JPS62270686A - ピツチの精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、炭素繊維、ニードルコークス、バインダー
ピッチ、電極材などの高級炭素質材料用原料ピッチの精
製方法に関するものであり、特に炭素繊維に適した原料
ピッチの精製方法に関するものである。

（従来の技術） 炭素繊維、ニードルコークス、バインダーピッチ、電極
材などの高級炭素質材料、特に炭素繊維用原料ピッチと
しては、固体不純物のない均質なものが要求される。と
ころが粗原料ピッチ中には一般Ｃζ、コークス粉、石炭
粉、砂、木屑、鉄銹などの異物としての不純物、および
原料として除去すべき高分子量成分が含まれている。

このような粗ピツチに含有される固体不純物は、目的と
する高級炭素質材料の製造工程で支障要因となる許りで
なく、該材料の製品品質を劣化せしめる原因になる。

このため従来では下記のような方法により、ピッチに含
まれる固体不純物を除去し、ピッチを精製している。

すなわち、固体不純物を含有するピッチを融点以上に加
熱して溶融状態とし、次いで不溶の固体不純物を濾過す
ることによりピッチを精製する方法、あるいは、固体不
純物を含有するピッチな、有機溶媒中へ仕込み、該溶媒
と攪拌、混合し、次いで不溶の固体不純物を濾過するこ
とによりピッチを精製する方法等が知られていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら固体不純物を含有するピッチを融点以上に
加熱して溶融状態とし、次いで不溶の固体不純物を濾過
することによりピッチを精製する場合には、ピッチの粘
度が非常に高いため、固体不純物を濾過する操作が困難
となり、具体的にはかなり高い濾過圧な必要とする許り
でなく、ピッチ中の高分子量成分とコークス粉、石炭粉
などが合体して極めて粘調々性状を呈し、炉材として用
いる金網などに閉塞トラブルを起こすことがあった。

そこで上記の濾過を容易にするためピッチの濾過処理温
度を高めて、その粘度の低下を図るとすると、ピッチの
高温熱分解などの変質を惹起し、目的の性状のピッチが
得られないという問題がある。

また、固体不純物を含有するピッチな、有機溶媒中へ仕
込み、該溶媒と攪拌、混合し、次いで不溶の固体不純物
を濾過することによりピッチな精製する場合においては
、ピッチを溶解した有機溶媒の粘度が比較的低くなるの
で固体不純物のｐ過性は、前述した場合に比べて若干容
易ともいえるが、ピッチ中の高分子量成分とコークス粉
、石炭粉などが合体して、いわゆる″モチ状１．に凝集
した粘稠物質を形成し、これが炉材として用いる金網な
どに膜状にねばりつき、閉塞トラブルを起すという欠点
があった。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者等は、かかる問題点を解決すべく鋭意
検討を行なった結果、湿式粉砕機による処理という特定
の手段を適用することにより上記問題点が解決されるこ
とを見い出し本発明に到達した。すなわち本発明の目的
は、炭素繊維等の高級炭素質材料のぷ料となる粗ピツチ
中の固体不純物を容易に分離、除去することからなるピ
ッチの精製方法を提供することにある。

そして、その目的は固体不純物を含有するピッチを、有
機溶媒と混合して該混合物を湿式粉砕機で処理し、次い
で濾過して、固体不純物を除去することにより容易に達
成される。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に用いられるピッチとしては、−次石炭液化物、
例えば１、石炭又は石炭系タールの溶剤抽出処理により
得られたピッチ、あるいは石炭の水素化処理により得ら
れたピッチの他、タールピッチ、石油ピッチ及び石油の
水素化分解や残渣油の熱処理から得られたピッチ、及び
それらの類似物等である。

上記のピッチは、製造工程中、貯蔵・運搬中等の工程で
まきこまれたコークス粉、石炭粉、砂、木屑、鉄銹など
の固体不純物を、粗ピツチ中に通常θ、ｓ、２０重量％
含有している。

また上記ピッチのトルエン不溶分（Ｔ１）は通常３〜２
０重量％であυ、また、キノリン不溶分（Ｑｉ）は通常
７〜２０重量％である。

かかるピッチと混合する有機溶媒としては、実質的にト
ルエン可溶性であυ、沸点２０θ〜５ｊθ℃を有し、芳
香族炭素比率（ｆａ　）が０．５以上の芳香族炭化水素
油が用いられ、例えば、石炭液化油、分解油、アントラ
セン油、吸収油、ナフタリン油、アルキルナフタレン、
テトラリンなどが挙げられる。またこれら芳香族炭化水
素に、灯油などの脂肪族炭化水素を少量混合して使用す
ることもできる。

