[发明专利]一种用煤直接制备针状焦的工艺

说明书

本发明公开一种用煤直接制备针状焦的工艺。包括：(1)第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥后与加氢溶剂油混合后进行沥青化反应；（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料与来自分馏单元的馏分混合后进行固液分离；（3）第二沥青化单元：进行沥青化反应；（4）第二固液分离单元：进行固液分离；（5）分馏单元：从第一和第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成不同温度的馏分；（6）预加氢单元：进行催化预加氢，得到加氢溶剂油；（7）预缩聚单元：进行预缩聚，得到预缩聚物；（8）焦化单元：进行焦化反应，得针状焦生焦；（9）煅烧单元：进行高温煅烧得针状焦成品。本发明直接用煤炭制备针状焦，实现了对煤炭的有效高值利用。

技术领域

本发明涉及一种用煤直接制备针状焦的工艺，属于针状焦制备技术领域。

背景技术

针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种，其外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，其结构具有明显流动纹理，孔大而少且略呈椭圆形，颗粒有较大的长宽比，有如纤维状或针状的纹理走向，是生产超高功率石墨电极、锂电池负极材料、特种炭素材料、核石墨等高端炭素制品的原料。由于针状焦具有良好的石墨化性能，用其生产的超高功率石墨电极具有电阻率低、体积密度大、机械强度高、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点，针状焦的生产企业逐渐增多，产量也在逐年增大。针状焦按原料的不同分为油系针状焦和煤系针状焦。煤系针状焦原料主要为煤焦油沥青，其主要来源于煤炼焦过程中副产的煤焦油。目前的煤系针状焦无法以煤沥青为原料进行生产，如中国专利CN 200910198177.6 （煤系针状焦的生产方法及系统），该方法对煤沥青脱除喹啉不溶物后，作为生产针状焦的原料。但随着针状焦企业的增多以及产量的扩大，炼焦行业所产的煤沥青不能满足针状焦生产的需要，因此有必要采取其他替代原料生产针状焦以缓解针状焦生产原料不足的矛盾。

发明内容

本发明旨在提供一种用煤直接制备针状焦的工艺，其原理是将煤炭通过一定的手段将其转变成适合生产针状焦的芳香族化合物后，将芳香族化合物通过合适的焦化和煅烧工艺制得针状焦。本发明显著扩大了针状焦生产的原料范围；同时有效利用工艺中所产生的物料和能量，并通过增设预缩聚的方式提高针状焦生焦产率，具有环保、经济等多重效益。

本发明提供了一种用煤直接制备针状焦的工艺，具体步骤如下：

(1) 第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥细磨至100目以下,与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进入沥青化反应器进行沥青化反应。

（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料引入第一固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，固体进入第二沥青化单元。

（3）第二沥青化单元：将第一固液分离单元分离出的固体与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进行沥青化反应。

（4）第二固液分离单元：将第二沥青化单元反应后的物料引入第二固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，所分离固体固体质量的20%-70%进入第一沥青化单元，20%-78%进入第二沥青化单元，剩余部分作为副产物留作他用。

（5）分馏单元：从第一、第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成小于210℃馏分、210-300℃馏分、300-360℃馏分和大于360℃馏分的四个组分；小于210℃馏分质量的30%-70%去第一固液分离单元，30%-70%去第二固液分离单元；210-300℃馏分质量的10%－60%去第一固液分离单元，10%－70%去第二固液分离单元，剩余部分去预加氢单元；300-360℃馏分质量的10%－70%去预加氢单元，10%－80%去焦化单元，剩余部分去预缩聚单元；大于360℃馏分去焦化单元。

（6）预加氢单元：将分馏单元来的210-300℃馏分和300-360℃馏分进行催化预加氢，得到加氢溶剂油。