CN105778957A - 一种煤系针状焦生产的炭化方法 - Google Patents

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许祥军
李乃民
严天祥
刘正华
胡翔
唐寄云
王杰华
周杰
陈伟平
陈晓峰
杨云
夏剑忠
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Abstract

本发明公开了一种煤系针状焦生产的炭化方法，其包括如下步骤：将净化沥青投入加热炉中，加热至400-550℃后，转入炭化塔中进行炭化，得到生焦，炭化时产生的易挥发油气从炭化塔的顶部通入分馏塔中进行油品的组份分离。本发明具有的有益效果：1、针状焦质量的提升：石墨化试棒CTE(10-6/℃)：1.0，石墨化焦真密度(g/cm3)：2.21-2.22；2、本发明的副产HO可直接作为生产炭黑的优质原料(炭黑油)。

Description

一种煤系针状焦生产的炭化方法
技术领域
本发明涉及一种新的煤系针状焦的生产方法，具体是净化沥青直接加热至一定的反应温度后进入炭化塔进行炭化生产煤系针状焦。
背景技术
针状焦(needlecoke)是20世纪70年代碳素材料中大力发展的一个优质碳种，也是极为重要的碳种之一。针状焦，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极。主要用于生产电炉炼钢用高功率、超高功率石墨电极及石墨电极分普通电极、高功率电极(HP)和超高功率电极(UHP)等。另外，针状焦也可在原子反应堆中用作高能中子减速材料，及用于火箭技术中。为此，针状焦的研制成为世界各国冶金业的重点研究、发展的项目。
根据原料路线的不同，针状焦的生产分为油系和煤系两种，煤系针状焦系利用煤焦油馏分、煤焦油沥青等煤系原料制造的针状焦，油系针状焦系利用石油系原料如石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油、热烈化渣油制造的针状焦等。
目前国际上掌握煤系针状焦的生产技术的国家只有日本。我国对煤系针状焦的研制目前已取得了很大的进展。
煤系针状焦的生产工艺包括两个部分，即原料净化和炭化，原料净化的目的是将原料煤焦油沥青中的原生QI脱除，因为以原生QI为代表的杂质在炭化过程中会阻碍针状焦微观织构的形成。同时，煤焦油所含杂质易造成煤焦油深加工设备的堵塞，从而影响煤焦油深加工产品的质量，因此，有必要对煤焦油或煤沥青进行净化处理，以脱除其所含原生QI。原料净化为煤系针状焦工艺的基础，但针状焦质量提高的关键在于炭化技术。
中国目前的传统的炭化技术为：净化沥青进入联合塔与炭化塔的塔顶油气进行传质和传热，塔顶油气中较轻的组分作为焦化副产油品从塔上部的不同位置抽出，净化沥青和塔顶油气中较重的组分作为炭化原料经加热炉加热到一定的温度后进入炭化塔进行炭化反应，反应结束后得到生焦。炭化塔有两个，A塔进行炭化反应时，B塔进行水力除焦和进料准备，反之亦然。生焦进入煅烧窑在一定的温度下煅烧的到产品针状焦。该技术的主要问题是：一是针状焦的石墨化试棒CTE指标较差；二是针状焦的石墨化焦的真密度较低，该指标表明针状焦难石墨化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤系针状焦的生产方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种煤系针状焦生产的炭化方法，其包括如下步骤：
将净化沥青投入加热炉中，加热至400～550℃后，转入炭化塔中进行炭化，得到针状焦生焦，炭化时产生的易挥发油气从炭化塔的顶部通入分馏塔中进行油品的组份分离，其中，炭化塔有两个，分别为A塔和B塔，A塔进行炭化反应时，B塔进行水力除焦及进料准备，反之亦然。
