CN219156818U - 一种制备优质针状焦的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备优质针状焦的装置，主要由重质油进料泵、加热炉Ⅰ、预焦化塔、加热炉Ⅱ、焦化塔组成，重质油进料泵与加热炉Ⅰ连接，加热炉与预焦化塔连接，预焦化塔与加热炉Ⅱ连接，加热炉Ⅱ出口与焦化塔连接，在焦化塔设有电磁感应加热设施。本发明采用两步法制备针状焦工艺，可根据重质油组成变化，实时调整预焦化反应条件，得到性质稳定的低软化点中间体，保证焦化塔的稳定操作及针状焦质量；焦化塔采用磁感应加热技术避免了焦化塔保温存在的保温结构热损失大、寿命短、拆卸不方便的问题，电磁感应的补热有利于焦化塔温度的均匀分布。在电磁感应磁场作用下，有利于中间体进行更好磁性取向排列，从而获得高结晶度优质针状焦。

Description

一种制备优质针状焦的装置

技术领域

本发明涉及针状焦生产技术领域，具体涉及一种制备优质针状焦的装置。

背景技术

针状焦是煤系或油系原料在进行热转化过程中产生的性质特殊的焦炭，是生产石墨电极、锂电池负极材料、碳素复合材料等炭素制品的原料。用它制成的碳素制品具有高纯度、低烧蚀量、低热膨胀系数等特点，因此被广泛用于冶金、新能源等领域。目前，全球只有美国、英国、日本少数几个国家能生产出优质针状焦产品。我国对针状焦的研究有四十多年历史，建成的针状焦生产装置基本都是自主开发的技术，均采用传统延迟焦化工艺，主要区别在于原料处理工艺的不同，存在规模小、质量不稳定的问题，针状焦产品真密度较低而热膨胀系数(CTE)较大，造成国产针状焦尚不能完全取代进口焦，优质针状焦主要依赖进口。

目前国内针状焦制备采用的延迟焦化工艺中，延迟焦化装置完成了从重质油到针状焦制备的全过程，导致成焦工艺控制困难，难以保障针状焦的质量。主要不足表现为：质量不稳定、装置难以长周期运行等问题。CN1132895C、CN1172147A采用针状焦的两段焦化制取法，在延迟焦化装置中分两段加热制备针状焦，采用轻质油带热，存在装置操作条件波动大、带热轻质油在高温下发生缩聚生成焦炭影响针状焦质量的问题，造成针状焦质量不稳定；US20050284793A1、CN106544045、CN106147835采用两级炭化反应制备针状焦，高粘度的炭化产物经过传统加热炉时易造成炉管结焦，存在长周期运行难的问题；CN106566570A、CN114540059A采用原料预处理后在反应釜内两步反应制备针状焦，存在工业上难以实现的问题。

目前国内延迟焦化装置保温基本采用专利ZL01243692.1背带式保温结构，该保温结构虽然大幅提升了保温效果，但是不能加热，不能改善焦化塔内温度分布不均匀的问题。

发明内容

本发明以重质油为原料，利用电磁感应加热技术对焦化塔进行补热及保温，采用预焦化-焦化两步法生产优质针状焦。

本发明为实现上述目的采取以下技术方案：

一种制备优质针状焦的装置，主要由重质油进料泵、加热炉Ⅰ、预焦化塔、加热炉Ⅱ、焦化塔组成，重质油进料泵与加热炉Ⅰ连接，加热炉与预焦化塔连接，预焦化塔与加热炉Ⅱ连接，加热炉Ⅱ出口与焦化塔连接，在焦化塔设有电磁感应加热设施。

所述的电磁感应加热设施是中频电磁感应加热炉。

所述的预焦化塔及焦化塔设有油气出口。

所述的焦化塔是并联的两台焦化塔。

所述的焦化塔后面设有分馏塔，分馏塔进料口与焦化塔设有的油气出口连接。

所述的分馏塔设有焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油和焦化循环油出口。

所述的分馏塔焦化循环油出口与循环油泵进口连接，循环油泵出口与加热炉Ⅰ进料管线连接。

一种制备优质针状焦的方法

(1)重质油通过加热系统，进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度及压力制备低软化点中间体；

