用过滤法以完全除去这些固体物料。从通过从重油和BTX溶剂的混合物中除去其中所含的不溶物得到的溶液中蒸除BTX溶剂，可得到精制重组分。

欲加入到第一步中的精制重组分的另一所要求的特性是该重组分要含10～70%（重量），较好的是20～60%（重量）的轻馏分，该轻馏分的沸点为200～350℃，在100℃的粘度不大于1，000厘沲。不含沸点低于350℃的轻馏分的精制重组分即使无任何BTX不溶物，却具有如此高的熔点，以致于要求将原料加入到第一步中所用的设备（如泵）不便利地保持足够高的温度。再者，如果这种精制重组分在无轻馏分的条件下进行加热处理，热聚合速率将变大，以致于产生固体物料如焦炭。轻馏分对热聚合速率的作用在本技术领域中是已知的，如日本专利公开No.昭59（1984）-82417和美国专利No.4，522，701所描述的。虽然通常市场上出售的煤焦油、石脑焦油、热解焦油和滗析油满足这种要求，但如果预先对重油进行蒸馏、加热处理、氢化等加工，则精制重组分不会超出上述特性的范围。但是，通过添加沸点为200～350℃的芳族油进行稀释，也可使用完全无BTX不溶物但超出上述特性范围的精制重组分。使用含大量的沸点低于200℃的轻馏分的重油是不可取的，这是因为在加热处理期间会在管式加热器中产生高蒸汽压，这要求更高的处理压力。

现在对本发明方法作详细的说明。第一步包括在管式加入器中对上述精制重组分（即基本上不含单环芳烃溶剂不溶物的重油或已基本上除去其中的单环芳烃溶剂不溶物的重油）进行加热处理，从而得到含有3～30%（重量）二甲苯不溶（下文中有时称为“Ⅺ”）组分的热处理过的物料，而其中不会形成大量的喹啉不溶物。该第一步加热处理在加压和400°～600℃的温度下进行。具体地说，管式加热器的出口处所要求的温度和压力分别为400～600℃和1～100kg/cm²G，较好的是分别为450～550℃和2～ 50kg/cm²G。

进行该加热处理时，在欲处理的精制重组分中宜存在芳烃油。这种芳烃油具有200至350℃的沸程，在管式加热器中于加热处理的条件下不应显著地产生BTX不溶物。这里所指的芳烃油可以是例如通过蒸馏重油原料获得的且沸程为200～350℃的馏分。实例是洗油（该馏分也可称为“吸收油”）和蒽油，这两种油是煤焦油分别在240～280℃和280～350℃的馏分，以及石油来源的重油在相应的沸程下的馏分。这些芳烃油有助于避免在管式加热器中发生过度的热聚合，提供合适的停留时间，以使精制重组分有效地热分解并进一步防止焦状物堵塞管道。因此，不要使芳烃油本身在管式加热器中热聚合到由于它的共存加速管道的堵塞的程度。因此，那些含大量高沸点馏分的芳烃油不宜用作上面特指的芳烃油。另一方面，那些含大量更轻馏分（例如沸点低于200℃）的芳烃油也不可取，这是因为在管式加热器中需要保持较高的压力使其处于液体状态。有两种方法可使精制重组分中含有芳烃油。一种方法是在使精制重组分在自然含有所需量的芳烃油的条件下制备精制重组分。另一种方法是在将精制重组分在本发明方法的第一步加入到管式加热器中进行热处理的同时或之前将所需量的芳烃油加到精制重组分中。为达到上述目的，最好在这步处理的物料中含10～70%（重量）沸程为200～350℃的馏分，即芳烃油。当将芳烃油加到精制重组分中时，欲加的芳烃油的重量可低于欲进行加热处理的精制重组分的重量。考虑本方法的经济性，使用由重油原料获得的芳烃油比使用由其它来源获得的芳烃油更好。

加热处理的温度和停留时间应选择在使加热处理过的物料中含有3～30%（重量）二甲苯不溶组分且基本上不含有喹啉不溶组分的范围内。总的来说，温度太低或停留时间太短不仅会降低不溶于BTX的组分的含量，从而降低效率，而且会产生分子量太低的BTX不溶组分，以致于在氢化后需要采用更剧烈的热处理条件以生成中间相沥青。这样似乎会增大中间相沥青中喹啉不溶组分的含量。相反，温度太高或停留时间太长会引起过度的热聚合，引起喹啉不溶组分的形成以及可引起管道堵塞的焦状物的产生。当温度为400至600℃时，适宜的停留时间一般为10～2，000秒，优选的停留时间为30～1，000秒。除了要求在第一步中产生的BTX不溶组分基本上不含喹啉不溶组分外，决定第一步加热处理条件的另一更重要的因素是选择不产生大量不溶于后续氢化处理所用的供氢溶剂的组分这样一种条件。允许存在的不溶于供氢溶剂的组分的量决定于供氢溶剂的种类，因此不能用数字定义。但如保证在供氢溶剂和第一步获得的BTX不溶组分的混合溶液（通过将后者与所需量的前者相混合以溶解，然后在80～100℃静置过夜的方法制得）中不存在不溶物沉淀就足以。当形成大量不溶物沉淀时，由于泵或管道的堵塞，氢化处理的连续操作将很困难或几乎不可能进行。细小的在该过程中不产生沉淀的不溶性物质的存在不产生问题，这是因为一方面该细小的不溶物通过氢化可变成可溶物，另一方面溶剂本身释放出有助于增加溶剂溶解能力的氢。但这些仅仅是在基本上不含BTX不溶物的精制重组分作为第一步加热处理的原料时才能得到控制。

至于加热处理的压力，如压力太低（例如在管式加热器出口处压力低于1kg/cm²G），精制重组分中的轻馏分和芳烃油发生蒸发并发生液气相分离。在这种条件下，在液相中会发生过度聚合，以致于产生大量QI组分并导致焦状物堵塞管道。因此，通常宜采用较高的压力，但如压力高于100kg/cm²G将使设备投资异常昂贵。因此，能使欲处理的精制重组分和芳烃油处于液相的压力足以满足。

第一步进行的加热处理对最终产物（即中间相沥青）和用其生产的碳纤维的特性有较大的影响。这种加热处理决不能在间歇型加压加热装置（例如常用的高压釜）中进行。这是因为间歇型装置不能有效地控制10～2，000秒的短停留时间，采用这种间歇体系，人们不得不采用较低的温度以均衡小时数小时的停留时间。但我们已经认识到，当加热处理进行到足够长的时间以获得足量的BTX不溶组分时，在这种条件下的加热处理会产生大量不溶于喹啉的焦状固体物。因为本发明的第一步要求在防止过度热聚合反应的同时要求发生足够程度的热裂解反应，因此必须在特定的条件下在管式加热器中进行加热处理。

考虑上述所有因素后，可选择进行第一步处理的实际条件。决定选择的条件是否合适的标准是测定产物的QI含量。如果在某种条件下得到含超过1%（重量）QI组分的产物，则该条件是不合适的。这表明在管式加热器中发生了过度热聚合而且焦状物可能堵塞了管道。当使用在这种剧烈条件下加热处理后获得的加热处理过的物料时，必须在操作步骤的任何一步从加热处理的产物中去除形成的过度高度聚合的物料。与上述情况相反，当产物所含的QI组分低于1%（重量）时，不需要在加热处理后去除QI组分。

上述产物的QI含量的精确控制仅可在采用管式加热器和使用不含或基本上不含Ⅺ组分的精制重组分的情况下来实现。

另外，已知在管式加热器中进行加热处理的工艺条件如加热温度和停留时间可通过在管式加热器后装上裂化反应鼓的方法而改变。这种步骤也可用于本发明的方法。但如果在管式加热器中的热处理条件要求在裂化反应鼓中采用很长的停留时间，则不宜选择这种条件。在裂化反应鼓中采用很长的停留时间与采用间歇操作（如在高压釜中操作）的作用相似并形成QI组分。

因此，即使采用裂化反应鼓，还应从上述条件中选择管式加热器中加热处理的条件。在本发明方法的第一步在管式加热器中经过加热处理的加热处理过的物料可在仅仅除去加热处理形成的裂化气体后直接加入本发明方法的第二步，也可在通过蒸馏或闪蒸除去加热处理时形成的裂化气体和一部分轻馏分后加到第二步中。但考虑到使下述第二步的BTX溶剂的分离变得容易，希望至少在除去沸点低于BTX溶剂的沸点的轻馏分后将加热处理过的物料加入第二步中。

第一步获得的加热处理过的物料的蒸馏或闪蒸可在0～3kg/cm²A的压力和200～350℃的温度下进行。当芳烃油在加热处理中共存于或用于上述管式加热器时，可同时在蒸馏或闪馏步骤分离并去除芳烃油。

确定第一步中蒸馏或闪蒸的条件时要使产生的热裂解重组分含10～70%（重量），较好的是20～60%（重量）的轻馏分，该轻馏分的沸点范围为200～350℃（换算成大气压下），在100℃的粘度低于1，000厘沲。

第一步可包括将沸点低于350℃的蒸馏或闪蒸的轻馏分分离成沸点范围为200～350℃的馏分和沸点低于200℃的馏分的操作。当本方法在第一步使用芳烃油作为管式加热器中的稀释剂时，可使用沸点范围为200至350℃的馏分作为稀释剂。

第二步包括将BTX溶剂加到第一步获得的加热处理过的物料或加到通过从加热处理过的物料中除去一部分轻馏分而获得的热裂解重组分中以分离和收集新生成的BTX不溶组分。在该步骤中加入BTX溶剂的加热处理过的物料或热裂解重组分宜为在低于所用的BTX溶剂的沸点的温度下具有良好流动性的液体。如果在与溶剂的沸点相同或更高的温度下加热处理过的物料或热裂解重组分是固体或很粘，则需要特殊的装置如加压加热的溶解器以用BTX溶剂混合和溶解这种固体或粘性物料。除上述情况外，当设法在室温范围内混合时，混合和溶解要花很长时间，从而使得该方法不经济。当将高软化点沥青溶于BTX溶剂时，实验室规模试验常采用的是在将沥青溶于溶剂前细细地粉碎。但由于沥青是粘性物料且在粉碎沥青时，沥青颗粒由于粉碎操作产生的热量和施加的力本身互相粘着形成结块，因此该方法难以在工业规模上采用。

当加热处理过的物料或热裂解重组分是在低于溶剂的沸点的温度下具有足够流动性的液体时，仅仅通过将加热处理过的物料或热裂解重组分保持在大约100℃并往热裂解重组分在其中流动的管道中加入BTX溶剂就足以混合和溶解加热处理过的物料或热裂解重组分。或者，根据需要可安装简单的装置如溶解容器。按满足第一步所要求的上述条件获得的加热处理过的物料或热裂解重组分在低于溶剂的沸点的温度下通常具有足够的流动性。

