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JPH04202287A - Improved method for preparing mesophase pitch - Google Patents

Improved method for preparing mesophase pitch

Info

Publication number
JPH04202287A
JPH04202287A JP33693190A JP33693190A JPH04202287A JP H04202287 A JPH04202287 A JP H04202287A JP 33693190 A JP33693190 A JP 33693190A JP 33693190 A JP33693190 A JP 33693190A JP H04202287 A JPH04202287 A JP H04202287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
pitch
produce
sparge
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33693190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ta-Wei Fu
ターウエイ・フ
Katz Fred
フレッド・カッツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ConocoPhillips Co
Original Assignee
Conoco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conoco Inc filed Critical Conoco Inc
Priority to JP33693190A priority Critical patent/JPH04202287A/en
Publication of JPH04202287A publication Critical patent/JPH04202287A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain a mesophase pitch useful for obtaining a carbon fiber excellent in characteristics, in a method for producing a pitch product having a mesophase suitable for producing a carbon fiber, by constituting this method of a predetermined process and specifying the amt. of used oxidation reactive gas component-containing sprinkling gas.
CONSTITUTION: In the method for producing a pitch product containing 50-100 vol.% of a mesophase and suitable for producing a carbon fiber, this method is constituted of a process heating a carbonaceous pitch raw material (e.g.; petroleum distillation heavy residual fraction) to mesophase forming temp. during a period spraying sprinkling gas for a time sufficient to produce mesophase-containing pitch product and the amt. of the sprinkling gas containing a used oxidation reactive gas component (e.g.; O2) is improved so as not only to be made sufficient to produce the same mesophase-containing pitch product within a time shorter than a time required in a case not using oxidation reactive gas but also to be made less than the amt. producing a pitch product with an m.p. of 400°C or higher.
COPYRIGHT: (C)1992,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素繊維製造に最適なメソフィズを約50か
ら100%の範囲で含有する炭素質のピッチ製造物を製
造する改良方法に関するものである。さらに詳しくはメ
ソフィズ前駆体の熱処理の間に酸化反応性スバージガス
を使用して特性を強化された炭素繊維の製造を可能とす
るピッチを含むメンフィズピッチを製造する方法に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to an improved method for producing carbonaceous pitch products containing between about 50 and 100% mesophids, which are suitable for carbon fiber production. More particularly, the present invention relates to a method of producing memphidized pitch, including pitch that enables the production of carbon fibers with enhanced properties using an oxidizing reactive sparge gas during heat treatment of memphidized precursors.

[従来技術] 最近、炭素質ピッチ原材料のメソフィズ含有ピッチへの
転換に関するものを含む膨大な量の特許文献がある。そ
れは好ましい弾性率、張力、伸び特性を有する炭素繊維
の製造に適する。
[Prior Art] Recently, there has been a large amount of patent literature, including those relating to the conversion of carbonaceous pitch raw materials to mesophiz-containing pitch. It is suitable for producing carbon fibers with favorable modulus, tension and elongation properties.

クワスティアク(Chwa s t i a k)に1
980年6月24日に特許された米国特許第4,209
.500号は炭素繊維の製造において採用され得る高級
メソフィズピッチの生産について述べている。この発明
は炭素繊維の製造に適するメソフィズピッチの製造方法
に関する一連の特許の一つである。これらの特許のそれ
ぞれは炭素繊維の製造に適するメソフィズピッチを製造
するために、炭素質原材料を攪拌及び/又は炭素質原材
料に不活性ガスを通過している開腹素質原材料の熱処理
または熱ソーキングをすることを広く含む。クワスティ
アク特許に記載されているのと同様に、より早くルイー
ス(Lewis)らに特許された米国特許第3,976
.729号と第4,017゜327号は熱処理の間の炭
素質出発材料を攪拌することを含んでいる。熱処理の間
不活性ガスを使用することは、マツヘンリー(McHe
nrY)に与えられた米国特許第3,974.264号
と米国特許第4,026,788号に見られる。不活性
ガスを散布する間出発物質を攪拌または混ぜることはま
たマツヘンリー特許に表されている。
1 for Chwastiak
U.S. Patent No. 4,209, issued June 24, 980.
.. No. 500 describes the production of high grade mesophiz pitch that can be employed in the manufacture of carbon fibers. This invention is one of a series of patents relating to a method for producing mesophiz pitch suitable for producing carbon fibers. Each of these patents describes heat treatment or heat soaking of the open prime raw material, stirring the carbonaceous raw material and/or passing an inert gas through the carbonaceous raw material to produce a mesophized pitch suitable for the production of carbon fibers. It includes a wide range of things. Similar to what is described in the Kwastiak patent, the earlier U.S. Patent No. 3,976 to Lewis et al.
.. No. 729 and No. 4,017.327 include stirring the carbonaceous starting material during heat treatment. The use of inert gas during heat treatment is suitable for pine henry (McHe)
No. 3,974,264 and US Pat. No. 4,026,788 to NrY). Stirring or mixing the starting materials while sparging with an inert gas is also represented in the Pine-Henry patent.