(2)低软化点中间体经加热炉加热，加热至一定温度后进入焦化塔进行生焦及挥发分的脱出，焦化塔采用电磁感应加热技术进行补热及保温，从而制备优质针状焦产品。

所述的针状焦制备工艺采用预焦化-焦化两步法。

所述的焦化塔采用电磁感应加热技术进行补热及保温。

所述重质油选自萘系化合物、石油重馏分、乙烯裂解焦油、煤焦油及馏分中的至少一种。

所述的重质油满足沥青质含量小于10％、硫含量小于0.5％、芳烃含量大于50％，灰分小于0.05％。

所述的预焦化塔反应温度380-500℃、反应压力0.3-3MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体的软化点范围100-350℃。

所述的焦化塔反应温度450-550℃、反应压力0-1MPa，制备优质针状焦。

沥青质含量小于10％、硫含量小于0.5％、芳烃含量大于50％、灰分小于0.05％的净化重质油原料，由于其硫含量、沥青质含量、灰分含量低，降低了原料反应性，有利于降低反应剧烈程度和加强过程控制，同时可降低针状焦产品中杂质及无定型碳的含量，提高针状焦产品质量。

预焦化塔内，重质油在低温(380-500℃)、高压(0.3-3MPa)下进行浅度缩合制备低软化点中间体，低温使原料中的热解与缩聚反应缓慢进行，不会剧烈缩聚导致无定型焦粉产生，同时高压抑制小分子烃的逸出，可降低反应体系粘度，从而提高针状焦产品质量及收率。

焦化塔内，低软化点中间体在高温(450-550℃)、低压(0-1MPa)下进行深度炭化，同时脱出挥发分。高温加剧了热分解与热缩聚反应，进一步提高反应缩合深度和大分子排列定向度，同时低压使产生的小分子轻烃气体排出反应体系，形成气流拉焦，得到针状焦产品。

本发明与现有制备方法相比有益效果：

(1)本发明为两步法制备针状焦，通过独立控制预焦化塔与焦化塔，从而实现优质针状焦制备全过程控制。低软化点中间体能有效降低管道结焦的速度，有利于装置的长周期运行。同时，本发明可根据重质油组成变化，实时调整反应条件，确保针状焦质量的稳定性，操作灵活、原料适应性强。

(2)目前延迟焦化装置的焦化塔只有保温没有加热，导致焦化塔塔体散热后不能及时补热，焦化塔上中下温度分布不均匀，利用电磁感应加热技术，对焦化塔进行补热及保温，属于首创。电磁感应加热具有节能环保、加热迅速、热分布均匀等特点，明显改善了焦化塔内温度分布不均匀的问题，同时，类似液晶的中间体具有磁性，在电磁感应磁场作用下，有利于中间体进行更好磁性取向排列，从而获得高结晶度的针状焦产品。

(3)本发明工艺简单合理，易于工业应用推广。

附图说明

图1本实用新型的制备优质针状焦的装置示意图

其中：1-重质油进料泵2-加热炉Ⅰ3-预焦化塔4-预焦化塔油气出口线5-加热炉Ⅱ6、7-焦化塔8-分馏塔9-焦化气体10-焦化汽油11-焦化柴油12-焦化蜡油13-焦化循环油14-循环油泵15-电磁感应加热设施

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本实用新型的制备优质针状焦的装置，主要由重质油进料泵、加热炉Ⅰ、预焦化塔、加热炉Ⅱ、焦化塔组成，重质油进料泵与加热炉Ⅰ连接，加热炉与预焦化塔连接，预焦化塔与加热炉Ⅱ连接，加热炉Ⅱ出口与焦化塔连接，焦化塔油气出口与分馏塔连接，分馏塔底焦化循环油出口与循环油泵连接，在焦化塔设有中频电磁感应加热炉。