因此第二步用溶剂进行的处理可在下述条件下进行：温度范围为常温至所用溶剂的沸点，且在该温度下上述加热处理过的物料或热裂解重组分具有足够的流动性;压力范围为常压至2kg/cm²G;搅拌时间要足以使可溶性组分溶解。还可预先仅加热上述加热处理过的物料或热裂解重组分，接着加入保存在大约常温下的溶剂。

在第二步中所用的BTX溶剂的合适量是加热处理过的物料或热裂解重组分重量的1至5倍。与前述原料精制相同的条件可应用到这里所用的溶剂的量上，即分别根据不溶性组分的分离效率和生产的经济性确定下限和上限。当第二步所用的溶剂的量变化时，从加热处理过的物料或热裂解重组分和溶剂的混合溶液中分离出的不溶物的量必定不是常数。这就是说，当溶剂的量较小时，分离出的不溶物的量变小且仅将具有相当高分子量的物料作为不溶物分离出来。

如果第二步所用溶剂的溶解能力比BTX溶剂差很多，则获得的不溶性组分会含大量不易于转化成中间相的低分子量组分，因此难以获得均匀的中间相沥青。相反，如采用溶解能力比BTX溶剂大得多的溶剂，则不仅降低所得到的不溶性组分的产率，而且在可溶性组分中夹杂高分子量组分。如果这类可溶性组分如下所述循环到进行加热处理的第一步，将会生成更多的不希望的组分如喹啉不溶组分。

可采用任何合适的方法进行不溶性组分的分离和收集，包括沉淀、液体旋流、离心、过滤等。优选的分离方法是可进行连续操作的方法。分离和收集的不溶性组分可用BTX溶剂重复洗涤。虽然按本发明的方法无需采用洗涤步骤可制得所要的中间相沥青，但为了尽可能多地除去仅能以缓慢的速率转化成中间相的组分，宜进行少于二次洗涤。不溶性组分的分离和收集希望在低于所用溶剂的沸点的温度下进行。接近常温的温度通常能产生满意的结果。第二步所用的溶剂和原料精制所用的溶剂不一定相同，但从本方法的经济性考虑，宜采用相同的溶剂。

第二步获得的不溶性组分，即高分子量沥青物料，通常含低于1%（重量）的喹啉不溶性组分和高于40%，较好的是高于50%（重量）的二甲苯不溶性组分，且是光学各向同性的。在该高分子量沥青物料中可存在一部分BTX溶剂可溶物。甚至在第二步欲处理的物料是第一步在200～350℃的温度下对加热处理过的物料进行蒸馏或闪蒸得到的热裂解重组分的情况下，在热裂解重组分中所含的BTX溶剂可溶物是具有相应于蒸馏或闪蒸操作所用条件的沸点的沸点较低的物料。因此，大部分这种组分可通过真空蒸馏、热处理等方法较容易地除去。如果BTX溶剂不溶性组分是由通过在高于350℃的温度下（高于上述第一步所定义的范围）蒸馏加热处理过的重油制得的高沸点沥青获得的，则由于不充分洗涤而残留的所有可溶组分是没有在高温蒸馏时除去的高沸点物料。因为在后续处理中通过蒸发或蒸馏不易除去这些可溶组分并需要彻底洗涤，因此在如此高的温度下蒸馏或闪蒸是不经济的。

当彻底地洗涤第二步获得的高分子量沥青物料直到它的二甲苯不溶物的含量几乎达到100%时，由于其软化点高于350℃，因此不能用Mettler法测定其软化点。当二甲苯不溶物的含量为60～80%（重量）时，软化点大约为150～300℃。这些高分子量沥青物料仍具有光学各向同性结构，甚至在温度低于400℃下短时间加热至熔化并冷却情况下，也不能提供具有光学各向异性的制造高性能型碳纤维的纺丝沥青。

第三步是用供氢溶剂加热处理高分子量沥青物料（即第二步分离和收集的不溶性组分）以氢化高分子量沥青物料。因为在加压下用氢气催化氢化第二步获得的这种高分子量沥青物料较困难，所以须在供氢溶剂的存在下加热处理以氢化该物料。当第二步所得到的高分子量沥青物料含第二步所用的BTX溶剂时，需要将该溶剂脱除。可采用任何方法进行脱除，包括简单的加热蒸发或减压或常压蒸馏。对脱除的时间没有特殊的限制。可在将高分子量物料与供氢溶剂混合前进行脱除，或者先将其中含BTX溶剂的膏状不溶组分与供氢溶剂相混合，然后从混合物选择性除去BTX溶剂。

采用供氢溶剂进行的高分子量沥青物料如沥青的氢化可以任何合适的方法进行，如日本专利公开No.昭58（1983）-196292，No.昭58（1983）-214531或No.昭58（1983）-18421所公开的方法。因为使用催化剂需要进行催化剂分离，从进行氢化反应的经济性考虑，不宜使用催化剂。适合用于该反应的供氢溶剂包括四氢喹啉、1，2，3，4-四氢化萘、二氢化萘、二氢化蒽、氢化洗油、氢化蒽油、部分氢化的石脑焦油的轻馏分、热解焦油、滗析油等。如上所述，在选择所用的供氢溶剂时，必须仔细地考虑供氢溶剂对第二步得到的高分子量沥青物料的溶解能力。从溶解高分子量沥青物料的能力来看，优选的是四氢喹啉、氢化洗油和氢化蒽油。

氢化反应可在间歇型体系中使用诸如高压釜之类的装置在反应自然进行的压力下进行。但是使用间歇体系难以控制较大装置的温度，同时加大装置外部和装置中心的温差，从而在氢化处理期间形成焦状的固体物料。因为在完全氢化后采用过滤法不易除去这些固体物料，推荐采用的是氢化时不形成固体物料的方法。一种优选的方法是在1至5倍重量的供氢溶剂存在下，在350～500℃，较好的是400～460℃的温度下和20～100kg/cm²G的压力下在管式加热器中连续氢化高分子量沥青物料。该氢化方法不仅凭借连续操作确保效率，而且能在不形成焦状固体物料的情况下氢化高分子量沥青物料。如上所述，所需的溶剂的量为高分子量沥青物料重量的1至5倍，因为采用该量的溶剂足以有效和经济地进行氢化。在400～460℃的温度下，停留时间通常为10～120分钟。

第四步是从第三步得到的氢化处理过的混合物中除去一部分或几乎所有的供氢溶剂和轻馏分以获得基本上光学各向同性的氢化沥青。

第四步可采用任何适宜的方法如蒸馏法进行。这可采用常规的间歇或连续蒸馏法进行。但由于在本发明方法的第二步连续获得的高分子量沥青物料含溶于BTX溶剂的沸点较低馏分，因此希望在0～3kg/cm²A的压力和300～530℃的温度下对氢化处理过的混合物进行连续闪蒸。这样做可同时分离和除去溶剂、高分子量沥青物料所含的低沸点馏分和氢化处理时形成的轻馏分，从闪蒸塔的底部得到氢化的沥青。按该方法可连续生产基本上光学各向同性的氢化沥青，其软化点（采用JIS环球法）为100～200℃，所含的喹啉不溶组分低于1%（重量），所含的二甲苯不溶组分高于40%（重量）。当采用其它方法去除溶剂时，希望该方法也能获得具有上述性质的氢化沥青。宜尽可能地降低喹啉不溶组分的含量。至于二甲苯不溶组分，其含量太小则在第五步需要很剧烈的加热处理条件以获得含量大于90%的中间相，以致于在该处理步骤形成大量喹啉不溶组分。如果送入下一步进行加热处理的物料含大量残留溶剂或轻馏分，会使需处理的物料的体积增大，因而不希望这样做。满足这些条件的氢化沥青的软化点（采用JIS环球法）的范围为100至200℃。

第五步是将第四步获得的氢化沥青加热处理以转化成基本上光学各向异性的沥青，从而获得生产高性能型碳纤维所用的原料沥青。可采用常规方法加热处理第四步获得的氢化沥青，例如，在减压或常压下，在350～500℃的温度下用惰性气体或过热蒸汽处理10～300分钟，较好的是在380～480℃的温度下处理10～180分钟。该加热处理可以间歇操作的方式进行，如使用高压釜。也可采用薄膜蒸发器或下行膜型加热处理装置在减压或常压下，在350～ 500℃的温度下用惰性气体或过热蒸汽连续加热处理该氢化沥青。就该步所用的惰性气体和过热蒸汽而言，可用的惰性气体的例子有氮气、氦气、氩气等;在处理温度下呈惰性的高温过热蒸汽可通过加热水、低沸点有机化合物或低沸点油获得。下文中有时称这些惰性气体和过热蒸汽为“惰性气体”。

在该加热处理期间，基本上光学各向同性的氢化沥青物料即氢化沥青可被转化成中间相含量超过90%且通常全部或接近全部具有光学各向异性的中间相沥青。

总之，当使用本发明方法的第二步获得的高分子量沥青物料时，因为该物料是采用特定的步骤并在特定条件下制得的且因此严格地由选定组分组成，因而沥青物料容易完全或几乎完全转化成光学各向异性的中间相沥青。总的来说，本发明方法的第五步获得的光学各向异性沥青具有下列性质：Mettler法软化点低于310℃，喹啉不溶物含量低于10%（重量），二甲苯不溶物含量高于90%（重量），光学各向异性部分的含量高于90%。本发明方法可提供具有特别高的均匀性和下述四个特性的纺丝沥青，而采用已知的常规方法制得的任何一种沥青均不能满足该特性，即（1）低软化点，（2）中间相含量高，（3）喹啉不溶组分含量低和（4）二甲苯可溶组分低。因此，本发明方法获得的光学各向异性沥青特别适合用作生产超高性能型碳纤维的原料沥青。

如果需要，上述第四和第五步，即从由第三步得到的氢化处理的混合物中除去溶剂和轻馏分以及将由此而得到的氢化沥青通过热处理转化为光学各向异性沥青的步骤，可以通过例如下述手段在同一个加工区进行，换言之可以将其合并为一个步骤。

我们已经发明了一种制备高软化点沥青的连续方法，该方法包括对重油或沥青进行加热处理，即在减压或常压及350～500℃下将重油或沥青在惰性气体或过热蒸汽流中分散成很细的油滴，由此而使该分散的细油滴与惰性气体或过热蒸汽接触（特开昭63-（1988）-317589）。以下将该方法简称为“连续分散加热处理法”。根据该连续分散加热处理方法，要进行加热处理的原料，即制备用来生产HP碳纤维的中间相沥青时的氢化处理的混合物或氢化沥青，以及制备用来生产GP碳纤维的各向同性沥青时的可溶性沥青、可溶性组分或可溶性组分的溶剂溶液，用连续地送入保持在350～500℃及减压或常压下的处理区。在该处理区内原料被设置在该处理区内的适当装置分散为细油滴。较好的装置包括将重油滴到一个旋转的园板型装置上并利用该旋转园板型装置的离心力将其沿与园板装置的旋转轴基本垂直的方向甩散;利用泵类如在燃油燃烧器中使用的泵的压力或者利用由诸如喷射泵之类的装置产生的高速流体而造成的负压。分散的细油滴从而与进入该处理区的惰性气体相接触。原料中的轻馏分从而被转移到气相中，并与惰性气体一起从该区的上部排出，原料中的重组分在分散为细油滴的过程中被加热处理，并被该区内的一个或多个收集盘收集起来，然后从该区的下部取出。如果必要，在该处理区液态原料或其重组分的分散和收集可以多次进行。