クワスティアク(Chwa s t i ak)特許は
従来技術について書いており、上記したルイース(1,
ewis)らの特許も同様で、マツヘンリー特許も上記
した。これらの開示はクワスティアクの第1欄13行か
ら第2欄50行にまとめられている。ルイース(Lew
is)らとマツヘンリー(McHenry)のメソフィ
ズ形成を促進するための提案は非常に限られている、ク
ワスティアク(Chwa s t i ak)によると
、そのピッチ生産物は2つの相システムに分離され続い
て紡ぐ操作で詰められる。
The Chwastiak patent describes the prior art, and the above-mentioned Lewis (1,
Ewis et al.'s patent is similar, and the Pine Henry patent is also mentioned above. These disclosures are summarized in Kwastiak, column 1, line 13 to column 2, line 50. Lewis
Suggestions for promoting mesophize formation are very limited, according to Is) et al. and McHenry, whose pitch products are separated into a two-phase system followed by It is packed by spinning.

クワスティアクは、単一相生産物が結果となるメソフィ
ズピッチ製造方法を提案している。クヮスティアクによ
ると攪拌と不活性ガス散布のいずれにも要求されるプロ
セス、改良結果は不活性ガスをピッチに少なくとも、ピ
ッチ1ボンドについて時間当たり4標準キユービツクフ
イート(SCFH)の割合で通すことによりされる。図
では熱処理は44時間必要とされる。従ってそのような
不活性ガスの高割合の流れを必要とせず、ピッチ生産物
に有害な影響なしに少ない時間で完成できるプロセスの
提供は非常に有益である。
Kwastiak proposes a mesophyz pitch production method that results in a single phase product. According to Kwastiak, the process required for both agitation and inert gas sparging is improved by passing inert gas through the pitch at a rate of at least 4 standard cubic feet per hour (SCFH) per pitch bond. be done. In the figure, heat treatment is required for 44 hours. Therefore, it would be highly beneficial to provide a process that does not require such a high proportion of flow of inert gas and can be completed in less time without deleterious effects on the pitch product.

公告されたドイツ特許出願番号箱3305−055−A
(日本オイル株式会社)には、大気下で5から20時間
不活性ガスの流れのなかでピッチ材料を初期に370か
ら420℃に熱処理しまたは圧力を引き下げたことが記
載されている。続いて空気または酸素のようなオキシダ
ントガスを200から350℃、1気圧で、1,0から
3.58CFHで10分から2時間の流れ割合でピッチ
に通される。メソフィズ含量の増加はオキシダントガス
の分離工程の結果として報告されていない。
Published German patent application number box 3305-055-A
(Nippon Oil Co., Ltd.) describes initial heat treatment of pitch material to 370 to 420° C. or pressure reduction in a flow of inert gas for 5 to 20 hours under air. An oxidant gas such as air or oxygen is then passed through the pitch at a flow rate of 10 minutes to 2 hours at 200 to 350° C. and 1 atmosphere at 1.0 to 3.58 CFH. No increase in mesophiz content has been reported as a result of the oxidant gas separation process.

クーバーズ(Koppers)株式会社は、DT222
1707−QとDT2357477号特許出願を公開し
、それには出発物質は最初酸素と反応し、真空にされ、
非酸化低沸錫成分を除く等方性の炭素繊維の製造が開示
されている。
Koppers Co., Ltd. DT222
1707-Q and DT2357477 patent applications, in which the starting materials are first reacted with oxygen, evacuated,
The production of isotropic carbon fibers excluding non-oxidized low boiling tin components is disclosed.

