CN102041011A - 釜式焦化生产针状焦的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种釜式焦化生产针状焦的方法。焦化釜内装入煤系原料或石油系原料，反应系统压力控制为1.0～2.0MPa，反应系统缓慢升温至400～450℃，并恒温2～6小时，控制反应系统的排气量为0.02～1.0h-1，恒温结束后，由焦化釜底泵入占进料量1％～20％的轻烃，以5～10℃/h升温至480～500℃，控制反应系统排气量为0.02～1.0h-1，恒温至系统排气量不足0.01h-1时，系统升温至520～550℃，烤焦1～2h。本发明方法流程简单、投资小，可以生产高质量针状焦。

Description

釜式焦化生产针状焦的方法
技术领域
本发明涉及一种釜式焦化生产针状焦的方法，具体地说涉及一种用石油系或煤系原料采用釜式焦化生产针状焦的方法。
背景技术
针状焦是生产高功率、超高功率石墨电极的主要原料，其经济价值很高。目前，针状焦主要采用延迟焦化工艺生产，选择适宜的原料，在适宜的延迟焦化条件下获得针状焦。釜式生产针状焦技术由于焦化原料随着焦化反应的进行，逸出气体产物的能力越来越弱，在焦化后期所产生的气体流量可能不足以使早期已经成长大的中间相区域发生明显伸变形，因此釜式焦化制备针状焦的焦化后期拉焦研究越来越受到人们的关注。
CN01140582.1公开了一种制备针状焦的方法，在管式反应炉内放入原料，充入0.1-2MPa的惰性气体，在密封后2-30秒内加热到480-550℃的焦化温度。待体系压力超过原有压力的0.2-1MPa后，即释出气体到原先的0.2-2MPa，然后再密封，直到反应炉内的压力不再超过原有压力的0.2-1MPa为止。反应炉内压力不变时，继续焦化4-8小时。所制备的针状焦具有高取向度的流线型光学结构。上述发明存在下列不足：(1)发明要求将物料在2～30s内加热到480～550℃，在工业上较难以实现；(2)发明提出采用事先在装满原料的反应器内充惰性气体，然后在反应中释放出制备出针状焦的方法，由于惰性气体只能够充填到反应器上部空间，不可能溶解在物料中，因此反应过程中释放气体，惰性气体的流动不会对中间相的有序性产生明显的影响；(3)反应后期以聚合反应为主，裂化气生成速率减慢，不足以形成足够侧压力和剪切力，使整个各项异性区域在气流排出时强制定向排列。因此，该方法获得针状焦的产品性能需要进一步提高。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明提供了一种以煤系或石油系为原料，在焦化反应后期逸出气体量不足时，通过补充适量的轻烃，在高温下产生一定量的气体，增加排气量，进一步提高针状焦的产品质量。
本发明釜式焦化生产针状焦的方法包括如下步骤：
(1)焦化釜内装入煤系焦化原料或石油系焦化原料；
(2)反应系统缓慢升温至400～450℃，并恒温2～6小时，焦化反应系统压力一般控制为1.0～2.0MPa；焦化反应过程控制反应系统的排气量为0.02～1.0h-1，排气量的单位为排气量标准状态下的体积与焦化原料油体积比；
(3)步骤(2)恒温结束后，由焦化釜底泵入焦化原料体积1％～20％的轻烃，焦化釜升温至480～500℃，控制反应系统排气量为0.02～1.0h-1；焦化釜升温速度一般为5～10℃/h。
(4)当系统排气量不足0.01h-1时，系统升温至520～550℃，烤焦1～2h。
本发明方法中，焦化反应过程的排放气包括经分离可以得到气体、轻馏分油、重馏分油等进行回收利用。
本发明方法中，焦化原料油可以为煤系原料如除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油或煤焦油沥青，也可是石油系原料如石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油或热裂化渣油，也可以是或者是上述原料两种或两种以上的混合物。
本发明方法中，注入的轻烃为C5～200℃石油馏分内的任意馏分，如初馏点为60℃终馏点为180℃的石油馏分，具体如各种来源的汽油馏分，最佳注入量为焦化原料体积的5％～15％。注入轻烃时，可以连续注入，也可间歇注入，根据焦化过程的排气量和反应压力进行控制。本发明方法中，焦化釜排气量的单位为排气量标准状态下的排气体积速率与焦化原料油体积比。