本发明设备的一个最佳实施方案的说明现参考附图进行。图1中，1是一个旋转园板，2是一个倒置截头园锥型收集盘，3表示旋转轴，4表示预热原料，即氢化处理的混合物、氢化沥青、可溶性组分、可溶性组分的溶剂溶液、可溶沥青或精制重组分（以下为了简化连续分散加热处理的描述简称“重油”）的进料管，5是预热的惰性气体的进料管，6是产物沥青的排出管，7是废气和蒸发的轻馏分的排出管，8是使旋转园板旋转的马达，9是固定收集盘的法兰，10为装置的外壳。图1中所示的设备中，园板1通过螺栓固定在旋转轴3上，收集盘2通过法兰9来固定。这种方式可以使旋转板-收集盘的级数及它们的相对位置进行改变。

预热过的重油从进料管4进入图1中的设备。该处理塔10的最上部形成一个闪蒸区，因而一定数量的轻馏分在此被除去，并通过出口7排出。在此生成的沥青被最上面收集盘2收集起来，并由此滴到第二个旋转圆板1上。滴到第二个旋转园板1上的沥青通过离心力的作用以油滴的形式沿与旋转园板的旋转轴3基本垂直的方向分散。油滴与从塔底的进口5进入的预热过的惰性气体接触，由此而除去轻馏分。由此而生成的沥青被第二个收集盘2收集起来，并滴到第三个旋转园板1上，并在此再次分散为油滴。这种分散及收集重复进行，使沥青向下穿过塔10，在此过程中轻馏分被除去并发生中等程度的热聚合。沥青最后通过位于塔10底部的出口6由泵之类从塔10中抽出。

在具有图1所示的结构的设备中，分散的油滴的运动方向与惰性气体流基本上是相互垂直的，且沥青和惰性气体在塔中的流动是相互逆流，这是因为原料重油和惰性气体的进口设置在塔的相对的两头。这种方式可以得到更好的效率，这是因为这样可以使受处理程度高的沥青接触新的惰性气体。如果需要，每级都可以送入惰性气体。

根据这种类型的连续分散加热处理，上述的本发明的第四和第五步可以在一个处理区内进行。具体地，根据这种连续分散加热处理方法，在第三步得到的氢化处理过的混合物在350～500℃及减压或常压下在这一处理区中分散为细油滴并与惰性气体或过热蒸汽接触，如果需要，该液体组分的分散/聚集循环可在这些处理条件下重复多次。这种处理除去在处理条件下可蒸发的溶剂和轻馏分，而使液态重组分（氢化沥青组分）留下。与此同时，该液相重组分通过加热处理被提炼得更重，从而得到可从处理区抽提出的光学各向异性沥青，如上所述，处理温度通常为350～500℃，但优选的是380～480℃。在该连续分散加热处理方法中的处理时间（停留时间）虽然取决于其它因素如所用装置结构的类型、处理温度等，但与常规热处理方法相比时间大大缩短。处理时间的缩短抑制了不希望的高分子量组分如喹啉不溶组分的形成，从而生产出极均匀的沥青。当采用具有图1所示结构的装置时，处理时间（停留时间）通常为15分钟或更短。可用的惰性气体的例子有氮气、氦气、氩气等。作为过热蒸汽的例子，可用的在处理温度下呈惰性的过热蒸汽可通过加热水、低沸点有机化合物和低沸点油的方法获得。在处理条件下每1公斤欲处理的氢化处理过的混合物所用的惰性气体或过热蒸汽的量为0.1至10立方米，较好的为0.3至3.0立方米。

用上述连续分散加热处理方法生产的光学各向异性沥青的质量与借助上述第四和第五步生产的光学各向异性沥青的质量相比相同或更高。该沥青适合用作制造高性能型碳纤维，特别是超高性能型碳纤维的原料。因此，采用连续分散加热处理法生产用于制造碳纤维的纺丝沥青使第四步和第五步一体化，从而简化了沥青生产方法。这种连续分散加热处理法不仅可用作第四步和第五步的结合步骤，而且当根据前述方法分别和连续地进行第四步和第五步时，还可作为第四步生产的氢化沥青的第五步加热处理的手段。

现在详细讨论第六步，该步包括从由第二步分离得到的可溶性组分的溶剂溶液中除去溶剂生产可溶性组分。

可按常规蒸馏操作完成第六步。如果需要，不仅可除去溶剂，而且可除去可溶性组分中所含的剩余轻馏分。考虑到将一部分可溶性组分循环到第一步重新用作加热处理原料的步骤（这一点后面将要讨论），希望确定的蒸馏条件应使生产的可溶性组分具有与对欲加到第一步的原料精制重组分所要求的性质相同，即具有下述性质：沸点范围为200～350℃的轻馏分含量为10～70%（重量），较好的为20～60%（重量），在100℃的粘度为1，000厘沲或更小。如上所述，当第一步生产的加热处理过的物料经蒸馏或闪蒸以除去其中一部分轻馏分后加到第二步时，如果选择合适的蒸馏或闪蒸条件，在第六步简单地除去溶剂可生产具有其性质适于用作第一步的进料的可溶组分。考虑到收集溶剂等操作的容易性，希望在将第一步生产的加热处理过的物料在适当选择的条件下经蒸馏或闪蒸后送到第二步中，并采用第六步中目的局限于分离和收集溶剂的蒸馏操作。

由此生产的可溶性组分用作生产GP碳纤维所用的沥青的原料。在这种情况下，如果需要，可将一部分得到的可溶性组分作为生产GP碳纤维所用的原料并将剩余的可溶性组分作为加热处理原料循环到第一步。也可将一部分得到的可溶性组分作为生产GP碳纤维所用的原料，将另一部分作为加热处理原料循环到第一步，再将可溶性组分的剩余部分作为副产物从本加工过程排放出。当然，也可将得到的可溶性组分的一部分作为生产GP碳纤维所用的原料，将所有剩余部分作为副产物从本过程中排放出。

当一部分第六步生产的可溶性组分作为加热处理原料循环到第一步时，该可溶性组分以与精制重组分（第一步所用的新鲜原料）相同的方式经加热处理并再产生二甲苯不溶组分。这增大了不溶组分与循环到第一步的可溶组分的比例，从而增加了用于制造高性能型碳纤维的光学各向异性沥青的产量。根据需要，以该方法通过控制用作制造GP碳纤维的沥青的量、循环到第一步的量和从该过程中排出的量来控制用于制造高性能型碳纤维的光学各向异性沥青与用于制造GP碳纤维的沥青的比例。这是本发明的显著特点之一。

将第六步生产的可溶性组分循环作为某一步（如本发明的第一步）的加热处理原料以增加用于制造HP碳纤维的沥青产率的概念是由我们提出的（日本专利公开No. Hei 1（1989）-129092）。可按上述日本专利公开所述的方法适宜地进行将第六步生产的可溶性组分循环到第一步的操作。

第七步包括使第六步生产的可溶性组分经蒸馏或闪蒸以除去轻馏分并生产可溶性沥青。常规的蒸馏或闪蒸步骤可应用于该第七步。如上所述，第六步生产的组分含沸点范围为200～350℃的轻馏分。如果后续第八步采用间歇式装置，为了提高第八步的加热处理效率，宜除去轻馏分，因为除去轻馏分将提高第八步每批的产率。由于第七步蒸馏或闪蒸的目的是除去第六步生产的可溶性组分中的轻馏分，因而不应采用会发生热分解或热聚合的条件。第七步蒸馏或闪蒸的温度通常为400℃或更低，较好的为350℃或更低。可采用减压或大气压。当第六步生产的可溶性组分中轻馏分的含量较低时，可省去第七步。对第七步生产的可溶性沥青的性质无特殊限制。从使操作容易的角度出发，不希望采用生产出软化点（JIS环球法）为200℃或更高的可溶性沥青的蒸馏条件。在可溶性沥青中通常难以测出喹啉不溶组分。

第八步包括对第七步生产的可溶性沥青或第六步生产的可溶性组分（省略第七步时）进行加热处理并将它们转化成制造GP碳纤维所用的沥青。总的来说，制造GP碳纤维所用的该沥青在用偏振光显微镜观察时应是完全光学各向同性的。较好的这类沥青基本不含光学各向异性部分（在制造高性能型碳纤维所用的沥青中观察到），无喹啉不溶组分。

可将与第五步加热处理几乎相同的条件应用于第八步加热处理。可采用已知的常规条件，即在减压或常压下通常在350～500℃温度下用惰性气体或过热蒸汽加热处理10～300分钟，较好的在380～480℃下加热处理10～180分钟。加热处理可通过例如使用高压釜以间歇法或使用薄膜蒸发器或下行薄膜型加热处理装置等以连续法，或者采用上述连续分散加热处理法，在减压或大气压下，在惰性气体流或过热蒸汽流中，在350～500℃下进行。

作为惰性气体的例子，可以是氮气、氦气、氩气等。作为过热蒸汽的例子，可以是在处理温度下呈惰性的、通过加热水（即过热蒸汽）、低沸点有机化合物、低沸点油等获得的过热蒸汽。

通过该第八步加热处理，在前面第七步生产的可溶性沥青被炼制得更重，成为适于制造GP碳纤维的各向同性沥青。在第八步加热处理中应注意的是，采用的操作条件不应产生高分子量组分如喹啉不溶组分或固体组分如焦炭。当含这种高分子量组分或固体组分的沥青被熔化和纺成纤维时，会产生堵塞纺丝喷嘴这一问题。但如果采用太温和的加热处理条件以不产生这些不希望有的组分，则产生的沥青将具有太低的软化点且轻馏分不能从沥青充分除去。这将在纺丝时产生大量气体并难以使沥青在氧化气氛中通过加热保持不熔。因此，即使沥青被用于制造GP碳纤维，也要求具有足够高的软化点。所需的用Mettler法测得的软化点通常为200～300℃，较好的为220～280℃。为了获得这类高软化点沥青，简单加热处理市售粘合剂沥青将易于产生喹啉不溶组分和焦炭状固体组分，由此不能生产甚至可用于制造GP碳纤维的沥青。但是，如上所述，在本发明的第八步欲加热处理的可溶性沥青已经在第一步于特定条件下加热处理并已在第二步去除了加入一定量BTX溶剂时产生的不溶组分，它们难以产生喹啉不溶组分和焦炭状固体组分，因此，可有效地除去不需要的组分，生产具有制造GP碳纤维的沥青所需特性的沥青。

