CN111876185A - 一种焦炭粘合剂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焦炭粘合剂，涉及工业粘合剂技术领域。本申请所述的焦炭粘合剂采用加氢残渣制成，加氢残渣由重油、渣油、煤粉中的一种或多种作为原料进行加氢反应后产生，加氢残渣作为粘合剂的用量为5‑20wt％。本申请通过采用原料加氢后产生的加氢残渣代替现有技术中的石油沥青，作为煤粉焦化工艺中的粘合剂，能够产生性能相当的焦炭，在此基础上，加氢残渣的成本远低于石油沥青，经济效益高，且有害致癌成分含量低。同时，本申请将加氢残渣用于制备焦炭，即实现了对加氢残渣的无害处理，由有效利用了加氢残渣中的高价值组分，是一种经济实惠的处理方法。

Description

一种焦炭粘合剂

技术领域

本申请涉及工业用粘合剂技术领域，特别涉及到一种焦炭粘合剂。

背景技术

现有技术中，如果想要获得更高要求或是更高质量的冶金级焦炭，需要在天然煤粉中添加粘合剂。冶金级焦炭的生产，对焦炭的质量指标有特殊要求，为了获得所要求的性能，需要在煤粉(最好是低水低无灰煤粉)中加入5wt％的石油沥青作为粘合剂。其中，煤粉可以是几种煤粉的混合物。这种粘结剂在生产含碳量高的铸造用焦炭时是不可缺少的，但是作为粘合剂原料的石油沥青比较昂贵。

此外，在液相加氢工工艺中产生的加氢残渣属于危废，不能够直接丢弃或者填埋，现有的处理方式一般为燃烧、焦化或作为汽化炉原料制取合成气。采用燃烧的处理方式是将加氢残渣添至锅炉或者窑炉内燃烧，产生的附加值低，焚烧后的气体需要脱硫脱硝处理才能排放，成本很高。焦化虽然能够回收加氢残渣中的液体油，但焦化装置污染较大，焦炭产品附加值低，也不能够实现加氢残渣最大化的利用，得到的产品(例如高硫焦等产品)，品质也不符合市场要求。将加氢残渣作为气化炉进料制氢，具有运输困难、成本高、产品附加值低等缺点，残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现。

所以，现有技术中缺少一种解决加氢残渣的处理问题并代替石油沥青作为焦炭粘合剂的技术方案。

发明内容

本申请的目的是提供一种焦炭粘合剂，解决加氢残渣的处理问题，并能够代替原料为石油沥青的焦炭粘合剂，降低焦炭的生产成本。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种焦炭粘合剂，采用加氢残渣制成，加氢残渣由重油、渣油、煤粉中的一种或多种作为原料进行加氢反应后产生，加氢残渣作为粘合剂的用量为5-20wt％。

在上述技术方案中，本申请实施例通过采用原料加氢后产生的加氢残渣代替现有技术中的石油沥青，作为煤粉焦化工艺中的粘合剂，能够产生性能相当的焦炭，在此基础上，加氢残渣的成本远低于石油沥青，经济效益高，且有害致癌成分含量低。同时，本申请将加氢残渣用于制备焦炭，即实现了对加氢残渣的无害处理，由有效利用了加氢残渣中的高价值组分，是一种经济实惠的处理方法。

进一步地，根据本申请实施例，其中，加氢反应为液相加氢反应。

进一步地，根据本申请实施例，其中，液相加氢反应的反应温度为350-500℃，反应压力为150-250bar。

进一步地，根据本申请实施例，其中，原料与添加剂混合。

进一步地，根据本申请实施例，其中，添加剂包括多孔的碳质材料。

进一步地，根据本申请实施例，其中，添加剂的内部表面积为300平方米/克。

进一步地，根据本申请实施例，其中，所添加剂的添加量为原料进料的1-3wt％。

进一步地，根据本申请实施例，其中，原料与催化剂混合。

进一步地，根据本申请实施例，其中，加氢残渣的硫含量低于4％。

进一步地，根据本申请实施例，其中，加氢残渣由油相组分和固体组分组成，油相组分占比50-80wt％。

进一步地，根据本申请实施例，其中，固体组分包括添加剂和/或催化剂。

进一步地，根据本申请实施例，其中，油相组分包括蜡油、胶质和沥青质。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请采用原料加氢后产生的加氢残渣代替现有技术中的石油沥青，作为煤粉焦化工艺中的粘合剂，能够产生性能相当的焦炭，在此基础上，加氢残渣的成本远低于石油沥青，经济效益高，且有害致癌成分含量低。同时，本申请将加氢残渣用于制备焦炭，即实现了对加氢残渣的无害处理，由有效利用了加氢残渣中的高价值组分，是一种经济实惠的处理方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请中一种液相加氢工艺的流程图。

附图中

1、混料器 2、高压泵 3、新氢机

4、加热炉一 5、液相加氢反应器 6、热分离器

7、分离器 8、汽提塔 9、加热炉二

10、分馏塔 11、膜分离器 12、循氢机

13、加热炉三 14、减压塔 15、循环氢管道

16、冷氢管

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

本申请公开了一种焦炭粘合剂，采用由重油、渣油、煤粉中的一种或多种原料加氢后产生的加氢残渣制成，用量为5-20wt％，优先为5-15wt％。

在上述技术方案中，本申请采用原料加氢后产生的加氢残渣代替现有技术中的石油沥青，作为煤粉焦化工艺中的粘合剂，能够产生性能相当的焦炭，在此基础上，加氢残渣的成本远低于石油沥青，经济效益高，且有害致癌成分含量低。同时，本申请将加氢残渣用于制备焦炭，即实现了对加氢残渣的无害处理，由有效利用了加氢残渣中的高价值组分，是一种经济实惠的处理方法。