作为优选方案，所述净化沥青在加热炉中进行加热的同时，通入水蒸汽，控制注汽量与进料量的重量比为(0.02～0.1)：1。
作为优选方案，所述净化沥青在加热炉进行加热时，控制加热炉的出口温度为400～550℃。
作为优选方案，所述炭化塔的操作压力控制为0～600kPa。
作为优选方案，所述分馏塔的操作压力控制为0～500kPa。
本发明与目前的炭化技术的主要区别在于：本发明的炭化原料为净化沥青，而目前的炭化技术的炭化原料为净化沥青与塔顶油气中较重的组分的混合物。
本发明的改进之处在于：净化沥青直接作为炭化原料可以保证炭化原料组份的稳定性，目前的炭化技术的炭化原料的组份受到炭化塔操作周期的影响而出现间歇性的波动。
因此，本发明的有益效果主要体现在：
1、针状焦质量的提升：
石墨化试棒CTE(10-6/℃)：1.0
石墨化焦真密度(g/cm3)：2.21-2.22；
2、本发明的副产HO可直接作为生产炭黑的优质原料(炭黑油)。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的方法的工艺流程如图1所示。
实施例1
将净化沥青投入加热炉中，同时通入水蒸汽，控制注汽量与进料量的重量比为0.03：1，加热至470℃后，控制加热炉的出口温度为470℃，转入炭化塔A和炭化塔B中，炭化塔A进行炭化反应时，炭化塔B进行水力除焦及进料准备，反之亦然，控制进行炭化反应的炭化塔的操作压力为250kPa，得到针状焦生焦，炭化时产生的易挥发油气从相应炭化塔的顶部通入分馏塔中进行油品的组份分离，控制分馏塔的操作压力控制为180kPa，油气中较轻的组分作为焦化副产油品从塔上部的不同位置抽出，塔顶油气中较重的组分作为焦化副产油品从塔底抽出，分离出LD、LO(LD和LO为组分较轻的油品外卖，)和HO三种组分(HO为组分较重的油品，符合炭黑油的质量要求作为炭黑的原料)
实施例2
将净化沥青投入加热炉中，同时通入水蒸汽，控制注汽量与进料量的重量比为0.06：1，加热至460℃后，控制加热炉的出口温度为460℃，转入炭化塔A和炭化塔B中，炭化塔A进行炭化反应时，炭化塔B进行水力除焦及进料准备，反之亦然，控制进行炭化反应的炭化塔的操作压力为250kPa，得到针状焦生焦，炭化时产生的易挥发油气从相应炭化塔的顶部通入分馏塔中进行油品的组份分离，控制分馏塔的操作压力控制为250kPa，油气中较轻的组分作为焦化副产油品从塔上部的不同位置抽出，塔顶油气中较重的组分作为焦化副产油品从塔底抽出，分离出LD、LO和HO三种组分。
因此，本发明的有益效果主要体现在：
1、针状焦质量的提升：
石墨化试棒CTE(10-6/℃)：1.0
石墨化焦真密度(g/cm3)：2.21-2.22；
本发明的产品性能和现有技术得到的产品性能对比如表1所示：
表1
2、本发明的副产物HO可直接作为生产炭黑的优质原料(炭黑油)，其性能与现有技术得到的HO性能对比如表2所示：
表2
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种煤系针状焦生产的炭化方法，其特征在于，包括如下步骤：
将净化沥青投入加热炉中，加热至400～550℃后，转入炭化塔中进行炭化，得到针状焦生焦，炭化时产生的易挥发油气从炭化塔的顶部通入分馏塔中进行油品的组份分离。
2.根据权利要求1所述的炭化方法，其特征在于，所述净化沥青在加热炉中进行加热的同时，通入水蒸汽，控制注汽量与进料量的重量比为(0.02～0.1)：1。
3.根据权利要求1所述的炭化方法，其特征在于，所述净化沥青在加热炉进行加热时，控制加热炉的出口温度为400～550℃。
4.根据权利要求1所述的炭化方法，其特征在于，所述炭化塔的操作压力控制为0～600kPa。
5.根据权利要求1所述的炭化方法，其特征在于，所述分馏塔的操作压力控制为0～500kPa。
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