CN108893140A - 一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及针状焦生产用原料的技术领域，具体为一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法。利用超临界萃取能够去除全部沥青质，通过对沥青相的处理保留部分有利于生成针状焦的胶质部分，胶质重量百分含量控制在6‑10%。利用本发明的原料制备生成的油系针状焦质量稳定，各项指标达到国际先进水平。

Description

一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法
技术领域
本发明涉及针状焦生产用原料的技术领域，具体为一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法。
背景技术
针状焦是一种优质炭素材料，由于粉碎后呈细长的针状结构而得名。针状焦外观具有金属光泽、内部具有层状结构，其取向性及导电、导热性能好，因此是制造炼钢用超高功率电极的主要原料。采用超高功率电极炼钢，冶炼时间可缩短2/3，电耗可减少50%。针状焦生产由三个单元组成，即原料预处理单元、焦化单元、煅烧单元。多年的试验研究结果表明：针状焦原料要求其芳烃含量高，胶质、沥青质含量少、含硫、含氮等杂环化合物少。
针状焦生产中的原料预处理就是将原料中胶质、沥青质等重组分处理掉，处理方法很多，如加氢法，热过滤法，高温离心法，超临界溶剂萃取法等。
针状焦生产中的焦化单元，可以采用延迟焦化，就是将原料引入加热炉内的管式加热器中快速加热到高于焦化温度后，立即送入焦化塔底部，原料利用自身显热使沥青裂解和缩合，将轻馏分分出，重馏分部分在焦化塔内进行焦化，生产出延迟焦，另一部分进入加热管进行循环。这个过程中影响因素较多，原料组成、压力、温度、循环比等，这些因素都会影响生焦质量、收率。
针状焦生产中的煅烧单元，指的是将焦化产生的生焦放入煅烧回转窑内，隔绝空气在1450℃左右进行高温煅烧，对针状焦的结构和元素组成进行调整，达到如下目的：①排除生焦中的挥发性组分和水分；②提高其真密度、机械强度、导电性能和化学稳定性。
目前的生产油系针状焦的原料主要为FCC油浆，现有油系针状焦的生产工艺过程为FCC油浆经过过滤后产生的芳烃油进入到焦化装置生产针状焦，此工艺的缺点是传统工艺只是去除了油浆中的无机物成分，无法去除油浆中不利于生成针状焦的胶质、沥青质成分，影响针状焦的产品质量。
发明内容
本发明针对上述的问题，提供了一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，利用超临界萃取能够去除全部沥青质，保留部分有利于生成针状焦的胶质部分，胶质重量百分含量控制在6-10%。利用本发明的原料制备生成的油系针状焦质量稳定，各项指标达到国际先进水平。
本发明的技术方案为：
一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，步骤如下：
FCC油浆和溶剂Ⅰ经过混合器充分混合后从抽提塔中部进入到抽提塔内，在抽提塔内FCC油浆分离为芳烃油和沥青相，芳烃油从抽提塔顶部流出，沥青相在抽提塔下部，沥青相通过从抽提塔的下部加入的溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ进一步的萃取沥青相中的芳烃和部分胶质组分后后进入到沥青汽提塔，在沥青相出抽提塔至沥青汽提塔间的低温段管路上加入惰性剂；
在沥青汽提塔内经过汽提后沥青直接出售，溶剂由沥青汽提塔顶部回收；
抽提塔顶部溶剂和芳烃油进入到超临界回收塔内，在超临界回收塔内溶剂和芳烃油分离开，溶剂循环使用，芳烃油进入到芳烃汽提塔，经过汽提后的芳烃油经过加热炉加热后进入到减压塔，在减压塔内蒸去2%-10%轻质组分后生产油系针状焦的原料—富芳烃油。
本发明的特点还有：
溶剂Ⅰ与FCC油浆的重量比为2.0-5.0：1；抽提塔温度为90-150℃，操作压力为：3.8MPa-4.7Mpa。在该操作条件下，一方面能使油浆中的沥青质全部分离出来，另一方面能最大限度的节能降耗，低压操作，对设备要求大大降低，同时也降低了操作风险。
所述的溶剂Ⅰ为正丁烷和异丁烷混合物，重量比例为正丁烷：异丁烷=0.1-0.9∶1，由于目前市场上FCC油浆的性质差别很大，为了更好的分离FCC油浆中的沥青质和部分胶质，溶剂在选择的时候为正丁烷和异丁烷的混合物。
所述的溶剂Ⅱ为异丁烷，溶剂Ⅲ为正丁烷，溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ的重量比例为溶剂Ⅱ：溶剂Ⅲ=0.2-1：1，依据正丁烷的溶解大分子物质的能力要高于异丁烷，在抽提塔下部先加入异丁烷，再加入正丁烷，可以有效的控制针状焦原料中的胶质含量。
