[发明专利]煤系针状焦的生产方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及针状焦的生产方法，特别涉及煤系针状焦的生产方法，具体涉及通过溶剂处理方法获得脱除喹啉不溶物(QI)后的净化沥青，用该净化沥青进行碳化生产煤系针状焦的方法。本发明还涉及实现该煤系针状焦的生产方法的系统。

背景技术

针状焦(needle coke)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。石墨电极分普通电极、高功率电极(HP)和超高功率电极(UHP)等。针状焦主要用于生产电炉炼钢用高功率、超高功率石墨电极，此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，针状焦分为油系针状焦和煤系针状焦两种，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。

目前世界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。

煤系针状焦的生产方法包括两个部分，即原料净化和碳化，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为代表的杂质在碳化过程中会阻碍针状焦微观结构的形成。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。

公开号为CN1793287A，公开日为2006年6月28日的中国发明专利申请公开说明书公开了煤沥青针状焦原料(即本发明所述的净化沥青)的生产方法。该方法是将软化点30℃的直馏煤焦油沥青或软化点35℃的回配煤焦油沥青加热到60℃后和预先混合的脂肪烃/芳香烃溶剂分别由泵送入搅拌釜；经过搅拌、静置、沉淀2-20hr后，搅拌釜中的上层即轻相直馏煤焦油沥青或回配煤焦油沥青与溶剂的混合物料再由泵抽出送入溶剂回收塔，经溶剂回收塔回收溶剂并制取精制沥青，得到适合生产煤沥青针状焦的原料。主要控制参数为：脂肪烃∶芳香烃0.6-1.2∶1，混合溶剂∶煤焦油沥青0.6-1.6∶1，混合搅拌温度90-120℃，静止沉淀温度90-120℃，静置沉淀时间2-20hr，精制沥青软化点30-45℃。

公开号为CN1793287A的专利申请披露的方法为溶剂沉降法，采用搅拌釜作为原料与溶剂的混合与QI沉降设备，这就造成以下问题：1、轻重两相界面不清造成净化沥青的QI含量高；2、要实现工业化连续操作，必须有多个搅拌釜切换使用，这样一来，设备投资较大；3由于是间歇操作，为了避免底部残渣污染上层轻相，在抽出搅拌釜的上层轻相时，就不可能完全将其抽尽，这样，就会造成轻相损失从而降低产品收率，同时溶剂损失增大。

发明专利ZL86100675.5、ZL98114371.7、CN1769373、CN1304974A、CN101126027A采用闪蒸缩聚法来净化原料，并以该净化原料进行碳化制备针状焦。该方法的主要缺点是：1、净化产物的收率低，因而针状焦的收率低，2、工艺流程长，操作困难，工业化难度高3、产品质量差。

发明专利CN1793286的碳化工艺的主要缺点是1、碳化原料的升温程序复杂，工业装置难以实施精确控制，2、碳化主要工艺控制参数选择不合理导致其针状焦的关键质量指标CTE和真密度较差。

此外，上述原料净化技术存在的共同缺点是净化工序所产生的残渣没有综合利用，因而上述技术的经济效益较差。