如果需要，上述第七步中通过蒸馏或闪蒸从可溶性组分中除去轻馏分的步骤和第八步中可溶性沥青的加热处理可采用与上述第四和第五步的合并步骤相同的方法，在合并的单一处理区内进行，例如，采用前面所讨论的连续分散加热处理法。也就是说，将第六步生产的可溶性组分在减压或大气压下，在350～500℃的温度下，在处理区内分散成细油滴，并使其与惰性气体或过热蒸汽相接触。如果需要，在这些处理条件下重复液体组分的分散-凝集循环。这种处理去除了轻馏分并通过蒸发使它们从处理区排出。该加热处理还使液体组分（可溶性沥青组分）变重，从而使其转化成适合制造GP碳纤维的光学各向同性沥青，该沥青从处理区的底部取出。从简化沥青制造方法的观点来看，希望将第七步和第八步合并成一步。

如果需要，可将上述三步，即第六步、第七步和第八步合并成一步，并采用例如上述连续分散加热处理法在同一处理区内进行。也就是说，采用与上述第七和第八步的合并步骤相同的方法，将第二步生产的可溶性组分的溶剂溶液在减压或大气压下，在350～500℃下，在处理区内分散成细油滴，并使其与惰性气体或过热蒸汽相接触，如果需要，在这些条件下重复液体组分的分散-凝集循环。该处理步骤通过蒸发除去溶剂和轻馏分并通过蒸发将其从处理区排出。该加热处理还使液体组分（可溶性沥青组分）变重，并使其转化成适于制造GP碳纤维的光学各向同性沥青，该沥青从处理区的底部取出。不用说，一部分第二步生产的可溶性组分的溶剂溶液在除去溶剂后，不需经上述处理，而直接循环到第一步加热处理。

前面讨论的采用将第四和第五步合并生产用于制造HP碳纤维的光学各向异性沥青的方法可应用于将第七和第八步，或第六、第七和第八步合并成一步。以选择的条件能生产其性质适于制造GP碳纤维的沥青为标准，在上述范围内选择进行该方法的条件。因此，如果每一组合，即：（1）第四和第五步，（ⅱ）第七和第八步，和（ⅲ）第六、第七和第八步骤被合并成一步，可在单一装置进行所有的连续分散加热处理。在这种情况下可进行区间生产，在某一时间可生产用于制造HP碳纤维的光学各向异性沥青，在另一时间可生产用于制造GP碳纤维的光学各向同性沥青。

用于制造HP碳纤维和用于制造GP碳纤维的沥青的产率根据原料精制重组分和处理采用的条件变化较大。以事先已除去其中的二甲苯不溶组分的精制煤焦油（该焦油是本发明所用的典型精制重组分）为例，如所有第六步生产的可溶性组分都用作生产制造GP碳纤维所用的沥青的原料而不循环到第一步，制造HP碳纤维所用的沥青的产率约为3～15%（重量），而制造GP碳纤维所用的沥青的产率约为10～20%（重量）。相反，如果所有第六步生产的可溶性组分循环到第一步以生产制造HP碳纤维所用的沥青，则制造HP碳纤维的沥青的产率约为40%重量），而不生产制造GP碳纤维所用的沥青。当将从所有第六步生产的可溶组分中取出大约为新鲜精制重组分重量的3倍的可溶性组分循环到第一步并将剩余的可溶性组分用作生产制造GP碳纤维所用的沥青的原料时，制造HP碳纤维所用的沥青的产率大约为10～25%（重量），而制造GP碳纤维所用的沥青的产率约为10～20%（重量）。采用将一部分可溶性组分作为副产物从本过程中排出的方法也可控制制造GP碳纤维所用的沥青的产率。

正如上面所讨论的那样，根据本发明方法，制造HP碳纤维和制造GP碳纤维所用的沥青的量可通过将一部分第六步生产的可溶性组分作为加热处理进料直接循环到第一步，或将一部分第二步生产的可溶性组分的溶剂溶液在除去其中的溶剂后作为加热处理进料循环到第一步的方法进行调节。另外，下述方法可作为调节欲生产的这两种沥青的量的方法。

方法之一是将一部分通过第二步（分离）分离得到的不溶性组分加到第七步（加热处理）或第七和第八步骤合并的处理区并将这些不溶组分与第六步生产的可溶性组分一起加热处理，从而将它们转化成制造GP碳纤维所用的沥青。在这种情况下，制造HP碳纤维所用的沥青的量按被送到第三步（氢化）中不溶性组分减少的量的比例减少。

另一方法是将一部分第一步生产的热裂解重油加到第七步或第七和第八步合并的处理区并将其与第六步生产的可溶性组分一起加热处理，从而将它们转化成制造GP碳纤维所用的沥青。在这种情况下，制造HP碳纤维所用的沥青的量按送到第二步（分离）中热裂解重油减少的量的比例减少。

再一种方法是将一部分要加入到第一步的新鲜精制重组分加入到第七步或第七和第八步合并的处理区，与第六步生产的可溶性组分一起进行加热处理，从而使它们转化成制造GP碳纤维所用的沥青。在这种情况下，制造HP碳纤维所用的沥青（该沥青可由一定量的新鲜进料即精制重组分生产）的量按送到第一步（加热处理）中进料的减少的量的比例减少。如果将所有这些量的新鲜进料加到第一步，且将另外的精制重组分加到第七步或第七和第八步合并的处理区中，则可增加制造GP碳纤维所用的沥青的量。

当一部分第二步生产的不溶性组分、第一步生产的热裂解重油或欲加到第一步的新鲜精制重组分用第六步生产的可溶性组分处理混合时，有形成制造GP碳纤维所用的沥青不希望有的喹啉不溶组分的倾向。但是，对按各个步骤制备的制造GP碳纤维所用的沥青的软化点和其中的喹啉不溶组分的量进行研究的结果表明，在制造GP碳纤维所用的沥青所希望的上述软化点范围内，这些沥青基本不含喹啉不溶组分且具有极好的质量。

如上所述，因为本发明方法能在不同的比例上调节制造HP碳纤维和制造GP碳纤维所用的沥青的量，所以本发明的方法具有显著的适应性。

另外，根据本发明的方法，可充分和完全利用进料。正如已讨论的那样，第五步或第四和第五步合并的处理区可提供制造HP碳纤维所用的沥青，同时还提供含高沸点重油的副产物。该重油可直接或经过第六步循环到第一步并在管式加热器中加热处理，从而使其变得更重并最终转化成沥青。采用这种方法可将全部的进料转化成所要的沥青，而不损失其中所含的重组分。这种设计对改进加工的经济性作出了贡献。

下面参照附图2～5，对本发明的几个具体实施方案作更详细的讨论，其中相同的数字对应于相同类型的装置。

附图2是实施本发明的典型实施方案的流程。在该实施方案中，精制重组分（本发明方法的进料）通过管道11被加入到第一步的管式加热器13中。如果需要，将芳烃油通过管道12加到精制重组分中。这些进料在400～600℃下在管式加热器13中被加热处理并通过管道14被送到蒸馏柱或闪蒸柱15中。通过管道17从本过程中排出在蒸馏或闪蒸柱15中分离的裂化气和一部分轻馏分，同时将作为蒸馏或闪蒸柱15的底液的热裂解重油通过管道16从柱15中取出，在被冷却（在附图2中未表示出冷却装置）至低于BTX溶剂的沸点的温度后，送到用于分离可溶组分和不溶组分的分离器19中。在分离器19中将热裂解重油与BTX溶剂（通过管道18加入）相混合以形成不溶组分。将不溶组分从可溶组分的溶剂溶液中分离出并通过管道20从分离器20中取出，同时通过管道21将可溶组分的溶剂溶液从分离器19中取出。通过管道21从分离器19中抽提出的不溶组分（高分子量沥青物料）加到第三步的氢化装置23中，在该装置中它们与通过管道22加到装置23中的供氢溶剂相混合并在特定的条件下加热处理。然后将加热处理的物料（氢化处理后的混合物）通过管道24加到第四步生产氢化沥青所用的蒸馏或闪蒸柱25中。从蒸馏或闪蒸柱25的顶部通过管道27取出用过的供氢溶剂，如果需要，也取出轻馏分。从其底部通过管道26取出氢化的沥青，该沥青被送到第五步的加热处理装置28中，在该装置中上述沥青在特定的条件下加热处理以变得更重，并转化成光学各向异性沥青。由此生产的沥青作为制造HP碳纤维所用的沥青通过管道29从加热处理装置28中取出，同时从管道30取出轻馏分。另一方面，通过管道21从分离器19中取出的可溶组分的溶剂溶液被送到第六步的蒸馏或闪蒸柱31中，在该柱内，溶剂和（如果必要）一部分轻馏分被分离并通过管道33 取出，可溶组分通过管道32从底部取出。然后将可溶组分送到第七步分离轻馏分所用的蒸馏或闪蒸柱37中。通过管道39从柱37的顶部取出分离的轻馏分，并通过管道38从柱37的底部取出可溶沥青。将该沥青送到第八步的加热处理装置40中并在特定的条件下加热处理。如此生产的具有高沸点的加热处理的沥青作为制造GP碳纤维所用的沥青通过管道41从加热处理装置40中取出。这时，如果需要，可将一部分通过管道32取出的可溶组分通过管道36循环到第一步的管式加热器13中。或者通过管道34将一部分可溶组分作为副产物从本过程中取出。

附图3表示与附图2类似的流程图，不同之处在于第四和第五步以及第七和第八步分别被合并成一个处理区。附图3的其它部分与附图2的相同。在附图3中，从氢化装置23中取出的氢化处理过的混合物通过管道24被送到连续分散加热处理装置44中。通过管道43往连续分散加热处理装置44中供入惰性气体或过热蒸汽并通过管道46从该装置中取出废弃的供氢溶剂和轻馏分以及所述的惰性气体或过热蒸汽。在连续分散加热处理装置44中从氢化处理的混合物中除去供氢溶剂和轻馏分并对氢化处理的混合物进行加热处理，从而得到光学各向异性沥青，该沥青作为制造HP碳纤维所用的沥青通过管道45取出。另一方面，从第六步的蒸馏或闪蒸柱31的底部抽出的可溶组分通过管道32和35被送到连续分散加热处理装置48中。与装置44相类似，通过管道47将惰性气体或过热蒸汽供入连续分散加热处理装置48中。通过管道50从连续分散加热处理装置48中取出轻馏分。在连续分散加热处理装置48中，从可溶组分中除去轻馏分并对可溶性组分加热处理，从而得到高软化点的沥青，该沥青作为制造GP碳纤维所用的沥青从管道49中取出。正如附图2的实施方案那样，在附图3的实施方案中，可将一部分从蒸馏或闪蒸柱31的底部取出的可溶组分通过管道36循环到第一步的管式加热器中，还可将一部分作为副产物通过管道34取出。另外，在附图3所示的具体实施方案中，在生产用于制造HP碳纤维的沥青时，通过管道46从连续分散加热处理装置44中抽出的供氢溶剂、轻馏分和惰性气体或过热蒸汽的混合物可按下述方法处理。即从所述管道46取出的混合物中除去不冷凝的气体，将残留的液体送到在第一步管式加热器后的蒸馏柱15中，其条件是蒸馏柱15的结构应能从其中抽出侧馏分。在这种情况下，将所述残留液体与管式加热器13生产的加热处理过的物料一起蒸馏。从顶部蒸出裂化气和轻馏分，供氢溶剂作为侧馏分被抽出，热裂解重油从蒸馏挂15的底部取出，从而保证从所述加热处理物料中除去裂解气体和轻馏分，同时从残留液体中回收供氢溶剂。这类处理的工作性能取决于原料精制重组分的类型和所用的供氢溶剂。例如，当采用精制煤焦油为原料精制重组分且采用氢化蒽油作为供氢溶剂时，将获得理想的结果。

