[发明专利]一种煤系针状焦原料预处理工艺

说明书

本发明属于煤系针状焦制备技术领域，具体涉及一种煤系针状焦原料预处理工艺，具体步骤如下：煤系针状焦原料、煤系溶剂和石油系溶剂共同搅拌，沉降，并分为重相和轻相，重相抽出并外送，轻相蒸馏，蒸馏后的气相一部分作为塔顶回流，另一部分作为循环溶剂返回混合罐，低喹啉不溶物沥青与供氢溶剂在加氢反应器内进行加氢反应，加氢后的物料送入精馏塔，一部分作为塔底回流，另一部分送入精馏塔底混合罐，部分脱氢溶剂气相由精馏塔顶经冷凝器冷却后流入精馏塔顶罐，一部分作为精馏塔顶回流，另一部分与氢气一起经加热炉加热后送入供氢溶剂加氢反应器，重新加氢后的供氢溶剂经过气液分离器分为气相循环氢气和液相循环供氢溶剂。

技术领域

本发明属于煤系针状焦制备技术领域，具体涉及一种煤系针状焦原料预处理工艺。

背景技术

针状焦是一种具有低灰、低热膨胀、高导电、高各向异性等优点的优质碳材料，广泛应用于高功率/超高功率石墨电极、锂电池负极材料、特种石墨材料等诸多领域。根据原料不同，分为煤系针状焦和油系针状焦。目前煤系针状焦原料预处理方法有溶剂法、改质法、离心法等，这些方法不能够将原料中的硫、氮等杂原子有效脱除，直接影响针状焦产品的硫含量、氮含量、挥发分、热膨胀系数等关键指标，因此上述方法对原料中的硫氮含量有严格要求。但随着煤系针状焦原料需求量的增加，原料的来源和产地必然多样化，因此很难对原料的硫、氮等指标提出要求。目前的煤系针状焦原料预处理方法主要针对原料中的喹啉不溶物进行物理脱除，无法根本脱除原料中的硫、氮，另外煤系针状焦原料中多环芳烃含量高，中间相形成过程中体系粘度升高较快，在焦化过程中容易发生管道内结焦等问题，工艺流程难以精准控制和稳定运行。

公开号为CN103113910的专利公开了“一种煤系针状焦的原料预处理方法”，该方法包括下述步骤：1）将原料与稀释剂按照质量比1:1～1：10比例加入到搅拌釜中，搅拌均匀后，分离出溶剂不溶物；2）将分离出溶剂不溶物后的混合液送入加热加压过滤釜中；3）混合液经加热加压过滤釜中铺设的滤材层过滤；4）在惰性气体保护下，将加热加压过滤釜中混合液加热，对混合液进行热过滤；5）热过滤后的滤液，采用三足式离心机进行离心过滤；6）将离心液在经过常压蒸馏回收稀释剂，最终得到用于生产煤系针状焦的精制净化沥青原料。该工艺采用溶剂稀释、热过滤、离心分离等方法生产精制净化沥青，均为物理方法，虽然能够除去大部分喹啉不溶物，但很难获得更低喹啉不溶物的精制沥青，更为重要的是无法脱除原料中的硫、氮、氧等杂原子，这直接影响煤系针状焦的热膨胀系数、真密度等重要指标，因此该工艺对原料的有一定的要求，不能采用高硫高氮的原料，但由于煤系针状焦原料的产地和批次差别，这一要求在实际工业生产中是难以做到的。

公开号为CN 104232136的专利公开了“一种煤系针状焦的原料预处理方法”，该方法包括下述步骤：包括如下步骤：（1）将煤焦油沥青与游离碳或含游离碳的组分混合均匀，在320～360℃条件下加热反应后得到改质沥青；（2）将上述改质沥青与溶剂混合均匀得到混合液，采用物理分离的方法除去所述混合液中的不溶物；（3）将除去不溶物后得到的澄清液进行分离，分离出澄清液中的溶剂，得到低QI的重质馏分；（4）在加氢催化剂存在的条件下对所述重质馏分进行加氢处理，得到针状焦原料沥青。该工艺依次采用沥青改质、溶剂沉降分离、催化加氢等方法生产精制净化沥青，虽然能够除去喹啉不溶物和原料中的杂原子，但采用Ni-Mo催化加氢的方法处理精制沥青，难以避免催化剂粉末夹杂和金属离子迁移，这些都将影响煤系针状焦生产的关键步骤——中间相结构的形成，特别是催化剂金属离子在原料中的残留，将导致煤系针状焦产品重金属含量超标。另外，该方法对原料重质组分进行催化加氢，催化剂容易发生结焦失活，严重影响整个工艺的稳定运行，增加了生产成本。

上述现有技术存在物理方法无法脱除原料中杂原子，对原料要求高；或采用催化加氢处理沥青，无法解决催化剂粉末夹杂、重金属渗入原料，催化剂易结焦失活等问题。

发明内容