本発明は、もしガスまたは効果的しかし過度にならない
量の酸化反応性ガスを含んでいる混合物ガスが加熱の開
腹素質原料貯蔵に散布されてれば反応性ガス成分なしに
要求されるよりさらに短い時間で50から100容量%
メソフィズ含有、それは目に見える異方性により決定さ
れる、のピッチ生産物が結果として生ずる。この生産物
は、しばしば実質的に100%メソフィズである、繊維
紡ぎに適した融点を有し、改良した弾性と伸び特性を有
する繊維かできる。
The present invention provides a method for shortening the heating process even more quickly than would be required without the reactive gas component if the gas or mixture gas containing an effective but not excessive amount of the oxidizing reactive gas is applied to the heated laparotomy prime stock storage. 50 to 100% by volume in hours
A pitch product with mesophise content, determined by visible anisotropy, results. The product yields fibers that are often substantially 100% mesophized, have melting points suitable for fiber spinning, and have improved elasticity and elongation properties.

このようにして散布ガス流に酸化性成分を使用すること
は重要で、さらに受は入れられない高融点ピッチ生産物
の生産なしに散布ガスの反応性成分がメソフィズへの変
換を促進するようにコントロールすることは重要である
。同時に散布ガスは原料から炭素繊維の製造に使用され
るメソフィズピッチ生産物において望ましくないとして
知られている揮発成分を除く。加えてコントロールされ
た酸化性成分を有する量の散布ガスの使用はソフィズピ
ッチ生産物の化学的物理的性質にさらに影響する。それ
よりの炭素繊維紡ぎは改良された伸び割り合と同様に際
たった弾性率と高張力で特徴づけられる。
The use of oxidizing components in the sparge gas stream in this manner is important so that the reactive components of the sparge gas promote conversion to mesophizes without the production of unacceptable high-melting pitch products. Control is important. At the same time, the sparge gas removes volatile components from the feedstock that are known to be undesirable in mesophiz pitch products used in the production of carbon fibers. In addition, the use of a controlled amount of sparge gas with oxidizing components further influences the chemical and physical properties of the Sophiz pitch product. The resulting carbon fiber spuns are characterized by outstanding elastic modulus and high tensile strength as well as improved elongation rates.

ここで使用する「ピッチ」の語は石油ピッチ、iフサ粉
砕工業の副産物として得られる天然アスファルトおよび
重油、石油アスファルトから得られる高炭素内容物およ
び種々の工業生産工程の副産物として得られるピッチの
性質を有する他の物質を意味する。
As used herein, the term "pitch" refers to petroleum pitch, natural asphalt and heavy oil obtained as a by-product of the i-fusa grinding industry, the high carbon content obtained from petroleum asphalt, and the nature of pitch obtained as a by-product of various industrial production processes. means any other substance that has

「石油ピッチ」の語は熱および石油蒸留触媒粉砕により
得られる残余炭素質原材料に言及している。
The term "petroleum pitch" refers to the residual carbonaceous feedstock obtained by thermal and petroleum distillation catalyst grinding.

一般に芳香族を高い率で含むピッチは本発明を行うのに
適している。
In general, pitches containing a high percentage of aromatics are suitable for carrying out the present invention.

核磁気共鳴スペクトルにより決定された約75%から9
0%の芳香族炭素を含有する炭素質ピッチは、本発明の
プロセスにおいて特に有益である。
Approximately 75% to 9 as determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy
Carbonaceous pitch containing 0% aromatic carbon is particularly useful in the process of the present invention.

それで、そのようなピッチを高沸点、高芳香族で含んで
いればいるほど、またはそのようなピッチに変換圧切れ
ば出来るほど有益である。
Therefore, the higher the boiling point, higher aromatic content of such pitches, or the greater the conversion pressure to such pitches, the more beneficial it is.

重量ベースで有益なピッチは約88から約93%および
約7%から約5%水素を有する。イオウおよび窒素など
少しの炭素と水素以外の元素は普通一般にそのようなピ
ッチに存在している。これらの他の元素はピッチに対し
て4重量%−を越えないことか重要である。またこれら
の有益なピッチは典型的に平均分子量200から1,0
00を有する。
On a weight basis, useful pitches have about 88 to about 93% and about 7% to about 5% hydrogen. Few elements other than carbon and hydrogen, such as sulfur and nitrogen, are commonly present in such pitches. It is important that these other elements do not exceed 4% by weight based on the pitch. These useful pitches also typically have an average molecular weight of 200 to 1,0
00.