附图4是本文明第三个具体实施方案的流程示意图。在该流程图中，含有BTX溶剂的不溶组分从第二步的分离器19中被收集并通过管道51抽出，再与通过管道22加入的供氢溶剂混合。将混合物送到蒸馏柱52中，通过管道54从该柱的顶部蒸出不溶组分中所含的BTX溶剂，从底部取出氢化原料，并通过管道53送到氢化装置23中。除此以外，本具体实施方案与附图3所示的具体实施方案相同。在氢化装置23之后生产用于制造HP碳纤维的沥青的处理可采用连续分散加热处理装置44以与附图3的流程相同的方法进行操作。可用附图2的蒸馏或闪蒸柱25和加热处理装置28的组合形式代替连续分散加热处理装置44。

附图5是本发明方法的第四个具体实施方案的流程示意图。其中，通过管道21从第二步的分离器19中抽出的可溶组分的溶剂溶液通过管道55被送到连续分散加热处理装置48中以生产用于制造GP碳纤维的沥青。在该具体实施方案中，第二步所用的BTX溶剂与可溶组分中所含的轻馏分和通过管道47加入的惰性气体或过热蒸汽一起通过管道48从连续分散加热处理装置48中取出。如果需要，一部分通过管道21和57从分离器19中抽出的可溶性组分的溶剂溶液被送到用于分离BTX溶剂和（如果必要）轻馏分的蒸馏或闪蒸柱31中，可将通过管道32从该柱的底部抽出的可溶组分通过管道36循环到第一步的管式加热器13中。不用说，可将一部分可溶组分作为副产物从管道34排放出。

根据本发明的方法，采用简单步骤可较经济地生产用于制造HP碳纤维的沥青，特别是制造超高性能型碳纤维的沥青以及用于制造GP碳纤维的沥青。具体的说，在该同时生产两类沥青的方法中，制造GP碳纤维所用的沥青可由原料精制重组分的废馏分生产，上述馏分已不能生产用于制造HP碳纤维的沥青并被认为是无重要价质的副产物。因此，该方法能降低所述两类沥青的生产成本，从而对降低HP碳纤维以及GP碳纤维的生产成本作出贡献。另外，本发明的方法可在同一生产过程中控制用于制造HP碳纤维的沥青与用于制造GP碳纤维的沥青的比例。因此，本发明为沥青的生产提供了极为经济的方法。

在本发明中，根据下述方法对二甲苯不溶组分和喹啉不溶组分作定量分析。

在离心沉淀管中称量1克样品，往样品中加入30毫升溶剂（二甲苯或喹啉）。将该管浸入保持在80℃的水浴中，在该温度下搅拌管内物约1小时以溶解。然后从水浴中取出该管，在将其冷却到室温后，以5000rpm的转速离心10分钟。用注射器仔细除去离心沉淀管中的上清液。再往离心沉淀管中加入30毫升溶剂，在80℃的水浴中搅拌30分钟以洗涤和分散沉淀，然后从水浴中取出该管，在室温下离心分离，用注射器除去上清液。再重复一次加入30毫升溶剂、洗涤、分散和离心分离操作。从管中除去上清液，用二甲苯洗掉残留的不溶组分，在G-4玻璃过滤器中用抽滤法过滤。用约10毫升二甲苯洗涤留在玻璃过滤器中的残留物二次，接着再用10毫升丙酮洗涤一次，在110℃的干燥器中干燥，最后称重。

在下文中用实施例对本发明作更具体的描述。但必须注意，这些实施例仅仅是为了说明，并不限制本发明的范围。在下面的实施例描述中，除非另外说明，表示方法“%”、“倍”和“份”分别指“重量百分率”、“重量倍数”和“重量份数”。光学各向异性部分和光学各向同性部分是用偏振光显微镜获得的面积馏分（areafractions）。除非另外说明，本文所用的蒸馏温度是指柱顶温度。

实施例1

用具有表2所示性能的市售重煤焦油作为原料。这种重煤焦油是通过预处理煤焦油，其中经在300℃下蒸馏操作脱除一部分轻馏分而制取的。将1份重煤焦油混合并溶解在2份二甲苯中，然后用连续过滤器分离和脱除由此形成的不溶组分。通过蒸馏从滤液中脱除二甲苯，由此得到具有表2所示性能的精制重组分。以重煤焦油计，精制重组分的产率为92.1wt%。

在470～520℃的温度和20kg/cm²G的压力下，在管式加热器中以17.5kg/hr的加料速率对精制重组分连续加热处理，所说的管式加热器具有浸在熔盐浴中内径6mm、长40m的加热管。加热器流出物被送到闪蒸塔中，在250℃的塔顶温度和大气压下进行闪蒸以从塔顶脱除较轻馏分，和从塔底收集热解重油。将2重量份二甲苯加到1份保温于约100℃的热解重油中，通过混合使热解重油溶解在二甲苯中，然后将溶液冷却到室温。用连续离心机（由Ishikawajima Harima重工有限公司制造的Mini-Decanter）处理含不溶组分的溶液以分离和收集不溶组分。将2重量份的二甲苯加到1份由此得到的不溶组分中，并搅拌混合物。加压过滤混合物以使不溶组分与可溶组分的溶剂溶液相分离。其空加热不溶组分以脱除二甲苯，由此得到的纯化不溶组分作为高分子量沥青物料。将上述两次分离操作中得到的可溶组分的溶剂溶液再蒸馏以从中除掉二甲苯，从而得到可溶组分。以精制重组分计，由此制得的各组分的产率和不溶组分的性能示于表3。

然后，将1重量份的高分子量沥青物料（不溶组分）溶解在3重量份的氢化蒽油中，通过于440℃、在50kg/cm²G的压力下和管式加热器中加热以6.5kg/hr的加料速率连续氢化混合物，所说的管式加热器具有浸入熔盐浴中内径为10mm、长为100m的加热管。之后，氢化混合的溶液被送到闪蒸塔中，在400℃的塔顶温度和大气压下进行闪蒸馏，从塔顶中脱除废溶剂和较轻馏分，从塔底收集到氢化沥青。

然后，将100克氢化沥青投入浸在保温于450℃的熔盐浴中的聚合瓶中，并在大气压下以8升/分钟的速率鼓入氮气流热处理30分钟。这样，便得到生产高性能型碳纤维用的光学各向异性的沥青。氢化沥青和生产高性能型碳纤维用的沥青的产率和性能分别示于表4。

用带有内径0.25mm和长0.75mm的纺丝喷孔的纺丝设备以340℃的纺丝温度和700米/分钟纺丝速度对试验2、3和4中得到的光学各向异性的沥青纺丝。以1℃/分钟的速率升温至320℃并在此温度保温纤维20分钟，使沥青纤维在空气中变成不熔。在1000℃的氮气气氛下碳化纤维从而得到碳纤维。碳纤维的特性示于表5。

此外，分别将试验1、3和5得到的250克各可溶组分投放到浸在保温于430℃的熔盐浴中的聚合瓶中，并在常压下分别以8升/分钟的速率鼓入氮气流进行热处理，历时70分钟，从而获得制造通用型碳纤维用的热处理过的沥青。这些热处理过的沥青的产率（以精制重组分计）和热处理过的沥青的性能示于表6。

在285℃和50米/分钟的纺丝速率下，用上述纺丝设备对由此得到的热处理过的沥青进行纺丝。在前述条件下，使由此得到的沥青纤维变成不熔和碳化。这样便得到碳纤维。碳纤维的性能示于表7。

表2

重煤焦油精制重组分

比重 1.206 1.203

粘度（cSt.100℃） 74.7 59.4

二甲苯不溶物（wt.%） 6.1 0.9

喹啉不溶物（wt.%） 0.6 少于0.1

蒸馏（℃）

IBP 272 267

10 Vol.% 323 304

30 Vol% 363 346

50 Vol% 414 394

表3

试验编号 1 2 3 4 5

热处理温度

（管式加热器）（℃） 470 490 500 510 520

产率（以精制重组分计）

（wt.%）

不溶组分 7.4 11.0 12.9 15.8 20.1

可溶组分 87.8 85.3 83.1 80.8 76.7

不溶组分的性质

（wt.%）

二甲苯不溶物 66.5 65.6 68.3 69.2 68.7

喹啉不溶物 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2

表4

试验编号 1 2 3 4 5

氢化沥青

产率（以精制重组分

计）（wt%） 6.7 9.8 11.7 13.9 17.5

软化点（JIS环

球法）（℃） 145 143 144 143 142

二甲苯不溶物（wt%） 57.3 55.4 54.6 54.1 53.8

喹啉不溶物（wt%） 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4

光学各向异性沥青

产率（以精制重组分 4.7 6.1 8.2 9.7 12.3

计）（wt%）

Mettler法软化点（℃） 305 304 306 305 303

二甲苯不溶物（wt%） 92.3 95.1 94.8 94.2 93.2

喹啉不溶物（wt%） 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3

光学各向异性部分

的含量（%） 95 100 100 100 98

表5

试验编号 2 3 4

抗拉强度（Kg/mm²） 289 294 307

弹性模量（吨/mm²） 16.5 16.4 16.1

表6

试验编号 1 3 5

热处理过的沥青

产率（以精制重组分计）

（wt%） 18.6 17.9 16.8

软化点（Mettler法）（℃） 266 261 258

二甲苯不溶物（wt%） 63.7 61.6 60.8

喹啉不溶物（wt%）少于0.1 少于0.1 少于0.1

光学各向异性

部分的含量（%） 0 0 0

表7

试验编号 1 3 5

抗拉强度（kg/mm²） 107 101 109

弹性模量（吨/mm²） 5.9 5.7 5.3

实施例2

按照图2所示的流程并用实施例1得到的精制重组分作为原料，连续进行第一步骤，即在管式加热器中热处理和蒸馏脱除轻组分;第二步骤，即分离新形成的不溶组分和可溶组分的溶剂溶液，然后清洗不溶组分;第六步骤，即通过脱除溶剂回收可溶组分。在本实施例中，第六步骤中生成的可溶组分被循环到第一步骤中的管式加热器中，循环的可溶组分的量是精制重组分重量的三倍。各步骤的操作条件如下：

第一步骤

进料量：

精制重组分： 4.4kg/hr

循环的可溶组分： 13.2kg/hr

循环比： 3

管式加热器：

浸在熔盐浴中内径6mm、长40m的加热管。

加热管出口温度： 500℃

加热管压力： 20kg/cm²G

蒸馏塔：

填充塔

塔顶温度： 290℃

压力：大气压

第二步骤

溶剂：二甲苯

溶剂比：

蒸馏第一步骤热处理过的物料时每份作为塔底液得到的热解重组分中含1.5份（溶剂）。

混合热解重组分和溶剂的方法：

在常压和约100℃下往热解重组分在其中流动的管子中连续加入1.5倍的二甲苯（以热解重组分的量计）并在50℃下将混合物在小的搅拌和混合箱内（平均停留时间2分钟）搅拌，然后用冷却器冷却到室温。