对此，产生加氢残渣的工艺流程如图1所示。在图1中，重油或渣油作为原料与添加剂在混料器1中混合，经高压泵2加压，与新氢机3送入的新鲜氢气混合一起送入加热炉一4中加热。原料加氢混合物被加热至预设的反应温度后从底部送入液相加氢反应器5中反应，液相加氢反应器5由2-4个串联的反应器组成，反应产物从液相加氢反应器5的顶部离开。离开的反应产物由气体、油和固体三相组成，在热分离器6中进行分离，产生顶部物料和底部物料。顶部物料经分离器7、汽提塔8、加热炉二9和分馏塔10等设备处理后产生汽油、柴油、蜡油等产品，底部物料输送至加热炉三13中加热后，送入减压塔14中分离出加氢残渣。该加氢残渣包括为转化的重油或渣油和添加剂固体的混合物。

其中，所用的添加剂包括多孔的碳质材料，特别是煤基材料。其特点是表面积尽可能的大，一般其内部表面为几百平方米每克，通常为300平方米/克。添加剂在液相加氢反应中起到吸附未转化的重油，避免结焦的作用。该添加剂一般占渣油进料比例的1-3wt％。该添加剂不仅增加了加氢残渣的稳定性，提高质量，而且还可以促进焦化过程中焦炭骨架的形成。

此外，还可以添加一些催化剂促进加氢反应，例如氧化铁、硫酸铁或硫化钼等。

此外，液相加氢反应器中的反应温度为350-500℃，反应压力为150-250bar。具体的反应温度及反应压力由进行反应的原料油决定。

这样产生的加氢残渣还需要考虑以下几点：

首先，加氢残渣优选选用硫含量较低的残渣。加氢残渣中的硫含量的多少由加氢原料(即重油或渣油)中S元素的决定：若原料中的S元素含量多，则加氢残渣中剩余的硫含量较多；若原料中的S元素含量较少，则加氢残渣中的硫含量就较少。一般来说，作为粘合剂的加氢残渣中的硫含量最好控制在4％以下，若高于4％，则会影响焦炭的品质，比如焦炭的硬度、密度这些指标都会略有下降。

其次，本申请优选选用的是重油或渣油的加氢残渣，而不是选用煤的加氢残渣，这是因为煤粉会造成灰分富集在残渣中，灰分都是无机物，会对焦炭的强度、热值产生不利的影响。

最后，作为粘合剂，加氢残渣中的油相组分的比例需要占50-80wt％，剩余的为固体组分。固体组分主要包括添加剂(如活性炭)、催化剂(如氧化铁)等无机物，若加氢原料中包含煤粉的话，则固体组分中还包含未转化的煤(碳转化率90％，剩余10％的碳)还有煤中的灰分。油相组分主要包括蜡油、胶质、沥青质三种物质，主要以胶质和沥青质为主，质量比例如下：蜡油10-30wt％，胶质20-40wt％，沥青质：30-70wt％。

下面通过实施例1-6来对本申请进行进一步的说明，但本申请并不限于这些实施例。

在实施例1-6中，采用转化率达到95％采用液化加氢工艺产生的加氢残渣作为生产焦炭的粘合剂，所述的液化加氢工艺中采用的加氢原料的物性如表1所示。

表1

上述加氢原料进行液相加氢反应，各实施例中的液相加氢反应进料及获得的加氢残渣如表2所示。

表2

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							减压渣油(wt％)	100	100	100	100	100	100
添加剂(wt％)	1	2	3	1	2	3
							化学氢耗(wt％)	2.56	2.55	2.55	2.38	2.38	2.37
残渣(重油+固体)(wt％)	6.01	7.21	8.65	6.06	7.27	8.73

各实施例获得的加氢残渣的组成如表3所示。

表3

各实施例获得的加氢残渣的物性及粒径分布如表4所示。

表4

将各实施例中获得的加氢残渣作为制作焦炭的粘合剂，并与现有技术中石油沥青(对比例1，硫含量为2.59wt％)进行对比，焦化效果如表5所示。

表5

由表5所示，采用加氢残渣作为粘合剂制成的焦炭，其性能与石油沥青作为粘结剂制得的焦炭相当，在此基础上，加氢残渣的成本远低于石油沥青，经济效益高，且有害致癌成分含量低。同时，本申请将加氢残渣用于制备焦炭，即实现了对加氢残渣的无害处理，由有效利用了加氢残渣中的高价值组分，是一种经济实惠的处理方法。

尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (12)

1.一种焦炭粘合剂，其特征在于，采用加氢残渣制成，所述加氢残渣由重油、渣油、煤粉中的一种或多种作为原料进行加氢反应后产生，所述加氢残渣作为粘合剂的用量为5-20wt％。

2.根据权利要求1所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述加氢反应为液相加氢反应。

3.根据权利要求2所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述液相加氢反应的反应温度为350-500℃，反应压力为150-250bar。

4.根据权利要求1所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述原料与添加剂混合。

5.根据权利要求4所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述添加剂包括多孔的碳质材料。

6.根据权利要求4所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述添加剂的内部表面积为300平方米/克。

7.根据权利要求4所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所添加剂的添加量为原料进料的1-3wt％。

8.根据权利要求1所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述原料与催化剂混合。

9.根据权利要求1所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述加氢残渣的硫含量低于4％。

10.根据权利要求1所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述加氢残渣由油相组分和固体组分组成，所述油相组分占比50-80wt％。

11.根据权利要求10所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述固体组分包括添加剂和/或催化剂。

12.根据权利要求10所述的一种焦炭粘合剂，其特征在于，所述油相组分包括蜡油、胶质和沥青质。

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