以後の要求物に出会うこれらの石油ピッチは本発明の実
施のための好ましい初期物質である。こうして原油の炭
素質残余、特に例えば、約90容量%およびそれ以上の
、温度を上げながらの熱処理中例えば、350℃から4
50℃の範囲でたくさんの量のメソフィズを形成するこ
とで知られる等方性の炭素質石油ピッチ原材料は発明の
実施のための好ましい初期物質であることは明白である
These petroleum pitches meeting subsequent requirements are the preferred initial materials for the practice of this invention. Thus, the carbonaceous residue of the crude oil, especially for example about 90% by volume and more, during heat treatment at elevated temperatures, for example from 350°C to 4.
It is clear that an isotropic carbonaceous petroleum pitch feedstock known to form large amounts of mesophizes in the 50°C range is a preferred starting material for the practice of the invention.

一般にどんな石油または石炭誘導の重炭化水素の破片も
本発明のプロセスとして炭素質材料としする芳香族蒸留
物残余を含む。石油ピッチタイプの材料が好ましい。
In general, any petroleum or coal derived heavy hydrocarbon fraction will contain aromatic distillate residues which will be turned into carbonaceous materials in the process of the present invention. Petroleum pitch type materials are preferred.

不活性成分からなる好ましい散布カスはガスまたはガス
の混合である。それは熱処理温度で材料と反応しない。
Preferred sparges consisting of inert ingredients are gases or mixtures of gases. It does not react with the material at heat treatment temperatures.

そして酸化性反応性ガスまたはガスの混合はメソフィズ
を形成するに効果的な量で約400℃の融点を有するメ
ソフィズピッチを製造するより少なく存在する。そして
好ましくは約360℃の融点を有するメンフィズピッチ
を製造するより少なく存在する。約360℃の融点を有
するメソフィズピソチはコークスができるために紡ぐの
に難しい、そしてメソフィズピソチが約400℃で解け
るので実質的に紡ぐのか困難である。
The oxidizing reactive gas or mixture of gases is then present in an effective amount to form mesophise and less than to produce mesophise pitch having a melting point of about 400°C. and preferably less than that to produce Memphis pitch having a melting point of about 360°C. Mesophyz pisothi, which has a melting point of about 360°C, is difficult to spin because it forms coke, and it is substantially difficult to spin because it melts at about 400°C.

特に好ましい散布ガスは酸素に対して0.1から2.0
容量%の窒素を含む。
A particularly preferred sparge gas is 0.1 to 2.0 relative to oxygen.
Contains % nitrogen by volume.

オゾン、過酸化水素、二酸化窒素、蟻酸蒸気および塩化
水素蒸気のような酸素以外のガスは、酸化成分として使
用しても良い。その量は、不活性ガス成分において0.
1から2.0容量%の酸素を使用して供給されるのと同
しメソフィズ形成材料のための酸素反応性をもつように
選択される必要かある。
Gases other than oxygen such as ozone, hydrogen peroxide, nitrogen dioxide, formic acid vapor and hydrogen chloride vapor may be used as oxidizing components. The amount of the inert gas component is 0.
1 to 2.0% by volume of oxygen must be selected to have the same oxygen reactivity for the mesophize-forming material as supplied using oxygen.

散布ガス中の不活性カス成分は、加熱状態で原料と反応
しないカスまたはガス混合物である。図示した不活性ガ
スは窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、メタン、炭
化水素系フルーカス、水蒸気、およびそれらの混合であ
る。一般に材料との反応または材料中の分子の反応がお
こるような適当な酸化性成分を有するいかなるガス流あ
るいは種々のガス流の混合が採用される。しかし、散布
に使用される反応ガスは、増加したメソフィズ含量を有
し高品質の炭素繊維に紡ぐ事かできる、材料に直接また
は間接に、すなわち触媒的に材料と反応することか効果
的である。
The inert scum component in the sparge gas is a scum or gas mixture that does not react with the raw material under heating. The illustrated inert gases are nitrogen, argon, xenon, helium, methane, hydrocarbon fluids, water vapor, and mixtures thereof. In general, any gas stream or mixture of gas streams having suitable oxidizing components such that reaction with the material or molecules within the material will occur will be employed. However, the reactive gas used for sparging is effective in reacting with the material directly or indirectly, i.e. catalytically, so that it can be spun into high quality carbon fibers with increased mesophize content. .