分离和回收不溶组分：

分离器：离心分离机（由Ishikawajima Harima重工有限公司制造的Mini-Decantor）

条件：常温和常压

清洗不溶组分：

在室温下，将1份由离心分离机得到的不溶组分加入、混合和分散在2份二甲苯中，然后加压过滤。

第六步骤

溶剂回收塔：

填充塔

塔顶温度： 145℃

压力：大气压

由以上工序得到的不溶组分经减压加热除去二甲苯，从而制得高分子量沥青材料，以精制重组分计，其产率为25.3%。这种沥青材料含有69.9wt%二甲苯不溶组分和小于0.1wt%喹啉不溶组分，而且在用偏振光显微镜检测时完全是各向同性。按上述条件操作，在各步骤中制备出的产物的分析结果示于表8。

而后，每1份重量的这种高分子量沥青材料加3份重量的氢化蒽油，以在后者中溶解前者，并且在与实施例1所用的同样的条件和使用相同的管式加热器的情况下氢化这种溶液。随后，在与实施例1相同的条件和使用相同的闪蒸塔的情况下对氢化的材料（氢处理过的混合物）进行闪蒸，得到氢化沥青，以精制重组分的重量计，其产率为23.0%。这种氢化沥青含有55.6wt%的二甲苯不溶组分和0.2wt%的喹啉不溶组分，根据JIS环球法测定，其软化点为151℃。

按与实施例1相同的方式，将氢化沥青放入聚合瓶中并在盐浴中于450℃和大气压下热处理30分钟，同时以8升/分钟的速率鼓入氮气，得到制造高性能型碳纤维用的光学各向异性的沥青，以精制重组分计，其产率为16.4%。这种沥青具有304℃的软化点（Mettler法测定），含有95.8wt%二甲苯不溶组分和0.7wt%喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青的观察结果表明，它所含的光学各向异性部分几乎为100%。

用实施例1所用的同样设备，在300℃和700米/分钟的纺丝速率下对这种光学各向异性的沥青纺丝、在实施例1同样的条件下使之不熔和在1000℃碳化，得到强度为315kg/mm²、弹性模量为17.8吨/mm²的碳纤维。在2500℃氮气气氛下石墨化碳纤维，得到抗拉强度为421kg/mm²、弹性模量为628吨/mm²的石墨纤维。

在第六步骤生产的可溶组分中，未循环到第一步骤的管式加热器中的组分经减压蒸馏除去沸点不高于350℃（换算成常压）的轻馏分，得到产率为55.5wt%的可溶性沥青（以精制重组分计）。按JIS环球法测定，这种沥青具有58℃的软化点，并含有少于0.1wt%的喹啉不溶组分。

分别将200克各可溶沥青投放到实施例1所用的同样的聚合瓶中，并在430℃和大气压下，在盐浴中热处理60～120分钟，同时以8升/分钟的速率鼓入氮气，得到制造GP碳纤维用的热处理过的沥青。沥青的产率（以精制重组分计）及其性质示于表9。

用实施例1所用的同样的纺丝设备，在290℃和500米/分钟的纺丝速率下，对7号实验的热处理过的沥青进行纺丝、在与实施例1同样的条件下使之不熔并在1000℃碳化，得到抗拉强度为110kg/mm²、弹性模量为5.8吨/mm²的碳纤维。

表8

热裂解重组分可溶组分

比重 1.233 1.220

粘度（cSt，100℃） 119.5 46.4

二甲苯不溶组分（wt%） 10.5 1.8

喹啉不溶组分（wt%）小于0.1 小于0.1

蒸馏（℃）

IBP 275 280

10体积% 338 328

30体积% 377 365

50体积% 440 414

表9

试验编号 6 7 8

热处理（分钟） 60 90 120

产率（以精制重

组分计）（wt%） 16.4 16.1 15.3

Mettler法软化点（℃） 255 263 277

二甲苯不溶组分（wt%） 59.6 60.9 67.1

喹啉不溶组分（wt%）小于0.1 小于0.1 小于0.1

光学各向异性部分（%） 0 0 0

实施例3

第三步骤中得到的氢处理过的混合物，即用供氢溶剂在管式加热器内氢化的实施例2的产物，不送到闪蒸塔而立即冷却到约100℃。用具有图1所示结构的连续分散热处理设备对氢处理过的混合物进行热处理。

连续分散热处理设备的尺寸如下：容器的内径为100mm，一个收集盘与下一个收集盘的间距为130mm，各旋转园板的直径为70mm，各收集盘下端的孔径为40mm，收集盘和旋转园板共计8级。旋转园板固定在距各收集盘上端距法兰60mm处。

上述氢处理过的混合物以6.5kg/hr的速率加到设备中，并在常压和445℃的温度下，以800rpm盘转速和80升/分氮气进料速率（换算成室温下的体积）进行热处理，同时用齿轮泵从设备底部连续排出制造高性能型碳纤维用的沥青，即光学各向异性沥青。以精制重组分计，光学各向异性沥青的产率为16.3wt%，其特性如下：Mettler法软化点：306℃;二甲苯不溶组分：94.7%;喹啉不溶组分：0.5%。用偏振光显微镜观测，光学各向异性部分的含量约为100%。

用实施例1所用的纺丝设备，在335℃和700米/分钟的纺丝速率下对光学各向异性的沥青纺丝。在实施例1所用的同样条件下使纺丝的纤维不熔，并于1，000℃碳化。碳纤维的特性如下：抗拉强度：318kg/mm²;弹性模量：17.5吨/mm²。此外，将碳纤维于2，500℃石墨化。由此得到的石墨纤维的特性如下：抗拉强度：430kg/mm²;弹性模量：61.4吨/mm²。

实施例4

在实施例3所用的连续分散热处理设备中，用实施例2中制备的可溶组分作原料进行连续热处理。采用实施例3所用的同样操作条件，不同的是原料加料速率为5.0kg/hr，氮气加料速率为120标准升/分钟，所采用的处理温度为465℃。

以精制重组分计，制造GP碳纤维用的热处理过的沥青的产率为16.2wt%。按Mettler法测定，沥青的软化点为261℃，含有62.0wt%的二甲苯不溶组分和不高于0.1wt%的喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青观测证实，完全不存在光学各向异性部分。

用实施例1所用的同样的纺丝设备，在290℃和500米/分钟的纺丝速率下对这种热处理过的沥青纺丝，在实施例1所用的同样条件下使之不熔并在1000℃碳化，得到抗拉强度为108kg/mm²、弹性模量为5.4吨/mm²的碳纤维。

实施例5

用实施例1制取的精制重组分作为原料。使用精制重组分连续进行第一步骤，即热处理和随后蒸馏脱除轻馏分;第二步骤，即分离出不溶组分和可溶组分的溶剂溶液;第六步骤，即通过蒸馏脱除溶剂来收集可溶组分。上述处理是在实施例2所述的同样条件下进行的，不同的是二甲苯溶剂与热裂解重组分的混合比变为2份二甲苯/1份热裂解重组分。

将第二步骤得到的含一定量二甲苯的不溶组分（未经脱除二甲苯的处理）与1.6倍量的氢化蒽油掺合（每1份不溶组分用1.6份的氢化蒽油），然后蒸馏混合物除去二甲苯。采用实施例1的第三步骤所用的同样条件和同样设备热处理由此得到的混合物来进行氢化处理。在实施例3所用的连续分散热处理设备中，连续热处理由此得到的氢处理过的混合物，从而得到制造高性能型碳纤维用的光学各向异性沥青。在实施例3所用的同样条件下连续热处理，不同的是所用的热处理的温度为455℃。

以精制重组分计，由此得到的光学各向异性沥青的产率为17.8%。光学各向异性沥青具有以下特性：Mettler法软化点：308℃;二甲苯不溶组分：94.7%;喹啉不溶组分：0.7%。用偏光显微镜观测，光学各向异性部分的含量约为100%。

用光学各向异性的沥青通过纺丝和不熔化制备碳纤维，然后在实施例3的同样条件下于1000℃碳化。根据测定，碳纤维的特性如下：抗拉强度：309kg/mm²;弹性模量：18.5吨/mm²。

在本次操作中，未循环到第一步骤管式加热器中的可溶组分的剩余部分的量（即第六步骤得到的可溶组分和循环到第一步骤管式加热器中的可溶组份的余量）为59.4wt%（以精制重组分计）。将相当于29.4wt%的部分以副产物油的形式从系统中除去，并采用实施例4用的连续分散热处理设备对30.0wt%余量进行热处理，从而得到制造通用碳纤维用的热处理过的沥青。以精制重组分计，沥青的产率为6.6wt%，其特性如下：Mettler法软化点：254℃;二甲苯不溶组分：59.8wt%，喹啉不溶组分：小于0.1wt%。用偏光显微镜检测沥青时，完全未观测到显示光学各向异性的部分。

按实施例4描述的同样方式，用这种热处理过的沥青制备碳纤维，由此得到的碳纤维的抗拉强度为96kg/mm²，弹性模量为4.9吨/mm²。

实施例6

除了用管式加热器处理所采用的温度为480℃外，在实施例5所用的同样操作条件下，用实施例1中制取的精制重组分连续进行第一步骤，即在管式加热器中加热处理、然后蒸馏轻馏分;第二步骤，即分离不溶组分和可溶组分的溶剂溶液;和第六步骤，即通过蒸馏脱除溶剂来收集可溶组分。

将第二步骤得到的不溶组分不脱除二甲苯而与三倍重量的氢化蒽油混合。按实施例5同样的方式通过蒸馏从混合物中脱除二甲苯，然后用第三步骤的管式加热器氢化塔底馏分，即不溶组分和氢化蒽油的混合物，接着，在结合第四和第五步骤的连续分散热处理设备中进行加热处理，得到光学各向异性的沥青。

以精制重组分的重量计，沥青的产率为13.8%。按Mettler法测定，沥青的软化点为305℃，并含有93.5wt%的二甲苯不溶组分和0.1wt%的喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青观测结果表明，它所含的光学各向异性部分几乎为100%。

在大气压及450℃的盐浴的条件下，用聚合瓶以实施例1同样方式，对200克第六步骤得到的可溶组分（在本次实验中不循环到第一步骤的管式加热器中）进行加热处理40分钟，同时以8升/分钟的速率鼓入氮气。以精制重组分计，由此制取的热处理过的沥青的产率为14.1wt%。按Mettler法测定，沥青的软化点为263℃并含有63.6wt%的二甲苯不溶组分和0.1wt%以下的喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青的观测结果表明，完全不存在光学各向异性部分。

