[发明专利]一种针状焦的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针状焦的生产方法，特别是一种高质量针状焦的生产方法。

背景技术

针状焦是20世纪70年代炭素材料中大力发展的一种优质炭素原料，外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，表面呈明显的细长针状或纤维状的纹理走向，有润滑感，内部孔大而少，略呈椭圆形，因其外观具有明显的针状或纤维状纹理结构，故称为针状焦(Needle Coke)。针状焦具有低热膨胀系数、低孔隙度、低硫、低灰分、低金属含量、高导电率及易石墨化等一系列优点。由针状焦制成的石墨制品具有高密度、高强度、高纯度、高结晶度、高导电导热性、低热膨胀系数、低烧蚀性等特点，在国防和冶金工业中得到广泛的应用，其中冶金工业中的用量最大。在冶金工业中，用针状焦制成的超高功率(UHP)石墨电极可以明显提高冶炼效率，降低电耗和原材料消耗，减少环境污染。

近年来，随着国内电炉炼钢工业的发展和电极生产技术的进步，针状焦的需求量也随之增加，目前我国每年需要针状焦15~20万吨。针状焦由于在市场上供不应求，其价格也一路攀升，2008年底进口针状焦价格已经达到1700美元/吨，国内市场针状焦的价格也在1.5万元/吨左右。由于国内产能不足，长期依赖进口，针状焦具有良好的市场前景。

针状焦的生产需要特殊的工艺条件，国外针状焦生产技术受到严格保密，目前世界上只有美国大陆石油公司、美国大湖炭素公司、美国联合碳化物公司、壳牌公司、日本兴亚和日本水岛石油公司、日本日铁化学和三菱化成公司等几家公司可以生产针状焦，世界针状焦总产量为130万吨左右(其中石油系针状焦约占85％左右)。国内中国石油锦州石化公司、山东海化集团、辽宁方大集团、山东充矿科蓝煤焦化有限公司、山西宏特煤化工有限公司据称具有生产针状焦的能力。但受原料和工艺技术的限制，目前，国内能够连续生产石油系针状焦的只有锦州石化公司一家。国内生产的针状焦主要用于HP石墨电极的生产，但还不能满足UHP石墨电极生产的需要，用于生产UHP石墨电极的针状焦基本依靠进口。国内生产的针状焦质量不均匀且稳定性差、强度低及粉焦含量多。

美国专利U.S.Patent 4547284 coke production介绍了一种延迟焦化过程的焦炭生产方法，特别是用经过预处理的原料生产针状焦方法，该专利强调的是一个焦炭塔换塔(istaken off-stream)后操作和处理，重点是对离线焦炭塔内的焦炭进行热处理(″off-stream″heating)，热处理介质是不裂化的气体(non-coking vapor)，该专利提到热处理介质有焦化液体馏分，焦化气体，蒸汽，氮气，其它非氧化的非裂化气体，该专利还提到焦化循环油及含低浓度焦化原料的循环油也可作为热处理介质，只是这种介质能生焦(forming coke)，其焦炭质量比用非裂化气体的焦炭质量差。

中国专利02120777.1公开了一种降低焦炭挥发分的延迟焦化方法，是将常规焦化原料、较少焦化的原料分别加热至420℃～505℃、490℃～525℃后进入焦炭塔，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，较少焦化的原料在一个焦化周期的一段时间中代替常规焦化原料作为焦化进料，经焦化加热炉加热后进入焦炭塔反应。该方法通过提高焦炭塔内温度使塔内的生焦挥发分降低至3～12m％。

中国专利02116913.6公开了一种减少焦化瓦斯油的延迟焦化方法，将常规焦化原料、焦化瓦斯油分别加热至420℃～505℃、490℃～525℃后进入焦炭塔，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，其中焦化瓦斯油在一个焦化周期的一段时间中代替常规焦化原料作为焦化进料，经焦化加热炉加热至进入焦炭塔反应。该方法通过对焦化瓦斯油单独进行高温深度裂化，将焦化瓦斯油收率降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15个百分点，焦炭挥发分降低到4m％～12m％，也延缓了焦化加热炉结焦倾向。

中国专利200410029874.6公开了一种提高焦炭强度的延迟焦化方法，焦化原料油经焦化加热炉加热后进入焦炭塔，在变温、变压、变循环比的条件下反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气经分离得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油。该方法生产出强度较高的针状焦，从而减少焦炭中粉焦的含量，同时降低焦炭的热膨胀系数，提高针状焦的质量。