ピッチと有機溶媒との混合比率は、通常ピツチ／重曾部
に対し、０．２〜７０重量部、好ましくは０．５〜３重
量部の割合である。

湿式粉砕機による処理とは、上記のピッチおよび有機溶
媒の混合物に高度の剪断力を作用させて、ピッチ中に含
まれる固体不純物と高分子量成分との相互作用に起因す
る“モチ状１．の粘稠物質を粉砕破壊させ、その凝集を
解く操作をいう。この場合、固体不純物自体まで粉砕す
ると次工程の濾過処理での負荷が大きくなりすぎるので
好ましくない。かかる処理に使用する湿式粉砕機として
は、上記粘稠物質を粉砕し、凝集を解くことができる型
式のものであって、剪断磨砕型、切断剪断ミル型、衝撃
式粉砕機型などの湿式粉砕機が使用される。これら湿式
粉砕機は、高度の剪断力を付与させるもので、その回転
数は通常！ｒ００−２０．θ０　Ｏｒｐｍ　、好ましく
は／、０００−−！、０００　ｒｐｍ程度である。

また、湿式粉砕機の形状としては通常、高粘性型タービ
ンが用いられる。該タービンにおいてはタービン翼とス
テーターを、両者の間隙が２叫以下、好ましくは／聰以
下となるよう組合せた構造が用いられる。

湿式粉砕機の型式としては、回分式粉砕機のほかに流体
移動管内に高速回転翼を設けた、いわゆるパイプライン
型の粉砕機を使用することもできる。このパイプライン
型粉砕機は粉砕作用と共に、ピッチと有機溶媒の混合物
の移送作用を併せ有するので、装置がコンパクトになシ
、特に連続法に好適である。パイプライン型の粉砕機に
おいても、回転数、処理温度等は、回分式粉砕機の場合
と同様である。

湿式粉砕機の市販品としては、特殊機化工業＠製、商標
、ホモミクサー、パイプラインホモミクサー、小松ゼア
ノ■製、商標、ディスインチグレーダ−などがあげられ
る。

本発明においては、固体不純物を含有するピッチと有機
溶媒を上述した湿式粉砕機に一度に供給し、次いで該混
合物を濾過することにより、充分ピッチの精製の目的を
達することができる（第１図参照）が、更に好ましくは
、これらコ成分を湿式粉砕機に供給する前に、あらかじ
め槽型混合機で予備混合するとよい。予備混合槽は通常
の攪拌槽でよく、とりわけ大きな剪断力や高速回転を必
要とするものではなく、回転数としては！０〜Ｊ’　０
０　ｒｐｍ程度で充分である（第２図参照）。

本発明の最も好ましい態様は、予備混合槽に外部循環路
を設け、該循環路内に湿式粉砕機を設けて、充分量の循
環をとシ、その一部を取出し、次いで濾過することによ
り、該ピッチを精製する方法である（第３図、第９図参
照）。

第１図は固体不純物を含有するピッチおよび有機溶媒を
直接湿式粉砕機へ供給し、湿式粉砕処理した該混合物を
濾過器へ連続供給するフローシートを示す。

この場合の湿式粉砕機としては、種型ホモミクサーでは
なく、パイプラインホモミクサーが好適である。

第２図は固体不純物を含有するピッチおよび有機溶媒を
槽型混合機で予備混合し、該予備混合物を湿式粉砕処理
した後、濾過器へ連続供給するフローシートを示す。

第３図は予備混合槽に湿式粉砕機を含む外部循環ライン
を設け、該ラインの湿式粉砕機入口側より混合物の一部
を抜出して濾過器へ連続供給するフローシートを示す。

第３図のフローを回分法で実施する場合は、所定時間外
部循環ラインを運転したのち、湿式粉砕機を停止して循
環ラインを切り、循環ポンプの吐出の全量な濾過器へ導
入すればよい。

第グ図は、予備混合槽に湿式粉砕機を含む外部循環ライ
ンを設け、該ラインの湿式粉砕機出口側より混合物の一
部を抜出して、濾過器へ連続供給するフローシートを示
す。

第３図および第９図に示すような外部循環ラインを有す
る槽型混合機を使用して、連続法を実施する場合、濾過
器への抜出量／重量部に対して１〜ｊＯＭ量部の循環量
をとることが好ましい。その結果、該混合物を一層均一
に湿式粉砕処理することができる。