实施例7

在280℃及大气压下，具有表10所示特性的市售煤焦油经蒸馏从中脱除较轻馏分，从而得到沥青。将2倍重量的二甲苯加到由此得到的沥青中（即1份沥青/2份二甲苯）并混合以溶解。然后在常温下将混合物连续过滤以分离出不溶物。从滤液中蒸掉二甲苯，从而得到具有表10所示特性的精制重组分。以煤焦油计，精制重组分的产率为70.0wt%。

由此得到的精制重组分用作原料。使用该精制重组分，按照图2所示的工艺流程连续进行第一步骤，即在第一步骤，即管式加热器中热处理和蒸馏脱除轻馏分;第二步骤，即分离新形成的不溶组分和可溶组分的溶剂溶液，和洗涤不溶组分;第六步骤，即通过蒸馏脱除溶剂来从可溶组分的溶剂溶液中收集可溶组分。将第六步骤得到的可溶组分循环到第一步骤的第一管式加热器中的速率应使得到的可溶组分与精制重组分的重量比为3∶1。

各步骤的操作条件如下：

第一步骤

进料量

精制重组分： 3.0kg/hr

可溶组分的循环量： 9.0kg/hr

循环比： 3

管式加热器

内径为6mm、长为27.5m的加热管浸在熔盐浴中。

加热管出口温度： 510℃

加热管出口压力： 20kg/cm²G

蒸馏塔

闪蒸塔

温度：290℃

压力：大气压

第二步骤

溶剂：二甲苯

溶剂比：2份二甲苯/1份闪蒸第一步骤生成的热处理过的物料得到的热裂解重组分（闪蒸塔的塔底馏分）

混合溶剂和热裂解重组分的方法：

在热裂解重组分于约100℃和常压下于其中流动的管子中连续加入2倍量的二甲苯（以热裂解重组分的量计），然后用冷却器冷却到室温。

分离和收集不溶组分

分离器：离心分离器（由Ishikawajima Harima重工有限公司制造的Mini-Decanter）

条件：室温，常压

不溶组分的洗涤

室温下，将1份由离心分离机得到的不溶组分加入、混合和分散到2份二甲苯中，然后离心分离混合物。

第六步骤

溶剂收集塔

填料塔

温度：145℃

压力：大气压

以精制重组分计，通过减压加热脱除二甲苯从不溶组分得到的高分子量沥青物料的产率为31.0wt%。这种高分子量沥青物料具有以下特性：二甲苯不溶组分：74.7wt%;喹啉不溶组分：0.2wt%。用偏振光显微镜观测表明，它全部是各向同性的。

在本次操作中，从各步骤取出样品并分析。结果示于表11。

然后，将3份氢化的蒽油加到1份高分子量沥青物料中进行溶解，而后用实施例1所用的同样的条件和管式加热器加热处理混合物以进行氢化，得到氢处理过的混合物。在实施例1所用的同样条件下，在实施例1所用的闪蒸塔中蒸馏氢处理过的混合物，由此得到氢化的沥青。以精制重组分计，氢化沥青的产率为26.9wt%，其特性如下：软化点（JIS环球法）：139℃;二甲苯不溶组分：56.2wt%;喹啉不溶组分：0.2wt%。

按实施例1的同样方式，将100克氢化的沥青投放到聚合瓶中，在大气压下和450℃盐浴中热处理55分钟，同时以8升/分钟的速率鼓入氮气，得到制造高性能型碳纤维用的光学各向异性的沥青，以重组分计，其产率为20.2%。按Mettler法测定，沥青的软化点为302℃，并含有95.1wt%的二甲苯不溶组分和3.4wt%的喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青的分析结果表明，它所含的光学各向异性部分几乎为100℃。

用实施例1所用的同样的纺丝设备对光学各向异性的沥青纺丝，工艺温度为330℃，纺丝速率为700米/分钟;在实施例1所用的同样条件下使之不熔化并在1000℃碳化，得到强度为344kg/mm²、弹性模量为18.2吨/mm²的碳纤维。在2500℃氮气氛下石墨化碳纤维，得到抗拉强度为438kg/mm²、弹性模量为67.2吨/mm²的石墨纤维。

在第六步骤制得的可溶组分中，那些未循环到第一步骤的管式加热器中的可溶组分经减压蒸馏脱除沸点不高于350℃（换算成大气压）的轻馏分，得到产率为39.0%（以精制重组分的重量计）的可溶沥青。按JIS环球法测定，这种沥青的软化点为62℃，含有0.1wt%以下的喹啉不溶组分。

将200克可溶沥青投放到实施例1所用的聚合瓶，并在大气压下和430℃盐浴中热处理90分钟，同时以8升/分钟的速率鼓入氮气，得到制造通用型碳纤维用的沥青。以精制重组分计，沥青的产率为11.5wt%。按Mettler法测定，沥青的软化点为270℃，并含有65.2wt%的二甲苯不溶组分和0.1wt%以下的喹啉不溶组分。用偏振光显微镜对沥青观测结果证实，完全不存在光学各向异性部分。

用实施例1所用的纺丝设备，在290℃及500米/分钟的纺丝速率下对这种热处理过的沥青纺丝，在实施例1所用的同样条件下使之不熔化，并于1000℃碳化，得到抗拉强度为113kg/mm²、弹性模量为6.3吨/mm²的碳纤维。

表10

煤焦油精制重组分

比重 1.157 1.162

粘度（cSt，100℃） 28.0 48.4

二甲苯不溶组分（wt%） 7.2 0.8

喹啉不溶组分（wt%） 1.0 小于0.1

蒸馏（℃）

IBP 226 248

10体积% 279 309

30体积% 332 346

50体积% 397 389

表11

热裂解重组分可溶组分

比重 1.228 1.184

粘度（cSt，100℃） 135.4 31.4

二甲苯不溶组分（wt%） 7.4 1.7

喹啉不溶组分（wt%）小于1.0 小于0.1

蒸馏（℃）

IPP 235 233

10体积% 314 304

30体积% 363 354

50体积% 416 400

实施例8

用实施例1得到的精制重组分作为原料并在实施例2所用的同样条件下，制备用于制造高性能型碳纤维的光学各向异性的沥青和用于制造通用型碳纤维的加热处理过的沥青，不同的是对于1份精制重组分，将5重量份的第六步骤得到的可溶组分循环到第一步骤的管式加热器中，此外，氢化沥青和可溶沥青在聚合瓶中的热处理时间分别为40分钟和90分钟。沥青以精制重组分计的产率和特性示于表12。

表12

光学各向异性沥青热处理过的沥青

产率（wt%） 21.8 10.2

Mettler法软化点（℃） 309 259

二甲苯不溶组分（wt%） 94.2 61.6

喹啉不溶组分（wt%） 0.9 小于0.1

光学各向异性部分（%） 100 0

实施例9

在280℃及大气压下，蒸馏具有表13所示性质的市售煤焦油以脱除其中的轻馏分，从而得到沥青。将2倍重量的二甲苯加到由此得到的沥青中（即1份沥青/2份二甲苯）并进行混合以溶解。然后，混合物在常温下经连续过滤分离出不溶物。随后，从滤液中蒸掉二甲苯，从而得到具有表13所示性质的精制重组分。以煤焦油计，精制较重组分的产率为69.7wt%。

用由此得到的精制重组分作为原料。使用该精制重组分，按图2列举的工艺流程连续进行第一步骤，即在第一步管式加热器中热处理并通过蒸馏脱除轻馏分;第二步骤，即分离出新形成的不溶组分和可溶组分的溶剂溶液，以及洗涤不溶组分;和第六步骤，即通过蒸馏脱除溶剂而从可溶组分的溶剂溶液中收集可溶组分。第六步骤中得到的可溶组分以某一速率再循环到第一步骤的第一管式加热器中以使得可溶组分与精制重组分的重量比为3∶1。此外，向1份新料（精制重组分）和循环的可溶组分的并料中加入0.5份的洗油。这种洗油的比重为1.053，10体积%沸点为245℃且90体积%沸点为277℃。它是用煤焦油经蒸馏得到的。在闪蒸塔中分离和除掉第一步骤中加的洗油。以精制重组份计，热裂解重组分的产率为101%。此值（101%）表明，添加的洗油部分存留在热裂解重组分中。

各步骤的操作条件如下：

第一步骤

进料量

精制重组分： 3.0kg/hr

可溶组分的循环量： 9.0kg/hr

循环比： 3

洗油（稀释剂）： 6.0kg/hr

管式加热器

内径为6mm、长为40m的加热管浸在熔盐浴中。

加热管出口温度： 510℃

加热管出口压力： 20kg/cm²G

蒸馏塔

闪蒸塔

温度：280℃

压力：大气压

第二步骤

溶剂：二甲苯

溶剂比：2份二甲苯/1份第一步骤得到的热裂解重组分

（闪蒸塔的塔底馏分）

混合溶剂和热裂解重组分的方法：

在热裂解重组分于约100℃和常压下于其中流动的管子中连续加入2倍的二甲苯（以热裂解重组分的量计），然后用冷却器冷却至室温。

分离和回收不溶组分

分离机：离心分离机（由Ishikawajima Harima重工有限公司制造的Mini-Decanter）

条件：室温，常压

不溶组分的洗涤

室温下，将1份由离心分离机得到的不溶组分加入、混合并分散在2份二甲苯中，然后离心分离混合物。

第六步骤：

溶剂收集塔

填料塔

温度： 145℃

压力：大气压

以精制重组分计，由不溶组分经减压加热脱除二甲苯得到的高分子量沥青物料的产率为19.9%，其特性如下：二甲苯不溶组分：73.5%;喹啉不溶组分：0.1%。用偏振光显微镜观测表明，它全部是各向同性。在此工序中，从各步骤中取出试样并进行分析，结果示于表14。

然后，将3份氢化蒽油加到1份高分子量沥青物料中进行溶解，而后用实施例1所用的同样条件和管式加热器加热处理混合物以进行氢化，得到氢处理过的混合物。用具有实施例3所述结构的连续分散热处理设备处理氢处理过的混合物。热处理所用的条件与实施例3所用的相同，只是热处理的温度改为449℃。这样便得到光学各向异性的沥青。

以精制重组分的重量计，光学各向异性沥青的产率为11.9%，其性质如下：Mettler法软化点：300℃;二甲苯不溶组分：92.8%;喹啉不溶组分：0.6%。用偏振光显微镜观测，沥青的光学各向异性部分几乎为100%。

用实施例1所用的纺丝设备，在325℃及700米/分钟的纺丝速率下将光学各向异性的沥青纺成纤维，并在实施例1所用的同样条件下使纺丝纤维不熔，于1000℃将其碳化。碳纤维的特性如下：抗拉强度：328kg/mm²;弹性模量：16.6吨/mm²。

用实施例3所用的同样的连续分散热处理设备，用未循环到第一步骤管式加热器中的第六步骤得到的可溶组分的余下部分（即第六步骤得到的可溶组分和循环到第一步骤管式加热器的可溶组分的余量）得到热处理过的沥青。按实施例4所用的同样条件进行试验，不同的是原料（即可溶组分）的进料速率改为4.5kg/hr，热处理温度改为460℃。以精制重组分计，热处理过的沥青的产率为12.5wt%，其特性如下：Mettler法软化点：259℃;二甲苯不溶组分：61.7wt%;喹啉不溶组分：0.1wt%以下。用偏振光显微镜检测时，根本观察不到光学各向异性部分。

