CN113698956B - 一种改善针状焦耐压强度的生产工艺 - Google Patents
一种改善针状焦耐压强度的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明为一种改善针状焦耐压强度的生产工艺，属于针状焦生产工艺技术领域，其特征在于所述生产工艺包括：原料预处理阶段；大循环升降温阶段、降压升温拉焦阶段和冷却降温阶段，本发明的有益效果是：采用柴油作为拉焦介质代替了传统的蒸汽或惰性气体，避免了废水废气的产生，并且直馏柴油为企业自产，在汽提阶段只进行汽化并未参与反应，且可以冷凝回收利用，真正做到了低成本零污染；本发明创造性的采用柴油作为拉焦介质，大循环升降温生焦工艺和降压升温拉焦的结合，实现了针状焦具有独特的均一性光学性能具有低CTE值的同时具备优越的耐压强度，适合应用于大规格超高功率石墨电极。
Description
技术领域
本发明属于针状焦生产工艺技术领域，更具体地涉及一种改善针状焦耐压强度的生产工艺。
背景技术
针状焦作为一种新型炭素材料，具有耐热冲击性强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗少等特点，是生产高功率、超高功率石墨电极的优质原料，针状焦的性能决定着超高功率石墨电极的性质。
针状焦外观具有金属光泽、内部具有层状结构，取向性好，导电导热性好。目前主要应用领域为超高功率电极和电池负极材料。机械强度做为针状焦最为重要的指标之一，具有重要意义。
针状焦在生产超高功率石墨电极的过程中会经历混捏、挤压成型等过程，在这个过程中，部分针状焦会被压碎造成超高功率石墨电极机械强度差、电阻高、抗氧化性能低等特点，针状焦的机械强度一般用耐压强度来表示。
目前针状焦的生产多采用延迟焦化工艺，延迟焦化工艺大都分为两阶段，进料生焦与吹汽除焦，并且传统工艺均采用水蒸气作为介质，吹汽3-4小时后除焦，吹汽产生的废水难以处理，导致环保压力较大。
特别是采用气体为介质的传统工艺制备的针状焦，一般都存在针状焦上下不均一的特点，一般上样、中样优于下样，对应CTE也是如此，而片面的追求针状焦的低CTE值，往往忽略针状焦的耐压强度这一关键因素，造成针状焦CTE值较低，但耐压强度不高，机械强度低，不适合应用于大规格超高功率石墨电极。
发明内容
为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种针状焦具有独特的均一性光学性能,具有低CTE值，且具有优越的耐压强度，适合应用于大规格超高功率石墨电极。
本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：改善针状焦耐压强度的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括：
①原料预处理阶段：
经过减压分馏、抽提与加氢脱硫处理预处理之后的催化油浆焦化原料加入至原料油罐；
②大循环升降温阶段：
将循环油按照（3-5）:1的循环比通过加热炉预热450℃后进入焦炭塔，同时焦炭塔逐步升温至480-550℃，升温速度50℃/h，升至480-550℃后降低循环油加入量，开始进原料油，将原料油与循环油按照1：1循环比分两路在加热炉前混合均匀，进入焦炭塔，快速调整焦炭塔温度至430-470℃，压力维持在8-15kg/cm2，开始进行生焦，生焦时间24h；
③降压升温拉焦阶段：
停止进料后，提高加热炉及焦炭塔温度，进料拉焦介质进行拉焦，以降压速率2kg/cm2/h，逐步降低焦炭塔压力至6kg/cm2，以升温速度15℃/h，将焦炭塔温度升至490-510℃；停止进料，开始进拉焦介质拉焦，拉焦时间24小时。
④冷却降温阶段：
待汽提结束后降低各加热点温度，装置降温降压。
所述的循环油为焦化原料油在1.5kg/cm2，430-480℃下的焦炭塔馏出油，为轻质蜡油。
所述的拉焦介质采用柴油，同时进料少量氮气推动柴油在炉管内流动。
本发明的有益效果是：
采用柴油作为拉焦介质代替了传统的蒸汽或惰性气体，避免了废水废气的产生，并且直馏柴油为企业自产，在汽提阶段只进行汽化并未参与反应，且可以冷凝回收利用，真正做到了低成本零污染；
本发明创造性地采用柴油作为拉焦介质，在避免了废水废气的产生，做到了低成本零污染的同时，意外地发现了该法制备的针状焦具有独特的均一性光学性能具有低CTE值；
本发明创造性的采用柴油作为拉焦介质，大循环升降温生焦工艺和降压升温拉焦的结合，实现了针状焦具有独特的均一性光学性能具有低CTE值的同时具备优越的耐压强度，适合应用于大规格超高功率石墨电极。
附图说明：
附图1是本发明制备针状焦光学图片及CTE曲线示意图；
附图2是对比例三制备针状焦光学图片及CTE曲线示意图；
附图3是对比例四制备针状焦光学图片及CTE曲线示意图；
附图4是对比例五制备针状焦光学图片及CTE曲线示意图；附图中：
具体实施方式：
在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。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。
本发明的具体实施方式：为了更加直观的展现本发明的柴油拉焦工艺优势，特以本发明改善针状焦耐压强度的生产工艺和相同工艺采用等效替换的方法进行对比，
对比例一：
制备方法同本发明，所不同的是：本对比例的制备过程中，拉焦工艺中的拉焦介质由柴油替换成水蒸气；
对比例二：