散布ガス割合は少なくとも材料1ポンド当たり0.1S
CFHで、好ましくは0.〕から2O8CFHである。
The sparging gas rate is at least 0.1S per pound of material.
CFH, preferably 0. ] to 2O8CFH.

散布は一般に大気でまたはやや上昇圧力下、すなわち約
1から3気圧で行われる。
Spraying is generally carried out at atmospheric pressure or under slightly elevated pressure, ie about 1 to 3 atmospheres.

散布時間は、材料、ガス材料割合なとて非常に広く変化
しうる。一番の目的のために熱処理または加熱工程がし
ばしば2から100時間の範囲で行われる。しかし、あ
る場合には時間短縮のために酸化性成分が添加される。
The sparging time can vary widely depending on the material, gas-to-material ratio. For the first purpose, a heat treatment or heating step is often carried out for a duration ranging from 2 to 100 hours. However, in some cases oxidizing components are added to shorten the time.

上記したように本発明の重要な特徴は、50から100
容量%メソフィズを含有するピッチを形成するために炭
素質原材料の加熱の間の制御された酸化性成分を含んだ
散布ガスを使用することである。こうして本発明の散布
ガスは等方性材料からメソフィズの形成を促進する、す
なわち同時に散布ガスが望ましくない揮発成分を持ち去
ってくれる一方、短時間にメソフィズの量を望ましい範
囲に増加させる。さらに生産されたメソフィズは、同様
条件だが酸化性反応散布ガス成分の使用なしで生産され
るメソフィズに比べてすでに改良された性質を有した炭
素繊維に変えられている。
As mentioned above, an important feature of the present invention is that 50 to 100
The method is to use a controlled sparge gas containing oxidizing components during heating of carbonaceous raw materials to form a pitch containing % Mesophize by volume. Thus, the sparge gas of the present invention promotes the formation of mesophizes from isotropic materials, ie the sparge gas simultaneously carries away undesirable volatile components while increasing the amount of mesophizes within a short period of time to the desired range. In addition, the produced mesofyz has already been converted into carbon fiber with improved properties compared to mesofyz produced under similar conditions but without the use of an oxidizing reactive sparge gas component.

本発明のメソフィズピッチ生産物は従来の溶解紡績のよ
うな手順で熱硬化工程と炭化工程の分離した工程に従っ
て連続した異方性の炭素繊維に紡がれる。
The mesophiz pitch product of the present invention is spun into continuous anisotropic carbon fibers following separate heat curing and carbonization steps in a conventional melt spinning-like procedure.

実施例1 一連のメソフィズピッチは385℃での熱処理と散布は
酸素と窒素ガスの混合の大気圧でFCCユニットからの
重油の重残余フラクション(900’F+フラクシヨン
)から作られる。重残余フラクションは熱処理工程でお
よそ340m1容量のガラス反応器に封入される。反応
器封入散布ガスは加熱工程を通して1.755CFHで
制御されている。散布ガスの酸素濃度は0.01から2
゜0容量%の範囲で変わる。融点と生産物ピッチのメソ
フィズ含量はホットステージマイクロスコープで決定さ
れる。表1はメソフィズピッチの収率と特性を示してい
る。
Example 1 A series of Mesofize pitches are made from a heavy residual fraction of heavy oil from an FCC unit (900'F+ fraction) by heat treatment at 385°C and sparging with a mixture of oxygen and nitrogen gas at atmospheric pressure. The heavy residual fraction is enclosed in a glass reactor with a capacity of approximately 340 ml during the heat treatment step. The reactor charged sparge gas is controlled at 1.755 CFH throughout the heating process. The oxygen concentration of the spray gas is between 0.01 and 2.
It varies within the range of 0% by volume. The melting point and mesophiz content of the product pitch are determined with a hot stage microscope. Table 1 shows the yield and properties of Mesophiz pitch.