在抽提塔底部，溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ与沥青相的重量比例为0.55-1：1，这个范围内使用溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ能有效的分离FCC油浆中的部分重胶质，保证针状焦原料的稳定性。
在抽提塔上，溶剂Ⅱ的进口位置高于溶剂Ⅲ的进口位置，正丁烷的溶解大分子物质的能力要高于异丁烷，在抽提塔下部可以做到抽提塔内的物料先与异丁烷接触，再与正丁烷接触，可以有效的控制针状焦原料中的胶质含量。
FCC油浆中含有一些活性剂，在抽提塔内进入到了沥青相中，为了防止在生产过程中出现冒塔事故的发生，在沥青相出抽提塔的低温段管路加入惰性剂，惰性剂为壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯的一种或几种的混合。
作为进一步优选，沥青汽提塔的温度：180-300℃，汽提塔的压力：0.3Mpa-0.8Mpa，在该温度和压力下，沥青相中的溶剂能全部分离出来，并且沥青汽提塔能最大限度的节能降耗。
作为进一步优选，超临界回收塔温度：140-260℃，超临界回收塔压力：3.7Mpa-5.0Mpa，在此温度和压力下，溶剂处于超临界状态，能最有效的分离溶剂和芳烃油，并节能降耗。
作为进一步优选，芳烃汽提塔的温度：180-300℃，芳烃汽提塔的压力：0.3Mpa-0.8Mpa，在该温度和压力下，芳烃油中的溶剂能全部分离出来，并且芳烃汽提塔能最大限度的节能降耗。
本发明的有益效果是：
本发明的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，利用超临界萃取能够去除全部沥青质，保留部分有利于生成针状焦的胶质部分，胶质重量百分含量控制在6-10%，另外，本发明的生产工艺整体上节能降耗。利用本发明的原料制备生成的油系针状焦质量稳定，各项指标达到国际先进水平。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
实施例1
山东益大新材料有限公司用山东1区的FCC油浆和溶剂（正丁烷和异丁烷比例为：0.9：1）经过混合器充分混合后从抽提塔中部进入到抽提塔内，溶剂与原料的比为5.0：1，压力为：4.0 MPa，温度为：120℃。在抽提塔内FCC油浆分离为芳烃油和沥青相，芳烃油从抽提塔顶部流出。沥青相在抽提塔下部，沥青相通过从抽提塔的下部加入的溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ进一步的萃取沥青相中的芳烃和部分胶质组分后进入到沥青汽提塔，在沥青相出抽提塔至沥青汽提塔间的低温段管路上加入惰性剂-壬（辛）基酚聚氧乙烯醚；溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ与原料的比例为0.2：1，沥青汽提塔温度：300℃，压力：0.5MPa。在沥青汽提塔内经过汽提后沥青直接出售，溶剂由沥青汽提塔顶部回收。
抽提塔顶部溶剂和芳烃油进入到超临界回收塔内，超临界回收塔温度：140℃，超临界回收塔压力：5.0Mpa。在超临界回收塔内溶剂和芳烃油分离开，溶剂循环使用，芳烃油进入到芳烃汽提塔，芳烃汽提塔的温度：200℃，汽提塔的压力：0.3MPa。经过汽提后的芳烃油经过加热炉加热后进入到减压塔，在减压塔内蒸去2%-10%轻质组分后生产油系针状焦的原料—富芳烃油。
表1 针状焦原料指标表
实施例2
山东益大新材料有限公司用东北2区的FCC油浆和溶剂（正丁烷和异丁烷比例为：0.6：1）经过混合器充分混合后从抽提塔中部进入到抽提塔内，溶剂与原料的比为2.0：1，压力为：4.7 MPa，温度为：150℃。在抽提塔内FCC油浆分离为芳烃油和沥青相，芳烃油从抽提塔顶部流出。沥青相在抽提塔下部，沥青相通过从抽提塔的下部加入的溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ进一步的萃取沥青相中的芳烃和部分胶质组分后进入到沥青汽提塔，在沥青相出抽提塔至沥青汽提塔间的低温段管路上加入惰性剂-高碳醇脂肪酸酯复合物和聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ与原料的比例为1：1，沥青汽提塔温度：200℃，压力：0.8MPa。在沥青汽提塔内经过汽提后沥青直接出售，溶剂由沥青汽提塔顶部回收。
抽提塔顶部溶剂和芳烃油进入到超临界回收塔内，超临界回收塔温度：260℃，超临界回收塔压力：3.7Mpa。在超临界回收塔内溶剂和芳烃油分离开，溶剂循环使用，芳烃油进入到芳烃汽提塔，芳烃汽提塔的温度：180℃，汽提塔的压力：0.5MPa。经过汽提后的芳烃油经过加热炉加热后进入到减压塔，在减压塔内蒸去2%-10%轻质组分后生产油系针状焦的原料—富芳烃油。
表2 针状焦原料指标表
实施例3