本发明方法的优点在于：在生产针状焦的过程中，随着原料中有机化合物加热，分子量低的热解气体及轻馏分逸出系统外，随着温度提高到450～500℃，芳环侧链丢失，原料中的芳烃聚合产生中间相小球，中间相小球继续增长、融并，体系形成多相系统，系统排气量逐渐减少，对针状焦形成的拉力不足；此时从焦化釜底泵入部分轻烃，使其在炭化过程中从多相系统中逸出，使得平行排列的芳香性大分子沿气流方向进一步排列形成所谓‘针状’结构，同时固化，提高针状焦的产品质量。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的方法和效果。
实施例1
以催化裂化油浆为焦化原料(性质见表1)，装入焦化釜，关闭定压阀，系统缓慢升温，待系统压力达到1.5MPa时，调节定压阀，使系统压力恒定在1.5MPa，并控制气体以0.04h-1速率排出，当系统温度达到440℃时，恒温3小时，控制反应系统的排气量为0.04h-1。恒温结束后，由焦化釜底泵入占焦化原料体积8％的轻烃，轻烃的初馏点为60℃，终馏点为180℃，为本装置焦化汽油馏分，其主要性质见表1；系统以5℃/h升温至480℃，控制反应系统排气量为0.04h-1，当系统排气量不足0.01h-1时，系统缓慢升温至520℃，烤焦2h。试生产出石油系针状焦产品，其性能指标见表2。
对比例1
按照实施例1所述的方法和操作条件，只是反应后期不泵入轻烃，生产出石油系针状焦产品，其性能指标见表2。
实施例2
以除去有害成分喹啉不溶物的煤焦油为焦化原料，装入焦化釜，关闭定压阀，系统缓慢升温，待系统压力达到2.0MPa时，调节定压阀，使系统压力恒定在2.0MPa，并控制气体以0.05h-1速率排出，当系统温度达到450℃时，恒温4小时，控制反应系统的排气量为0.05h-1。恒温结束后，由焦化釜底泵入占焦化原料体积12％的轻烃，初馏点为60℃，终馏点为180℃，为本装置焦化汽油馏分，其主要性质见表1，系统以10℃/h升温至500℃，控制反应系统排气量为0.05h-1，恒温至系统排气量不足0.01h-1时，系统升温至520℃，烤焦2h。产品性质见表2。
比较例2
按照实施例2所述的方法和操作条件，只是反应后期不泵入轻烃，产品性质见表2。
表1针状焦原料性质及焦化釜底泵入的轻烃性质
  原料   催化油浆   煤焦油   焦化汽油馏分
密度(20℃)，g/cm3 1.0486 1.0344 0.7421
  馏程，℃
IBP/10％   206/428 211/249   60/81
30％/50％   447/476 312/365   98/122
70％/90％   499/531 419/530   138/163
95％/EBP   565/-   -   170/180
表2实施例及比较例针状焦主要性质

Claims (7)

1.一种釜式焦化生产针状焦的方法，包括如下步骤：
(1)焦化釜内装入煤系焦化原料或石油系焦化原料；
(2)反应系统缓慢升温至400～450℃，并恒温2～6小时，焦化反应系统压力控制为1.0～2.0MPa；
(3)步骤(2)恒温结束后，由焦化釜底泵入焦化原料体积1％～20％的轻烃，焦化釜升温至480～500℃，控制反应系统排气量为0.02～1.0h-1；
(4)当系统排气量不足0.01h-1时，系统升温至520～550℃，烤焦1～2h。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述焦化反应过程控制反应系统的排气量为0.02～1.0h-1，排气量的单位为排气量标准状态下的排气体积速率与焦化原料油体积比。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中焦化釜升温速度为5～10℃/h。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：焦化原料油为除去喹啉不溶物的煤焦油或煤焦油沥青，或者是石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油或热裂化渣油，或者是上述原料两种或两种以上的混合物。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的轻烃为C5～200℃石油馏分内的任意馏分。
6.按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述的轻烃是初馏点为60℃终馏点为180℃的石油馏分。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)轻烃注入量为焦化原料体积的5％～15％。
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