散布ガス中の酸素量が増加するにつれ100%メソフィ
ズピッチを生産するのに要求される時間が減少し、生産
物のメソフィズピッチの収率が増加していることを示し
ている。メソフィズピッチA、B、C,DおよびEは単
一のホール紡績突起て繊維フィラメントに紡がれた。ア
ズスパン(as−spun)繊維フィラメントはオーブ
ンに置かれ室温から毎分4℃の割合で350℃までの空
気中で熱せられ、350℃では32分熱せられ、195
0℃の温度のアルゴンでの炭化がなされる。
As the amount of oxygen in the sparge gas increases, the time required to produce 100% mesophiz pitch decreases, indicating an increase in the yield of mesophiz pitch product. Mesofiz pitches A, B, C, D and E were spun into fiber filaments with single hole spun projections. The as-spun fiber filament was placed in an oven and heated in air from room temperature to 350°C at a rate of 4°C per minute, heated for 32 minutes at 350°C, and heated to 195°C.
Carbonization is carried out with argon at a temperature of 0°C.

炭化された繊維は2.54印ゲージ長さの単フィラメン
トで毎分10%伸び率として検査される。
The carbonized fiber is tested as a 2.54 mark gauge length monofilament with a 10% elongation rate per minute.

表2は生産された炭化繊維の特性を示す。Table 2 shows the properties of the carbonized fibers produced.

表2 製造された炭素繊維の特性 メソフィズ  張っばり強度   弾性   伸び率ビ
ブチ         xlo  3 psig   
  xlO”   psユ    きサンプル A          329         45
       0.  68B          3
00         46       0.  6
7C40537屹93 D          357         39
       0.84E   359  36  屹
83 表2の結果から制御された量の酸素を窒素散布ガスに添
加することにより調整されるメソフイズピッチから生産
される繊維は散布ガスとして高純粋窒素(<Q、01容
量%酸素)を使用して作られるものより伸び率が高い。
Table 2 Characteristics of manufactured carbon fibers Tensile strength Elasticity Elongation bibuti xlo 3 psig
xlO” ps Yu Ki Sample A 329 45
0. 68B 3
00 46 0. 6
7C40537 93 D 357 39
0.84E 359 36 屹83 From the results in Table 2, the fibers produced from Mesofize pitch prepared by adding a controlled amount of oxygen to the nitrogen sparging gas were found to contain high purity nitrogen (<Q, 01% by volume) as the sparging gas. It has a higher elongation rate than those made using oxygen).

実施例2 一連のメンフィズピッチはFCCユニットからの重油の
重残余フラクションから作られる。反応器システムと加
熱のための操作条件は前記実施例1と本質的に同しであ
る。反応器装入を通してのガス散布に加えて、0.00
1容量%より少ない酸素を含む高純度窒素は連続して、
反応器ルーフの下の空間を通って1.75SCFHの割
合て反応器の上に吹き付けられる。この吹き付は工程は
反応器の上部を不活性ガスで包み込んだ。製造されたメ
ソフィズピッチの特性は表3に示されている。
Example 2 A series of Memphis pitches is made from a heavy residual fraction of heavy oil from an FCC unit. The reactor system and operating conditions for heating are essentially the same as in Example 1 above. In addition to gas sparging through the reactor charge, 0.00
High purity nitrogen containing less than 1% oxygen by volume is continuously
A rate of 1.75 SCFH is sprayed onto the reactor through the space under the reactor roof. This blowing process surrounded the top of the reactor with inert gas. The properties of the produced Mesophiz pitch are shown in Table 3.

上記で製造されたメソフィズピッチは実施例1と同様の
安定した繊維に紡がれる。繊維は1う00℃で炭化され
る。表4は製造された炭素繊維質の特性を示している。
The mesophiz pitch produced above is spun into stable fibers similar to Example 1. The fibers are carbonized at 100°C. Table 4 shows the properties of the produced carbon fibers.

表4 製造された炭素繊維質の特性 メソフィズ   張力      分子   伸び率ピ
ッチ         xlo  3 psig   
  xlo  6  psi     %サンプル A−316340,92 B−329241,17 C−401500,73 D−397321,16 表4の結果は、制御された量の酸素を有する散布ガスを
添加することにより伸び率の強化が示されている。
Table 4 Characteristics of manufactured carbon fibers Mesophyz Tension Molecule Elongation pitch xlo 3 psig
xlo 6 psi % Sample A-316340,92 B-329241,17 C-401500,73 D-397321,16 The results in Table 4 demonstrate that the elongation rate enhancement by adding sparge gas with a controlled amount of oxygen It is shown.