山东益大新材料有限公司用上海1区的FCC油浆和溶剂（正丁烷和异丁烷比例为：0.2：1）经过混合器充分混合后从抽提塔中部进入到抽提塔内，溶剂与原料的比为3.0：1，压力为：3.8 MPa，温度为：90℃。在抽提塔内FCC油浆分离为芳烃油和沥青相，芳烃油从抽提塔顶部流出。沥青相在抽提塔下部，沥青相通过从抽提塔的下部加入的溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ进一步的萃取沥青相中的芳烃和部分胶质组分后进入到沥青汽提塔，在沥青相出抽提塔至沥青汽提塔间的低温段管路上加入惰性剂-聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯；溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ与原料的比例为0.7：1，沥青汽提塔温度：180℃，压力：0.3MPa。在沥青汽提塔内经过汽提后沥青直接出售，溶剂由沥青汽提塔顶部回收。
抽提塔顶部溶剂和芳烃油进入到超临界回收塔内，超临界回收塔温度：200℃，超临界回收塔压力：4.2Mpa。在超临界回收塔内溶剂和芳烃油分离开，溶剂循环使用，芳烃油进入到芳烃汽提塔，芳烃汽提塔的温度：300℃，汽提塔的压力：0.8MPa。经过汽提后的芳烃油经过加热炉加热后进入到减压塔，在减压塔内蒸去2%-10%轻质组分后生产油系针状焦的原料—富芳烃油。
表3 针状焦原料指标表
按照新工艺生产的针状焦原料，可以看出无论用什么样的FCC油浆进行处理后得到的指标都趋于稳定，各项指标都到了生产针状焦的标准。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，步骤如下：
FCC油浆和溶剂Ⅰ经过混合器充分混合后从抽提塔中部进入到抽提塔内，在抽提塔内FCC油浆分离为芳烃油和沥青相，芳烃油从抽提塔顶部流出，沥青相在抽提塔下部，沥青相通过从抽提塔的下部加入的溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ进一步的萃取沥青相中的芳烃和部分胶质组分后后进入到沥青汽提塔，在沥青相出抽提塔至沥青汽提塔间的低温段管路上加入惰性剂；
在沥青汽提塔内经过汽提后沥青直接出售，溶剂由沥青汽提塔顶部回收；
抽提塔顶部溶剂和芳烃油进入到超临界回收塔内，在超临界回收塔内溶剂和芳烃油分离开，溶剂循环使用，芳烃油进入到芳烃汽提塔，经过汽提后的芳烃油经过加热炉加热后进入到减压塔，在减压塔内蒸去2%-10%轻质组分后生产油系针状焦的原料—富芳烃油。
2.根据权利要求1所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，溶剂Ⅰ与FCC油浆的重量比为2.0-5.0：1；抽提塔温度为90-150℃，操作压力为：3.8MPa-4.7Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，所述的溶剂Ⅰ为正丁烷和异丁烷混合物，重量比例为正丁烷：异丁烷=0.1-0.9∶1。
4.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，所述的溶剂Ⅱ为异丁烷，溶剂Ⅲ为正丁烷，溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ的重量比例为溶剂Ⅱ：溶剂Ⅲ=0.2-1：1。
5.根据权利要求4所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，在抽提塔底部，溶剂Ⅱ和溶剂Ⅲ与沥青相的重量比例为0.55-1：1。
6.根据权利要求4所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，在抽提塔上，溶剂Ⅱ的进口位置高于溶剂Ⅲ的进口位置。
7.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，在沥青相出抽提塔的低温段管路加入惰性剂，惰性剂为壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯的一种或几种的混合。
8.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，沥青汽提塔的温度：180-300℃，汽提塔的压力：0.3Mpa-0.8Mpa。
9.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，超临界回收塔温度：140-260℃，超临界回收塔压力：3.7Mpa-5.0Mpa。
10.根据权利要求1或2所述的通过溶剂分离提取生产优质油系针状焦原料的方法，其特征在于，芳烃汽提塔的温度：180-300℃，芳烃汽提塔的压力：0.3Mpa-0.8Mpa。
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