[发明专利]一种利用中低温焦油和高温沥青制备针状焦原料的工艺

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种利用煤焦油制备煤系针状焦原料的工艺。

背景技术

针状焦是制造高功率和超高功率电极的优质材料，用针状焦制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。目前针状焦已经被广泛应用于电炉炼钢、制造核反应堆减速材料以及制造火箭发射所用的超高功率电极等高科技领域。

目前生产的针状焦根据使用原料的不同可分为石油系针状焦和煤系针状焦两大类，但不论煤系还是石油系针状焦，都具有相同的生长机理，即在焦化塔内的高温作用下，具有多种组分的液相体系(如沥青)中的分子在系统加热时发生热分解和热缩聚反应，形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子，这些平面稠环芳香分子在热运动和外界搅拌的作用下趋向，并在分子间范德华力的作用下层积起来形成层积体，为达到体系的最低能量状态，层积体在表面张力的作用下形成球体，即我们通常所说的中间相小球体，中间相小球体吸收母液中的分子后长大，当两个球体相遇碰撞后两个球体的平面分子层彼此插入，融并成一个大的球体，如果大球体之间再碰撞，融并后将会形成更大的球体，直到最后球体的形状不能维持，形成呈各向异性的非球中间相，即堆积中间相。在上述过程中，焦化塔内有气体连续地定向流动，使中间相分子在向列型有序排列中固化，最后生成针状焦。

由于在针状焦制备过程中，需要形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子，所以人们普遍认为生产针状焦必须使用芳烃含量高，尤其是多环缩合芳烃含量高的原料，才有助于形成上述结构的多环缩合芳烃平面分子；即芳烃含量高、尤其是多环缩合芳烃含量高的原料才有利于上述中间相的形成。

现有技术中，诸如中国专利文献CN101302434A公开了一种针状焦的制备方法，该制备针状焦的方法采用的就是富含芳烃的馏分或者渣油，经一定升温程式的延迟焦化处理后，对所得生焦进行煅烧，从而制得中间相含量高、针形结构发达的针状焦。

为了更好地表示芳烃含量，尤其是多环缩合芳烃含量，对原料就上述含量进行明确的对比，通常使用原料BMCI芳烃指数进行表征，作为本领域技术人员的公知常识，通常选择用于制备针状焦的原料BMCI芳烃指数应大于120，也正是由于该指数的限制使得针状焦原料的选择受到了极大的限制。

在我国，煤化工行业每年都会产生大量的中低温煤焦油副产品，由于缺少良好的回收方法，其中相当大一部分因为得不到回收利用而作为燃料焚烧掉了，在污染环境的同时还浪费了大量的资源。如果能将中低温焦油用于制备针状焦，既解决了中低温焦油的处理问题，也降低了针状焦的制备成本，具有非常大的经济效益，但是由于中低温焦油重质馏分中缩合多环芳香族含量很少，并不符合上述用于制备针状焦的原料BMCI芳烃指数的要求，甚至可以说是相去甚远，因此，现有技术尚不能利用中低温焦油重质馏分制备针状焦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中不能利用中低温焦油制备针状焦的问题，提供了一种利用中低温焦油和高温沥青制备针状焦原料的工艺，拓宽了针状焦原料的范围，在降低针状焦制备成本的同时，也为解决中低温焦油的处理问题提供了一个新的途径。

本发明所述的利用中低温焦油和高温沥青制备针状焦原料的工艺的技术方案为：

一种利用中低温焦油和高温沥青制备针状焦原料的工艺，包括：

（1）对中低温焦油进行蒸馏，分离出350℃以上的重质馏分；

（2）将所述中低温焦油的重质馏分与高温沥青的混合物送入反应器，在催化剂存在下，向所述反应器中通入氢气，对所述重质馏分进行加氢热分解，所述催化剂为铁系催化剂；

所述催化剂质量为所述重质馏分与所述高温沥青质量之和的0.05-3%；所述加氢热分解时的压力为7-12MPa，温度为350-550℃；

（3）将步骤（2）中加氢热分解后的产物送入分离器，分离得到低分油和高分油；

（4）对步骤（3）中分离出的高分油进行物理分离，除去催化剂后即可。

所述中低温焦油的重质馏分与所述高温沥青的质量比为９:１～１:９。

所述铁系催化剂为FeOOH。

所述铁系催化剂的质量占所述中低温焦油的重质馏分和高温沥青质量之和的0.8-1.5wt%。

所述催化剂还包括钼化合物，所述钼化合物与所述铁系催化剂的摩尔比为1～1720:170。

所述钼化合物为MoO₃。

所述催化剂还包括辅助催化剂，所述辅助催化剂为硫磺；在所述催化剂中，S原子与Fe原子和Mo原子之和的摩尔比为1~3。