本发明所提供的以净化重质油为原料，采用电磁感应加热技术，通过预焦化-焦化两步法制备针状焦。

实施例1

将沥青质含量6％、硫含量0.4％、芳烃含量62％的催化裂化油浆经加热炉加热后进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度380℃、反应压力0.3MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体经过加热炉加热至550℃后进入焦化塔进行深度炭化及挥发分的脱出，控制焦化塔内反应压力1MPa，焦化塔采用40kw中频电磁感应加热炉进行补热及保温，焦化塔内上部、中部、下部物料的温度分别为535±5℃、540±5℃和545±5℃，最终得到优质针状焦产品，针状焦性质见表1。

实施例2

将沥青质含量6％、硫含量0.4％、芳烃含量62％的催化裂化油浆经加热炉加热后进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度500℃、反应压力3MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体经过加热炉加热至550℃后进入焦化塔进行深度炭化及挥发分的脱出，控制焦化塔内反应压力0MPa，焦化塔采用40kw中频电磁感应加热炉进行补热及保温，焦化塔内上部、中部、下部物料的温度分别为535±5℃、540±5℃和545±5℃，最终得到优质针状焦产品，针状焦性质见表1。

实施例3

将沥青质含量9％、硫含量0.5％、芳烃含量57％的减压渣油经加热炉加热后进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度400℃、反应压力1.0MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体经过加热炉加热至450℃后进入焦化塔进行深度炭化及挥发分的脱出，控制焦化塔内反应压力0.2MPa，焦化塔采用20kw中频电磁感应加热炉进行补热及保温，焦化塔内上部、中部、下部物料的温度分别为435±5℃、440±5℃和445±5℃，最终得到优质针状焦产品，针状焦性质见表1。

实施例4

将沥青质含量4％、硫含量0.4％、芳烃含量78％的重芳烃油经加热炉加热后进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度450℃、反应压力2.0MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体经过加热炉加热至500℃后进入焦化塔进行深度炭化及挥发分的脱出，控制焦化塔内反应压力0.2MPa，焦化塔采用20Kw中频电磁感应加热炉进行补热及保温，焦化塔内上部、中部、下部物料的温度分别为485±5℃、490±5℃和495±5℃，最终得到优质针状焦产品，针状焦性质见表1。

对比例

将沥青质含量6％、硫含量0.4％、芳烃含量62％的催化裂化油浆经加热炉加热后进入预焦化塔，控制预焦化塔反应温度380℃、反应压力0.3MPa，制备低软化点中间体，低软化点中间体经过加热炉加热至550℃后进入焦化塔进行深度炭化及挥发分的脱出，控制焦化塔内反应压力1MPa，焦化塔未使用电磁感应加热炉，焦化塔内上部、中部、下部物料的温度分别为490±5℃、520±5℃和540±5℃，最终得到针状焦产品，针状焦性质见表1。

表1实施例及对比例制备的针状焦性质

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Claims (7)

1.一种制备优质针状焦的装置，主要由重质油进料泵、加热炉Ⅰ、预焦化塔、加热炉Ⅱ、焦化塔组成，重质油进料泵与加热炉Ⅰ连接，加热炉与预焦化塔连接，预焦化塔与加热炉Ⅱ连接，加热炉Ⅱ出口与焦化塔连接，其特征在于：在焦化塔设有电磁感应加热设施。

2.根据权利要求1所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的电磁感应加热设施是中频电磁感应加热炉。

3.根据权利要求1所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的预焦化塔及焦化塔设有油气出口。

4.根据权利要求1所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的焦化塔是并联的两台焦化塔。

5.根据权利要求1所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的焦化塔后面设有分馏塔，分馏塔进料口与焦化塔设有的油气出口连接。

6.根据权利要求5所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的分馏塔设有焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油和焦化循环油出口。

7.根据权利要求6所述的制备优质针状焦的装置，其特征在于所述的分馏塔焦化循环油出口与循环油泵进口连接，循环油泵出口与加热炉Ⅰ进料管线连接。

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