[发明专利]一种优质针状焦原料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭素材料技术领域，具体涉及到一种优质针状焦原料的制备方法。 

背景技术

针状焦是炭素工业一种重要的原料，具有良好的石墨化性能，主要用于生产超高功率石墨电极。用针状焦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、抗氧化性能好、消耗低的突出优点。与普通电极炼钢相比，冶炼时间可缩短到三分之一，吨钢电耗可减少一半，生产能力可增加1.3倍。因此，针状焦是制造超高功率电极的骨料。生产针状焦的原料是煤沥青和石油沥青，煤焦油是焦化厂高温炼焦时从煤气中冷凝所得的产品。焦化工业的发展和冶金焦的大幅度增产提高了煤焦油的产量，充分利用丰富的煤沥青资源，可极大地提高产品附加值。 

针状焦生产工艺分原料预处理、延迟焦化、煅烧三部分。针状焦的制备对原料有严格的要求，技术关键在于控制煤焦油沥青中的喹啉不溶物（QI）的含量和合理的分子量。除去煤焦油和煤焦油沥青中QI等有害杂质的方法主要分为：溶剂处理法、过滤法、离心分离法、加氢法和改质法。对煤沥青分子量调整的方法主要有缩聚、裂解、闪蒸、蒸馏等方法。目前，尽管有诸多相关文献、专利报道，但是，离心、闪蒸、缩聚、裂解等改质工艺中各种参数不易控制，在加热处理过程中非常容易形成二次QI，并且存在一些工艺设计上的缺陷，严重影响针状焦的生产及质量。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法简单、易控制、主要含甲苯可溶物、热膨胀系数（CTE）值低的优质针状焦原料的制备方法。 

解决上述技术问题所采用的技术方案是它由下述步骤组成： 

1、溶剂热过滤 

向热过滤釜内800～2000目的白钢网上铺设助滤剂，然后加入煤焦油和溶剂，煤焦油与溶剂的体积比为0.5～4:1，加热至80～110℃，用惰性气体加压，压力控 制在0.1～0.4MPa，得到净化的煤焦油。 

上述的溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、喹啉中的任意一种，助滤剂为海沙、纤维素粉、白土、焦粉、氧化镁粉、活性炭粉中的任意一种或两种以上的混合物。 

2、减压蒸馏 

在惰性气体保护下，将净化的煤焦油在搅拌状态下加热至120～150℃，然后减压至-0.01～-0.09MPa，减压蒸馏至无液体溢出，得到沥青质。 

3、催化加氢 

将减压蒸馏得到的沥青质与加氢催化剂按质量比为1:0.005～0.02加入反应釜，通氢气至2～7MPa，在搅拌状态下加热至300～400℃，反应1～4小时，得到加氢沥青。 

上述的加氢催化剂是以氧化铝、氧化硅或硅胶为载体，负载Mo、Co、Ni、W、P中两种以上的活性组分，活性组分的总负载量是催化剂质量的40%～60%，采用常规的浸渍法、溶胶凝胶法或沉淀法制备而成。 

4、延迟焦化 

将加氢沥青在压力为0.1～1.5MPa的惰性气氛中400～550℃焦化反应8～12小时，得到生焦。 

5、生焦煅烧 

将生焦在惰性气氛中800～1000℃煅烧0.5～2小时，得到针状焦。 

上述的溶剂热过滤步骤1的优选条件是：向热过滤釜内1600目的白钢网上铺设助滤剂，然后加入煤焦油和溶剂，煤焦油与溶剂的体积比为2:1，加热至100℃，用惰性气体加压，压力控制在0.1～0.4MPa，得到净化的煤焦油，其中所述的溶剂最佳为甲苯，助滤剂最佳选择纤维素粉与海沙的质量比为4:5的混合物，助滤剂的铺设厚度为0.5～2cm。 

上述的减压蒸馏步骤2的优选条件是：在惰性气体保护下，将净化的煤焦油在搅拌状态下加热至120～150℃，然后减压至-0.01～-0.09MPa，减压蒸馏至无液体溢出，得到沥青质。 

上述的催化加氢步骤3的优选条件是：将减压蒸馏得到的沥青质与加氢催化剂按质量比为1:0.01～0.02加入反应釜，通氢气至5MPa，在搅拌状态下加热至380℃，反应1～2小时，得到加氢沥青，其中所述的加氢催化剂优选以氧化铝、 氧化硅或硅胶为载体，负载Mo、Co、Ni、W、P中两种以上的活性组分，活性组分的总负载量是催化剂质量的40%～60%。 

上述的延迟焦化步骤4的优选条件是：将加氢沥青在压力为0.2～0.7MPa的惰性气氛中500℃焦化反应12小时，得到生焦。 

上述的生焦煅烧步骤5的最佳条件是：将生焦在惰性气氛中1000℃煅烧1小时，得到针状焦。