第1図を参照すると、制御された量の酸素を有する散布
ガスを酸化成分として採用された時、原材料が炭素繊維
製造に適したメソフィズピッチに変換するのに必要な時
間か減少することが重要である。しかしこの理由はよく
分かっていない。散布ガス中の反応性または酸化性成分
が原材料の芳香族分子と反応し、フリーラジカル鎖を介
して重合度を高めるように導くある種のフリーラジカル
が形成されるためと考えられている。
Referring to Figure 1, it can be seen that when a sparge gas with a controlled amount of oxygen is employed as the oxidizing component, the time required for the raw material to convert into mesophizic pitch suitable for carbon fiber production can be reduced. is important. However, the reason for this is not well understood. It is believed that this is because the reactive or oxidizing components in the sparge gas react with the aromatic molecules of the raw material, forming certain free radicals that lead to an increased degree of polymerization via free radical chains.

本発明の製造方法においては、本発明はの目的または範
囲を逸脱しない限り種々の変更修飾が可能である。種々
の実施例はここに示したかこれに限定されるものではな
い。
In the manufacturing method of the present invention, various changes and modifications can be made without departing from the purpose or scope of the present invention. The various embodiments are not limited to those shown herein.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は熱ソーク時間対固定セット条件における流動接
触骨(F CC)の重油原料を利用した散布における酸
素量のグラフである。
FIG. 1 is a graph of heat soak time versus oxygen content in sparging using a heavy oil feedstock of fluid contact bone (FCC) under fixed set conditions.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メソフィズ含量が50から100容量%および炭
素繊維の製造に適したメソフィズを有するピッチ生産物
の製造方法において、該方法が該メソフィズ含有のピッ
チ生産物を製造するのに十分な時間散布ガスを吹き付け
る間炭素質ピッチ原材料をメソフィズ形成温度で加熱す
るものからなり、酸化反応性ガス成分を含んだ散布ガス
量が (a)該酸化反応性ガスを使用しない場合に要求される
より短い時間で該メソフィズ含量の生産に十分であり (b)400℃以上の融点を有するピッチ生産物を製造
する量より少ないように改善されていることを特徴とす
るメソフィズピッチ製造の改良方法。
(1) In a method for producing a pitch product having a mesophize content of 50 to 100% by volume and a mesophize suitable for the production of carbon fiber, the sparge gas is used for a sufficient period of time for the process to produce the mesophize-containing pitch product. heating the carbonaceous pitch raw material at a mesofize-forming temperature during spraying, the amount of spray gas containing the oxidizing reactive gas component being (a) in a shorter period of time than would be required without the use of the oxidizing reactive gas; An improved method for the production of mesophise pitch, characterized in that the amount is sufficient to produce said mesophise content and (b) less than that to produce a pitch product having a melting point of 400° C. or higher.
(2)該酸化反応性ガス状の成分は酸素、オゾン、過酸
化水素、蟻酸蒸気、塩化水素蒸気、およびこれらの混合
からなる群より選ばれたものである請求項1記載の製造
方法。
(2) The method according to claim 1, wherein the oxidation-reactive gaseous component is selected from the group consisting of oxygen, ozone, hydrogen peroxide, formic acid vapor, hydrogen chloride vapor, and mixtures thereof.
(3)該散布ガスは特に0.1から2.0容量%酸素お
よび残りは不活性ガスからなる請求項1記載の製造方法
3. A process as claimed in claim 1, in which the sparging gas comprises, in particular, 0.1 to 2.0% by volume oxygen and the remainder inert gas.
(4)該ピッチ生産物は融点が360℃より高くない実
質的に100%メソフィズピッチである請求項1記載の
製造方法。
4. The method of claim 1, wherein the pitch product is substantially 100% mesophized pitch with a melting point not higher than 360°C.
(5)該原材料は約350℃から450℃の温度範囲で
、2から100時間加熱され、残りは不活性となる実質
的に0.1から2.0容量%酸素からなり、該散布ガス
は原材料ポンド当たり0.1から20SCFHの割合で
導入される請求項1記載の製造方法。
