一种制备针状焦的方法与流程

本发明涉及一种制备针状焦的方法，具体地说涉及一种采用石油系或煤系原料制备针状焦的方法。

背景技术：

1、针状焦是一种优良的碳素产品，从其外观看具有明显的流线型纹理结构，由于其导电性、取向性、导热性能好，成为制造炼钢用超高功率石墨电极的主要原料。采用超高功率电极炼钢，冶炼时间可缩短2/3左右，电耗可减少50％左右，经济效益十分明显。

2、cn202011305509.9公开了一种重质油生产针状焦的方法和工艺系统，包括：一组分切割工艺，以重质油为原料，切割为轻馏分油、重馏分油和尾渣；一加氢工艺，所述重馏分油进行加氢处理，得到加氢重馏分；一混合工艺，将所述加氢重馏分与所述轻馏分油混合得到混合油；一延迟焦化工艺，将所述混合油进行延迟焦化处理，得到针状焦。

3、us4894144公开了一种同时制备针状焦和高硫石油焦的方法，它采用加氢处理工艺对直馏重油进行预处理，加氢过的渣油分成两部分分别经焦化后再缎烧制得针状焦和高硫石油焦

4、us5286371也公开了直馏渣油加氢处理工艺，加氢反应温度379-480℃，反应压力6.8mpa-34.4mpa，处理过的重渣油与催化裂化澄清油混合进入溶剂脱沥青装置，脱除沥青后的物流作为针状焦的原料。

5、us4178229公开了一种直馏减压渣油生产优质石油焦的方法，先将减压渣油转化为馏分油和沥青，再进一步将沥青和供氢剂裂化生产优质焦的原料。

6、cn202010439340.x公开了一种重质油制备超高功率电极用针状焦的方法，以重质油为原料，采用体积排阻分离方法，以聚苯乙烯作为分离柱填料，分离出相对分子质量分布为400-1000的特定分子体积的组分；通过离子交换色谱，分别去除掉其中的酸性分和碱性分，得到中性原料；处理后的原料经过两段连续炭化过程制备得到针状焦。

7、针状焦作为石墨电极骨料生产hp、uhp石墨电极，追求的主要目标是较低热膨胀系数(cte)，现有技术中制备的针状焦的热膨胀系数仍需要进一步降低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种制备针状焦的方法，所述方法不仅易于操作，而且制备的针状焦cte值低。

2、一种制备针状焦的方法，原料油经加热炉加热后进入焦化塔进行充焦，充焦结束后向焦炭塔引入拉焦原料进行拉焦，拉焦结束后经除焦获得针状焦产品；其中，所述的充焦过程控制焦炭塔的压力不同至少分为两个阶段，按照先后顺序不同阶段焦炭塔压力呈降低趋势，充焦时间呈降低趋势。

3、本发明方法中，充焦过程任一相邻的两个阶段，焦炭塔压力相差0.2-0.9mpa，优选相差0.2-0.7mpa，充焦时间相差1-20h，优选相差2-10h。

4、本发明方法中，以控制充焦过程为两个阶段为例，即前一阶段为充焦前期、后一阶段为充焦后期，设充焦前期和充焦后期为充焦总时间t1，充焦前期占充焦总时间t的60-95％，优选80-95％，充焦前期控制焦炭塔的压力为0.45-2.0mpa,优选0.5-1.0mpa；充焦后期控制焦炭塔的压力为0.1-0.4mpa,优选0.15-0.3mpa。

5、本发明方法中，所述的拉焦过程控制焦炭塔的压力不同至少分为两个阶段，按照先后顺序不同阶段焦炭塔压力呈降低趋势。

6、本发明方法中，拉焦过程任一相邻的两个阶段，焦炭塔压力相差0.2-1.8mpa，优选相差0.5-1.0mpa，

7、本发明方法中，以控制拉焦过程为两个阶段为例，即前一阶段为拉焦前期、后一阶段为拉焦后期，设拉焦前期和拉焦后期为拉焦总时间t2，拉焦前期占拉焦总时间t2的20-70％，优选30-60％，拉焦前期控制焦炭塔的压力为0.45-2.0mpa，优选0.5-1.0mpa；拉焦后期控制焦炭塔的压力为0.1-0.4mpa，优选0.15-0.35mpa。

8、本发明方法中，所述的原料油、拉焦原料为选自煤系原料和石油系原料中的至少一种，优选选自煤焦油、煤焦油沥青、石油重油、乙烯焦油、催化裂化油浆或热裂化渣油中的至少一种。

9、本发明方法中，所述的原料油固含量为0-500μg/g，优选0-200μg/g，更优选0-100μg/g；硫含量为0-1.0％，优选0-0.5％，更优选0-0.3％。

10、本发明方法中，所述的原料油5％馏出点温度为350℃-450℃，优选370℃-410℃；95％馏出温度为450℃-550℃，优选480℃-520℃。

11、本发明方法中，所述的原料油充焦过程加热炉出口温度采用变温控制，变温范围为420℃-550℃，优选450℃-500℃；变温速率为1-150℃/h，优选5-50℃/h。

12、本发明方法中，所述的原料油充焦过程循环油与新鲜原料的循环比为0-2.0，优选0.1-0.5。

13、本发明方法中，所述的充焦过程循环油5％馏出点温度为300℃-430℃，优选350℃-400℃。

14、本发明方法中，所述的充焦时间t1为12h-36h，优选20h-30h。

15、本发明方法中，所述的拉焦原料固含量为0-500μg/g，优选0-200μg/g，更优选0-100μg/g；硫含量为0-1.5％，优选0-0.8％，更优选0-0.5％。

