[发明专利]一种利用煤焦油结合重相循环制备针状焦原料的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及针状焦制备领域，具体涉及一种利用煤焦油结合重相循环制备针状焦原料的工艺。

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，美国大湖碳素公司在50年代首先开发出了石油系针状焦的生产工艺，但由于石油加工趋势向着催化裂化轻质化深加工的方向发展，致使石油系针状焦的原料逐渐减少，加之70年代两次石油危机，更使人们感到原料供应的不稳定，于是自70年代后期开始，煤系针状焦的制备工艺得到了发展。

煤系针状焦以煤焦油为原料制备而成，煤焦油的主要成分是多环芳香族化合物，也含有一定量的喹啉不溶物（QI），喹啉不溶物在沥青热转化生成中间相小球体时，会阻碍小球体的生长，使其无法形成石墨化结构，进而影响针状焦的质量。因此，在用煤焦油制备优质针状焦原料时，必须对煤焦油进行脱除喹啉不溶物的净化处理，在诸多净化处理的方法中，溶剂法因为操作简单、费用低廉而得到了广泛的应用。溶剂法是将适宜的溶剂与沥青混合，在搅拌釜中经过搅拌、静置、沉淀后，使得沥青溶于溶剂中，从而在上层形成沥青与溶剂的混合物料，再由泵将该混合物料抽出送入溶剂回收塔，回收溶剂并制取精制沥青，最终得到适合制备针状焦的原料。现有技术中，常用的溶剂为脂肪烃和芳香烃按一定比例制成的混合液。

如中国专利文献CN101531909A公开了一种用于生产针状焦的连续沉降工艺，该工艺以煤焦油软沥青为原料，以有机溶剂为萃取剂，经过沉降分离除掉原料中的喹啉不溶物，获得的轻相经蒸馏后得到精制沥青作为焦化单元生产针状焦的原料，沉降下来的重相则经蒸馏后制成粘结剂沥青外售。该工艺中使用的有机溶剂就是脂肪烃与芳香烃的混合物，其中，所述脂肪烃与芳香烃的质量比为1：0.6-1.4；所述有机溶剂在常压下的初馏点≥150℃，在310℃前的馏出量≥95%（w/w）。通过上述工艺能够得到喹啉不溶物含量合格的精制沥青，且具有设备少、操作简单的优点。

实际上，本申请人通过研究发现，上述工艺中沉降下来的重相中除了阻碍小球体生长的喹啉不溶物和杂质外，还含有大量的多芳香缩合多环芳香族成分，而这部分成分是石墨化生成针状焦的基础物质，但是在上述工艺中却将沉降下来的重相完全除去，导致得到的针状焦原料中的多芳香缩合多环芳香族成分含量较低，那么如果利用上述原料制备针状焦，进而导致所述针状焦产品的产率较低；而这种工艺所体现的恰恰是现有技术中的惯用技术手段，也就是说，多年的技术发展本领域技术人员一直以来存在的技术偏见就是要将含有大量喹啉不溶物和杂质的重相去除，这样才可以使得针状焦原料中含有尽可能少的影响石墨化进程的喹啉不溶物。所以，到目前为止，现有技术中尚未出现对所述重相进行处理后循环利用的技术。 

发明内容

为了解决使用现有技术中制备针状焦原料的工艺中由于完全除去了溶剂法中分离出重相成分，而导致得到的针状焦原料中的多芳香缩合多环芳香族成分含量较低，并由此导致的利用上述原料制备针状焦时，所述针状焦产品的产率较低的问题。本发明提供了一种利用煤焦油结合重相循环制备针状焦原料的工艺，本工艺制备得到的针状焦原料具有较高的多芳香缩合多环芳香族含量，有效提高了所述针状焦产品的产率。

本发明所述的利用煤焦油结合重相循环制备针状焦原料的工艺的技术方案为：

一种利用煤焦油制备针状焦原料的工艺，包括：

（1）将煤焦油与第一溶剂充分混合，采用物理分离的方法除去所述混合物中的第一溶剂不溶物，得到第一澄清液；

所述第一溶剂为轻质油，所述第一溶剂与所述煤焦油的质量比为0.05-10；

（2）分离除去所述第一澄清液中的第一溶剂，对除去所述第一溶剂后的剩余成分进行加氢，得到精制沥青；

（3）将步骤（1）中得到的第一溶剂不溶物与第二溶剂充分混合，采用物理分离的方法除去所述混合物中的第二溶剂不溶物，得到第二澄清液；

所述第二溶剂为煤系中质油，所述煤系中质油与所述轻质油的质量比为1:0.1-1:2，所述第二溶剂与所述第一溶剂不溶物的质量比为0.5-50；

（4）分离除去所述第二澄清液中的第二溶剂，得到精制重质成分；

（5）将所述精制沥青和所述精制重质成分混合，即得到用于制备针状焦的原料。

所述第一溶剂与所述煤焦油的质量比为0.1-5。

所述第一溶剂与所述煤焦油的质量比为0.3-0.7。