(5) the feedstock is heated at a temperature range of about 350°C to 450°C for 2 to 100 hours, the remainder being inert and consisting essentially of 0.1 to 2.0% oxygen by volume, and the sparge gas being 2. The method of claim 1, wherein 0.1 to 20 SCFH is introduced per pound of raw material.
(6)メソフィズを製造するために、原材料ポンド当た
り少なくとも0.1SCFHの割合で散布ガスを吹き付
ける間約350℃から450℃の範囲の温度で炭素質原
材料を加熱し、該散布ガスは酸化反応性ガス成分を該メ
ソフィズの形成を促進するに効果的な量からなる、50
から100%のメソフィズ含量を有し炭素繊維の製造に
適した異方性ピッチの製造方法。
(6) heating a carbonaceous feedstock at a temperature in the range of about 350° C. to 450° C. while blowing a sparge gas at a rate of at least 0.1 SCFH per pound of feedstock to produce Mesophiz; the sparge gas is oxidatively reactive; a gas component in an amount effective to promote the formation of the mesophizes;
A method for producing anisotropic pitch having a mesophize content of 100% and suitable for producing carbon fiber.
(7)該原材料はピッチである請求項6記載の製造方法
(7) The manufacturing method according to claim 6, wherein the raw material is pitch.
(8)該異方性ピッチ生産物は90から100%のメソ
フィズを含有する請求項6記載の製造方法。
8. The method of claim 6, wherein the anisotropic pitch product contains 90 to 100% mesophise.
(9)該散布ガスは酸素を0.1から2.0容量%含有
する請求項6記載の製造方法。
(9) The production method according to claim 6, wherein the dispersion gas contains 0.1 to 2.0% by volume of oxygen.
(10)該散布ガスは実質的に酸化反応性ガス状の成分
および不活性ガスを含み、窒素、アルゴン、キセノン、
ヘリウム、メタン、炭化水素系フリューガス、蒸気、お
よびこれらの混合からなる群より選ばれたものである請
求項6記載の製造方法。
(10) The sparge gas contains substantially oxidation-reactive gaseous components and an inert gas, including nitrogen, argon, xenon,
The manufacturing method according to claim 6, wherein the gas is selected from the group consisting of helium, methane, hydrocarbon flue gas, steam, and mixtures thereof.
(11)該不活性ガスは窒素である請求項10記載の製
造方法。
(11) The manufacturing method according to claim 10, wherein the inert gas is nitrogen.
(12)散布ガス割合範囲は原材料ポンド当たり約0.
1から20SCFHである請求項10記載の製造方法。
(12) The sparge gas rate range is approximately 0.
11. The manufacturing method according to claim 10, wherein the amount is 1 to 20 SCFH.
(13)メソフィズを製造するために散布ガスを炭素質
原材料に通し、上昇温度で熱する方法において、メソフ
ィズを50から100%有し改良された性質を有する炭
素繊維の製造のために適した異方性ピッチ生産物を製造
するのに効果的量、酸化反応性成分を含有する散布ガス
を利用することを特徴とする。
(13) A process in which a sparge gas is passed through a carbonaceous raw material and heated at an elevated temperature to produce mesofize, which is suitable for the production of carbon fibers having 50 to 100% mesofize and improved properties. The method is characterized by utilizing a sparge gas containing an oxidation-reactive component in an effective amount to produce an oriented pitch product.
(14)該酸化反応性成分は酸素である請求項13記載
の製造方法。
(14) The manufacturing method according to claim 13, wherein the oxidation-reactive component is oxygen.
(15)該散布ガスの残余は窒素である請求項14記載
の製造方法。
(15) The manufacturing method according to claim 14, wherein the remainder of the dispersion gas is nitrogen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150005382A (en) * 2013-07-05 2015-01-14 지에스칼텍스 주식회사 Preparation method of pitch for carbon fiber and pitch for carbon fiber prepared by the same
JP5859623B1 (en) * 2014-10-06 2016-02-10 ジーエス カルテックス コーポレイション Method for producing carbon fiber pitch and carbon fiber pitch produced thereby
US9403936B2 (en) 2014-09-30 2016-08-02 Gs Caltex Corporation Method for preparing a pitch for carbon fibers and a pitch for carbon fibers prepared by the same

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