16、本发明方法中，所述的拉焦原料5％馏出点温度为250℃-400℃，优选320℃-370℃；95％馏出温度为420℃-520℃，优选440℃-500℃。

17、本发明方法中，所述的拉焦过程加热炉出口温度采用变温控制，变温范围为450℃-550℃，优选470℃-530℃，变温速率为1-150℃/h，优选5-50℃/h；

18、本发明方法中，所述的拉焦过程循环油与新鲜原料的循环比为0-2.0，优选0.5-1.5。

19、本发明方法中，所述的拉焦过程循环油5％馏出点温度为250℃-400℃，优选320℃-370℃。

20、本发明方法中，所述的拉焦时间t2为12h-36h，优选20h-30h。

21、本发明方法中，所述的原料油与拉焦原料质量比为1:0.5-3.0，优选1:0.5-1.5。

22、针状焦的形成遵循液相碳化机理，所谓液相碳化即物料在足够的温度、足够的时间内实现广域中间相的转变，而焦化原料进入到焦炭塔并不是同一个时间段进入，前期进入的原料反应时间充足，可以很好的完成液相碳化反应，后期进入的原料由于反应时间不够，并不能完成液相碳化反应就进入了拉焦阶段，由于拉焦阶段反应温度较高，后期进入的原料只能强制高温生焦，这部分焦炭并没有遵循液相碳化机理，严重影响了针状焦产品质量，因此，本发明在充焦、拉焦阶段分别实施降压处理过程，让滞留在体系内得轻组分尽快排出反应体系，减少了强制高温生焦反应，显著提升了针状焦产品应用性能。

技术特征：

1.一种制备针状焦的方法，其特征在于：原料油经加热炉加热后进入焦化塔进行充焦，充焦结束后向焦炭塔引入拉焦原料进行拉焦，拉焦结束后经除焦获得针状焦产品；其中，所述的充焦过程控制焦炭塔的压力不同至少分为两个阶段，按照先后顺序不同阶段焦炭塔压力呈降低趋势，充焦时间呈降低趋势。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：充焦过程任一相邻的两个阶段，焦炭塔压力相差0.2-0.9mpa，优选相差0.2-0.7mpa，充焦时间相差1-20h，优选相差2-10h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制充焦过程为两个阶段，即前一阶段为充焦前期、后一阶段为充焦后期，设充焦前期和充焦后期为充焦总时间t1，充焦前期占充焦总时间t的60-95％，优选80-95％，充焦前期控制焦炭塔的压力为0.45-2.0mpa,优选0.5-1.0mpa；充焦后期控制焦炭塔的压力为0.1-0.4mpa,优选0.15-0.3mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦过程控制焦炭塔的压力不同至少分为两个阶段，按照先后顺序不同阶段焦炭塔压力呈降低趋势。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：拉焦过程任一相邻的两个阶段，焦炭塔压力相差0.2-1.8mpa，优选相差0.5-1.0mpa。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制拉焦过程为两个阶段，即前一阶段为拉焦前期、后一阶段为拉焦后期，设拉焦前期和拉焦后期为拉焦总时间t2，拉焦前期占拉焦总时间t2的20-70％，优选30-60％，拉焦前期控制焦炭塔的压力为0.45-2.0mpa，优选0.5-1.0mpa；拉焦后期控制焦炭塔的压力为0.1-0.4mpa，优选0.15-0.35mpa。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油、拉焦原料为选自煤系原料和石油系原料中的至少一种，优选选自煤焦油、煤焦油沥青、石油重油、乙烯焦油、催化裂化油浆或热裂化渣油中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油固含量为0-500μg/g，优选0-200μg/g，更优选0-100μg/g；硫含量为0-1.0％，优选0-0.5％，更优选0-0.3％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油5％馏出点温度为350℃-450℃，优选370℃-410℃；95％馏出温度为450℃-550℃，优选480℃-520℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油充焦过程加热炉出口温度采用变温控制，变温范围为420℃-550℃，优选450℃-500℃；变温速率为1-150℃/h，优选5-50℃/h。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油充焦过程循环油与新鲜原料的循环比为0-2.0，优选0.1-0.5。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的充焦过程循环油5％馏出点温度为300℃-430℃，优选350℃-400℃。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的充焦时间t1为12h-36h，优选20h-30h。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦原料固含量为0-500μg/g，优选0-200μg/g，更优选0-100μg/g；硫含量为0-1.5％，优选0-0.8％，更优选0-0.5％。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦原料5％馏出点温度为250℃-400℃，优选320℃-370℃；95％馏出温度为420℃-520℃，优选440℃-500℃。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦过程加热炉出口温度采用变温控制，变温范围为450℃-550℃，优选470℃-530℃，变温速率为1-150℃/h，优选5-50℃/h。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦过程循环油与新鲜原料的循环比为0-2.0，优选0.5-1.5。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦过程循环油5％馏出点温度为250℃-400℃，优选320℃-370℃。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拉焦时间t2为12h-36h，优选20h-30h。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油与拉焦原料质量比为1:0.5-3.0，优选1:0.5-1.5。

技术总结本发明公开了一种制备针状焦的方法，原料油经加热炉加热后进入焦化塔进行充焦，充焦结束后向焦炭塔引入拉焦原料进行拉焦，拉焦结束后经除焦获得针状焦产品；其中，所述的充焦过程控制焦炭塔的压力不同至少分为两个阶段，按照先后顺序不同阶段焦炭塔压力呈降低趋势，充焦时间呈降低趋势。所述方法不仅易于操作，而且制备的针状焦CTE值低。技术研发人员：武云,初人庆,郭丹,勾连忠,张媛媛受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12