固体不純物を含有するピッチと有機溶媒との混合物は、
湿式粉砕処理されたのち、次いで濾過される。濾過は常
圧、減圧または加圧下に、連続または回分法で処理され
る。

濾過機としては、ストレーナ−、ヌッチェ、リーフフィ
ルター、キャンドルフィルター、遠心分離機などが用い
られる。

炉材としては、金網、Ｆ布、多孔板、焼結金属などが用
いられるが、通常は金網が用いられる。

炉材の目開きは、除去する固体不純物の種類、湿式粉砕
機の処理条件などによって適宜選択されるが通常は３０
〜！００メツシユの炉材が用いられる。

濾過により得られた戸数中には、固体不純物が含有され
ていないので、該炉液を蒸留して有機溶媒を除去するこ
とにより、容易に目的とする精製ピッチを取得すること
ができる。

（作用・効果） 本発明によれば、固体不純物を含有するピッチを有機溶
媒と混合して、湿式粉砕処理することにより、該固体不
純物がピッチの粘性、特にピッチ中の高分子量成分の粘
性に起因して〃モチ状２．に凝集した粘稠物質が、実に
効果的に微粒化かつ分散するため、該混合物を炉遇する
ことにより、該濾過器の炉材（金網など）に閉塞したり
、粘着することなく、円滑に該ピッチを精製することが
可能になった。

さらに必要に応じて濾過後の該混合物よシ有機溶媒を蒸
留分離することにより、各種炭素質材料に適する高品質
のピッチ単体を得ることも可能になった。

したがって、固体不純物を含有するピッチより連続的に
、かつ作業面で安定にピッチを精製するプロセスが確立
され、従来高級炭素質材料の原料としては使用できなか
った、固体不純物の多いピッチも有効利用できるように
なった。

また、ピッチの精製プロセスが安定して実施できるため
、後工程の炭素繊維など高級炭素質材料の製品品質も向
上し、かつ安定化でき、更に、ピッチの精製プロセスの
確立によシ、後工程の反応器、予熱器、配管などで、高
温処理に起因する器壁へのコーキング物の付着、ならび
に閉塞などのトラブルがなくなシ、後工程を含めて極め
て安定な運転が可能になったので、本発明は工業的に非
常に有用なものである。

以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発
明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定され
るものではない。

（実施例／） 第１図に示すフローシートにより、下記に示す種類、性
質を有するピッチおよび有機溶媒を湿式粉砕処理し、つ
いで該混合物を濾過して不溶の固体不純物を除去した。

湿式粉砕機（１）へピッチ（２）　ｊ　００　Ａｙ／　
ｈｒ　、有機溶媒（３）　ｊ　００　搾／　ｈｒを連続
的に供給し、温度／！０℃にて湿式粉砕機（１）で湿式
粉砕処理を行ない、３！０メツシユの金網を有するスト
レーナ−型濾過器（４）を介して次工程へ連続供給した
。

該連続供給は、濾過器（４）前後の差圧が３〜以下で安
定して運転でき、２）５過後のＰ７ｇＬ中の固体不純物
は０．３重量％であった。

この炉液を炭素繊維の製造を目的として予熱器でグ００
℃に予熱後、温度グ００℃、圧力／ｒｏ：ｇｏに保持さ
れた反応器に連続的に供給して、ピッチの水添を行なっ
たところ、！００時間経過しても、予熱器および反応器
における閉塞やコーキングなどのトラブルもなく順調に
運転出来た。

尚、実施例／で使用するピッチおよび有機溶媒の種類、
性質は次の通りである。

ピッチ；石炭系タールの溶剤処理により得られるピッチ
で、粒度が２〜１０ｒｒａｎ１Ｔｌが３！重量多、Ｑｌ
が／２．３重量％、固体不純物がｌｏｏｊ重量％のもの 有機溶媒；アントラセン油 （実施例２） 第２図に示すフローシートにより、ピッチ、有機溶媒を
容量グｍ″の槽型混合機を経由して、湿式粉砕機（１）
により湿式粉砕処理する他は実施例／と同様である。

槽型混合機（５）における液量は３．ＯＴとし、ピッチ
中の固体不純物が混合機内で沈降しない程度に攪拌を行
なった。

この場合もピッチと有機溶媒の混合物の次工程への連続
供給は安定して運転でき、濾過後のＰ液中の固体不純物
は０．−重量％であった。

（実施例３） 第３図に示すフローシートによシ、湿式粉砕機を含む外
部循環ラインを設け、予めピッチと有機溶媒の混合物を
所定時間湿式粉砕処理した後、該混合物を濾過器を経由
して次工程へ連続供給した。