制备方法同本发明，所不同的是：本对比例的制备过程中，拉焦工艺中的拉焦介质由柴油替换成氮气；
表1：不同拉焦介质废气废液及成本对比数据
| 拉焦介质 | 废气 | 废液 | 成本 | |
| 本发明 | 柴油 | 少 | 无 | 较低 |
| 对比例一 | 水蒸气 | 少 | 多 | 中 |
| 对比例二 | 氮气 | 多 | 无 | 高 |
有上述表格数据分析可知：采用柴油作为拉焦介质代替了传统的蒸汽或惰性气体，避免了废水废气的产生，并且直馏柴油为企业自产，在汽提阶段只进行汽化并未参与反应，且可以冷凝回收利用，真正做到了低成本零污染。
为了更加直观的展现本发明的针状焦光学性能和耐压强度工艺优势，特以本发明改善针状焦耐压强度的生产工艺和相同工艺采用等效替换的方法进行对比，
对比例三：
制备方法同本发明，所不同的是：本对比例的制备过程中，大循环升降温阶段的生焦工艺替换成低循环比恒温生焦工艺：即
将原料油与循环油按照预设的循环比分两路在加热炉前混合均匀，预设的循环比为1.2，经过加热炉预热进入焦炭塔反应进行生焦，生焦工艺的条件是焦炭塔温度控制400-550℃，压力控制5-15kg/cm2；
对比例四：
制备方法同本发明，所不同的是：本对比例的制备过程中，降压升温拉焦阶段拉焦工艺替换成降压恒温拉焦：
拉焦介质采用柴油，同时进料少量氮气推动柴油在炉管内流动，拉焦温度控制在420-600℃，并采取降压操作，焦炭塔压力由5-15kg/cm2均匀降至4-12kg/cm2,拉焦周期为12h；
对比例五：
制备方法同本发明，所不同的是：本对比例的制备过程中，大循环升降温阶段的生焦工艺替换成低循环比恒温生焦工艺：即
将原料油与循环油按照预设的循环比分两路在加热炉前混合均匀，循环比为1.2，经过加热炉预热进入焦炭塔反应进行生焦，生焦工艺的条件是焦炭塔温度控制400-550℃，压力控制5-15kg/cm2；
且降压升温拉焦阶段拉焦工艺替换成降压恒温拉焦：
拉焦介质采用柴油，同时进料少量氮气推动柴油在炉管内流动，拉焦温度控制在420-600℃，并采取降压操作，焦炭塔压力由5-15kg/cm2均匀降至4-12kg/cm2,拉焦周期为12h；
表2：不同工艺条件对于光学性能和耐压强度对比数据
根据表2的数据，并结合附图一的光学图片及CTE曲线可知：
本发明制备的针状焦，上样、中样、下样均有较好的纤维结构，且纤维朝向一致，进行耐压强度和CTE测试，CTE值均小于1.1，符合超高功率石墨电极的需求，且耐压强度均高于37。
根据表2的数据，并结合附图二的光学图片及CTE曲线可知：
对比例三制备的针状焦，上样、中样、下样均表现出较为杂乱的光学性能，中间相表现不一致，进行耐压强度和CTE测试，三种样品CTE均高于1.3，耐压强度均高于30。
根据表2的数据，并结合附图三的光学图片及CTE曲线可知：
对比例四制备的针状焦，上样、中样纤维结构较好，但下样纤维散乱，纤维朝向不同，进行耐压强度和CTE测试，上样、中样CTE低于1.1，下样1.39，上、中样耐压强度均低于30。
根据表2的数据，并结合附图四的光学图片及CTE曲线可知：
对比例五制备的针状焦，上、中、下样较为均一，差异较小，中间相结构较为明显，纤维朝一个方向延伸，中间相结构比较均一，进行耐压强度和CTE测试，上样、中样、下样CTE均低于1.1，但耐压强度较低，上、中、下样耐压强度均低于30。
综上所述：采用柴油作为拉焦介质代替了传统的蒸汽或惰性气体，避免了废水废气的产生，并且直馏柴油为企业自产，在汽提阶段只进行汽化并未参与反应，且可以冷凝回收利用，真正做到了低成本零污染；
本发明创造性地采用柴油作为拉焦介质，在避免了废水废气的产生，做到了低成本零污染的同时，意外地发现了该法制备的针状焦具有独特的均一性光学性能具有低CTE值；
本发明创造性的采用柴油作为拉焦介质，大循环升降温生焦工艺和降压升温拉焦的结合，实现了针状焦具有独特的均一性光学性能具有低CTE值的同时具备优越的耐压强度，适合应用于大规格超高功率石墨电极。
Claims (2)
1.一种改善针状焦耐压强度的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括：
①原料预处理阶段：
经过减压分馏、抽提与加氢脱硫处理预处理之后的催化油浆焦化原料加入至原料油罐；
②大循环升降温阶段：
将循环油按照（3-5）:1的循环比通过加热炉预热450℃后进入焦炭塔，同时焦炭塔逐步升温至480-550℃，升温速度50℃/h，升至480-550℃后降低循环油加入量，开始进原料油，将原料油与循环油按照1：1循环比分两路在加热炉前混合均匀，进入焦炭塔，快速调整焦炭塔温度至430-470℃，压力维持在8-15kg/cm2，开始进行生焦，生焦时间24h；
③降压升温拉焦阶段：
停止进料后，提高加热炉及焦炭塔温度，进料拉焦介质进行拉焦，以降压速率2kg/cm2/h，逐步降低焦炭塔压力至6kg/cm2，以升温速度15℃/h，将焦炭塔温度升至490-510℃；停止进料，开始进拉焦介质拉焦，拉焦时间24小时；所述的拉焦介质采用柴油，同时进料少量氮气推动柴油在炉管内流动；
④冷却降温阶段：
待汽提结束后降低各加热点温度，装置降温降压。
2.根据权利要求1所述的改善针状焦耐压强度的生产工艺，其特征在于所述的循环油为焦化原料油在1.5kg/cm2，430-480℃下的焦炭塔馏出油，为轻质蜡油。
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