用实施例1所用的同样的纺丝设备于285℃和以500米/分钟的纺丝速率将沥青纺成纤维。在实施例1所用的同样条件下，使由此得到的沥青不熔，并于1000℃碳化。碳纤维的抗拉强度为121kg/mm²，弹性模量为5.8吨/mm²。

表13

煤焦油精制重组分

比重 1.164 1.181

粘度（cSt，100℃） 5.1 28.3

二甲苯不溶组分（wt%） 4.7 1.9

喹啉不溶组分（wt%） 0.6 小于0.1

蒸馏（℃）

IBP 189 220

10体积% 221 304

30体积% 322 372

50体积% 401 439

表14

热裂解重组分可溶组分

比重 1.195 1.188

粘度（cSt，100℃） 23.8 19.0

二甲苯不溶组分（wt%） 6.1 2.1

喹啉不溶组分（wt%）小于1.0 小于0.1

蒸馏（℃）

IBP 222 219

10体积% 253 250

30体积% 345 342

50体积% 427 405

Claims

1、一种制备用于制造高性能型碳纤维的沥青及用于制造通用型碳纤维的沥青的方法，该方法包括以煤或石油来源重油，或通过上述煤或石油来源重油的蒸馏、热处理或氢化得到的重组份为原料，该原料基本不含有不溶于单环芳烃溶剂的组份，或者从中已除去不溶于单环芳烃溶剂的组份；

在芳烃油的存在下，在高压和400～600℃温度下于管式加热器中对上述原料进行第一步连续加热处理，得到基本不含喹啉不溶组份和含有3～30%(重量)二甲苯不溶组份的热处理过的物料，所述芳烃油的量为10～70%(重量)，其沸程为200～350℃，该热处理步骤基本不产生不溶于单环芳烃溶剂的组份，并从该热处理过的物料中除去裂化气和部分轻馏分；

将上述第一步处理过程得到的热处理过的物料进行第二步处理，即在每份(重量)上述热处理过的物料中加入1～5份(重量)单环芳烃溶剂或与单环芳烃具有同样溶解能力的其它溶剂，由此得到不溶性组份并分离该不溶性组分，以及溶于上述溶剂的可溶性组份的溶液；

将第二步处理步骤分离出的不溶性组份进行第三步处理，即在供氢溶剂的存在下加热氢化上述不溶性组份，得到氢处理过的混合物；

由上述第三步骤得到氢处理过的混合物，由上述第二步骤得到可溶性组分于单环芳烃溶剂中的溶液；

处理上述氢处理过的混合物，得到用于制造高性能型碳纤维的基本上光学各向异性的沥青；以及

2、根据权利要求1的方法，其中所述对上述由第三步骤得到的氢处理过的混合物的处理包括：

从氢处理过的混合物中除去上述供氢溶剂和轻馏分以得到基本上光学各向同性的氢化沥青的第四步;

加热处理上述基本上光学各向同性的氢化沥青以得到用于制造高性能型碳纤维的基本上光学各向异性的沥青的第五步;以及

上述对由第二步骤得到的可溶性组分于单环芳烃溶剂中的上述溶液的处理包括：

从可溶组份的上述溶液中除去所述单环芳烃溶剂或与单环芳烃具有相同溶解能力的其它溶剂以得到可溶性组份的第六步;

从第六步得到的上述可溶组分中除去轻馏分以得到可溶性沥青的第七步;以及

加热处理第七步得到的上述可溶性沥青以得到用于制造通用型沥青的基本上光学各向同性的热处理过的沥青的第八步。

3、根据权利要求1的方法，其中在第二步骤中不溶性组份和可溶性组份的溶液的分离是连续进行的。

4、根据权利要求1的方法，其中将1份（重量）或更少的芳烃油加到1份（重量）上述原料中。

5、根据权利要求1的方法，其中所述除去裂化气和部分轻馏分的操作是在200～350℃温度和0～3kg/cm²（绝压）压力下通过蒸馏或闪蒸馏进行的。

6、根据权利要求2的方法，其中将第四步和第五步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第三步得到的氢化处理过的混合物于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸气流相互接触，由此除去供氢溶剂和轻馏分，同时，将氢处理过的混合物中含有的基本上光学各向同性的氢化沥青转化为基本上光学各向异性的沥青。

7、根据权利要求2的方法，其中将第七步和第八步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第六步得到的可溶性组份于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸气流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去轻馏分，同时，将可溶性组分中所含的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

8、根据权利要求2的方法，其中将第六、第七和第八步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第二步得到的所述可溶性组份的溶液于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为油小的油滴以使该油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂及轻馏分，同时，将可溶性组份的溶液中含有的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

9、根据权利要求2的方法，其中将从第六步得到的可溶性组份的一部分送入第七步或通过连续分散加热处理将第七和第八步结合在一起的步骤中，并且将至少一部分上述可溶性组分的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

10、根据权利要求2的方法，其中将从第二步骤得到的可溶性组份在所述溶剂中的溶液的一部分送入通过连续分散加热处理将第六、第七和第八步结合在一起的步骤中，并且在除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂之后将至少一部分上述溶液的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

11、根据权利要求2的方法，其中将重油（该重油为第五步热处理的副产物或通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂得到的重油）和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

12、根据权利要求2的方法，其中将第二步分离出的不溶性组份的一部分送至第三步，并将上述不溶性组份的剩余部分送至第七步或作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤。

13、根据权利要求2的方法，其中将从第一步得到的热处理过的物料的一部分送入第二步，并将上述热处理过的物料的剩余部分作为原料送入第七步或连续分散加热处理步骤（该步骤为第七和第八步的结合步骤）。

14、根据权利要求2的方法，其中将第一步骤的原料的一部分作为原料直接送入第七步骤或作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤而无需送入第一步骤。

15、根据权利要求6的方法，其中将第七步和第八步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第六步得到的可溶性组份于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去轻馏分，同时，将可溶性组份中所含的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

16、根据权利要求6的方法，其中将第六、第七和第八步合成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第二步得到的所述可溶性组分的溶液于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为油小的油滴以使该油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂及轻馏分，同时，将可溶性组份的溶液中含有的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

17、根据权利要求6的方法，其中将从第六步得到的可溶性组份的一部分送入第七步或通过连续分散加热处理将第七和第八步结合在一起的步骤中，并且将至少一部分上述可溶性组分的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

18、根据权利要求7的方法，其中将从第六步得到的可溶性组份的一部分送入通过连续分散加热处理将第七和第八步结合在一起的步骤中，并且将至少一部分上述可溶性组分的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

19、根据权利要求6的方法，其中将从第二步骤得到的可溶性组份在所述溶剂中的溶液的一部分送入通过连续分散加热处理将第六、第七和第八步结合在一起的步骤中，并且在除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂之后将至少一部分上述溶液的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

20、根据权利要求8的方法，其中将从第二步骤得到的可溶性组份在所述溶剂中的溶液的一部分送入通过连续分散加热处理将第六、第七和第八步结合在一起的步骤中，并且在除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂之后将至少一部分上述溶液的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

21、根据权利要求6的方法，其中将通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂而得到的重油和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

22、根据权利要求9的方法，其中将重油（该重油为第五步热处理的副产物或通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂得到的重油）和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

23、根据权利要求10的方法，其中将重油（该重油为第五步热处理的副产物或通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂得到的重油）和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

24、根据权利要求17的方法，其中将通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂而得到的重油和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

25、根据权利要求18的方法，其中将重油（该重油为第五步热处理的副产物或通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂得到的重油）和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

26、根据权利要求19的方法，其中将通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂而得到的重油和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

27、根据权利要求20的方法，其中将重油（该重油为第五步热处理的副产物或通过从供氢溶剂混合物中除去供氢溶剂得到的重油）和作为连续分散加热处理步骤（该步骤为第四和第五步的结合步骤）副产物的重油循环至第一步骤作为热处理原料。

28、根据权利要求6的方法，其中将第二步分离出的不溶性组份的一部分送至第三步，并将上述不溶性组份的剩余部分送至第七步或作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤。

29、根据权利要求7的方法，其中将第二步分离出的不溶性组份的一部分送至第三步，并将上述不溶性组份的剩余部分送至作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤。

30、根据权利要求6的方法，其中将从第一步得到的热处理过的物料的一部分送入第二步，并将上述热处理过的物料的剩余部分作为原料送入第七步或连续分散加热处理步骤（该步骤为第七和第八步的结合步骤）。

31、根据权利要求7的方法，其中将从第一步得到的热处理过的物料的一部分送入第二步，并将上述热处理过的物料的剩余部分作为原料送入连续分散加热处理步骤（该步骤为第七和第八步的结合步骤）。

32、根据权利要求6的方法，其中将第一步骤的原料的一部分作为原料直接送入第七步骤或作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤而无需送入第一步骤。

33、根据权利要求7的方法，其中将第一步骤的原料的一部分作为原料直接送入作为第七和第八步结合步骤的连续分散加热处理步骤而无需送入第一步骤。

34、根据权利要求2的方法，其中将第四步和第五步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第三步得到的氢化处理过的混合物于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸气流相互接触，由此除去供氢溶剂和轻馏分，同时，将氢处理过的混合物中含有的基本上光学各向同性的氢化沥青转化为基本上光学各向异性的沥青;并且将从第六步得到的可溶性组份的一部分送入第七步或通过连续分散加热处理将第七和第八步结合在一起的步骤中，并且将至少一部分上述可溶性组分的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

35、根据权利要求34的方法，其中将第七步和第八步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第六步得到的可溶性组份于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸气流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去轻馏分，同时，将可溶性组分中所含的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。

36、根据权利要求2的方法，其中将第四步和第五步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第三步得到的氢化处理过的混合物于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为细小的油滴以使该细小的油滴与上述惰性气流或过热蒸气流相互接触，由此除去供氢溶剂和轻馏分，同时，将氢处理过的混合物中含有的基本上光学各向同性的氢化沥青转化为基本上光学各向异性的沥青;并且将从第二步骤得到的可溶性组份在所述溶剂中的溶液的一部分送入通过连续分散加热处理将第六、第七和第八步结合在一起的步骤中，并且在除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂之后将至少一部分上述溶液的剩余部分循环至第一步骤作为热处理原料。

37、根据权利要求36的方法，其中将第六、第七和第八步合并成一个统一的连续分散加热处理步骤，其中将从第二步得到的所述可溶性组份的溶液于减压或大气压及350～500℃下在惰性气流或过热蒸汽流中分散为油小的油滴以使该油滴与上述惰性气流或过热蒸汽流相互接触，由此除去单环芳烃溶剂或与单环芳烃溶剂具有相同溶解能力的其它溶剂及轻馏分，同时，将可溶性组份的溶液中含有的可溶性沥青转化为基本上光学各向同性的热处理过的沥青。