すなわち槽型混合機（５）に有機溶媒（３）　／、００
０　Ａｌｌを仕込み、該混合機（５）内を攪拌しなから
７５０℃まで３０分間で昇温する。ついでピッチ（２）
／、０００１４を段階的に小分けして該混合機（５）へ
仕込み、ピッチ中の固体不純物以外のピッチを有機溶媒
（３）に溶解する。ついで循環ポンプ（６）により！、
０θＯｋｙ／ｈｒの流量にて槽型混合機（５）に対し該
混合物の外部循環を行ない、これにともなって該循環ラ
インに設けた湿式粉砕機（１）により該混合物の湿式粉
砕処理を３時間実施した。その後該混合物を、炉材とし
て３！０メツシユの金網を有するストレーナ−型濾過器
（４）を経由して♂ＯＡｙ／ｈｒで次工程へ連続供給し
た。濾過器（４）前後の差圧は３〜以下で該連続供給は
極めて安定して運転でき、濾過後のＦ液中の固体不純物
は０．２重量％であった。

なお本実施例におけるピッチ、有機溶媒は、それぞれ実
施例／に記載のものを使用した。

（実施例グ） 第９図に示すフローシートにより、湿式粉砕機を含む外
部循環ラインを設け、ピッチと有機溶媒の混合物の湿式
粉砕処理と同時に、該混合物を次工程へ連続供給した。

すなわち槽型混合機（５）へピッチ（２）　ｊ　００　
ｋｇ／　ｈｒ　。

有機溶媒（３）　ｓ　ｏ　ｏ　ｔ４７ｈｒを連続的に供
給し、湿度／ｊ０℃で該混合物を循環ポンプ（６）にて
３０，０００ｋｙ／ｈｒで外部循環を行ない、該循環ラ
インに設置し念湿式粉砕機（１）で湿式粉砕処理された
該混合物のうち、ｌ、０θ０　岬／ｈｒは炉材として３
！。

メツシュの金網を有するストレーナ−型濾過器（４）を
経由して次工程へ連続供給し、残シの該混合物コタ、０
００ｋｙ／ｈｒを槽型混合機へ戻した。該濾過器前後の
差圧は３〜以下で、該混合物の次工程への上記連続供給
は極めて安定して運転でき、濾過後の涙液中の固体不純
物は０．２重量％以下であった。

なお本実施例におけるピッチ、有機溶剤はそれぞれ実施
例／に記載のものを使用した。

（比較例／） 実施例２において湿式粉砕機（１）を全く使用しない以
外は実施例コと同様に実施した。

この場合は該混合物を僅か１００に９通しただけで、濾
過器（４）の金網が閉塞状態（差圧が７０〜をこえる）
となり、もはやそれ以上に濾過できなくなった。

（比較例２） 濾過器（４）のＰ材として３！０メンシユの代りにｅｏ
メツシュの金網を使用する以外は比較例／と同様に実施
したところ、該混合物を濾過でき念が、濾過後のＦ液中
の固体不純物は９．５重量％で濾過効果は非常に低下し
た。

この戸数を炭素繊維の製造を目的として、実施例／と同
様に予熱器を経由して反応器へ連続的に供給し、ピッチ
の水添を行なったところ、２グ時間経過した時点で、予
熱器コイルが閉塞し、運転続行が不可能となった。予熱
器コイルを解体したところ、固体不純物を含むコーキン
グ物による閉塞現象が観察された。

【図面の簡単な説明】

第１〜グ図は本発明の実、捲態様を示す図である。 ／；湿式粉砕機 λ；ピッチ ３；有機溶媒 グ；濾過器 ５；槽型混合機 ６；循環ポンプ ３１　目 第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体不純物を含有するピッチを、有機溶媒と混合
   して該混合物を湿式粉砕機で処理し、次いで濾過するこ
   とにより、固体不純物を除去することを特徴とするピッ
   チの精製方法
2. （２）ピッチ中のトルエン不溶分が、３〜７０重量％で
   ある特許請求の範囲第１項記載のピッチの精製方法
3. （３）ピッチ中のキノリン不溶分が、１〜２０重量％で
   ある特許請求の範囲第１項記載のピッチの精製方法
4. （４）有機溶媒が芳香族炭化水素、又は芳香族炭化水素
   と脂肪族炭化水素の混合物である特許請求の範囲第１項
   記載のピッチの精製方法
5. （５）湿式粉砕機を含む外部循環ラインを設けた槽型混
   合機により、ピッチと有機溶媒の混合および湿式粉砕処
   理を行なうことからなる特許請求の範囲第１項記載のピ
   ッチの精製方法
6. （６）回転数５００〜２０，０００ｒｐｍの湿式粉砕機
   を使用することからなる特許請求の範囲第１項記載のピ
   ッチの精製方法