煤系针状焦生产实用实用工艺.docx

针状焦是制造高级石墨电极的主要原料。其按原料不同分为油系和煤系两种。以石油 重油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。两种 针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。 美国在50年代后期首先掌握了石油系针状焦的生产技术。由于石油加工趋向催化裂化等 轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少。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，70年代以来，日本、德国等国家均致力于开发煤系针状焦 技术。1979年，日本煤系针状焦实现工业化生产，使油系和煤系针状焦市场共存。国内针状 焦技术开发工作启步较晚。近年，随着国内电炉炼钢工业的发展和电极生产技术的进步，针 状焦需求量逐年增加，针状焦生产技术也有了较大进展。90年代中期煤系针状焦和石油系 针状焦工业化装置先后建成并投入生产。沿海化工煤系针状焦采用鞍山焦化耐火材料设计研 究院专利技术。装置始建于1992年4月，1994年6月完成装置建设转入试车及以原专利技 术为基础的工业化技术研究。历经生产试车、装置改造、技术改进等过程，1998年煤系针 状焦工业化突破了工艺顺行关，实现了连续生产,产品用于制造高级石墨电极 煤系针状焦生产工艺 针状焦是制造高级石墨电极的主要原料。 其按原料不同分为油系和煤系两种。以石油重油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油 沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相 同。 美国在50年代后期首先掌握了石油系针状焦的生产技术。由于石油加工趋向催化裂化 等轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少。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，70年代以来，日本、德国等国家均致力于开发煤系针状 焦技术。1979年，日本煤系针状焦实现工业化生产，使油系和煤系针状焦市场共存。国内针 状焦技术开发工作启步较晚。近年，随着国内电炉炼钢工业的发展和电极生产技术的进步， 针状焦需求量逐年增加，针状焦生产技术也有了较大进展。90年代中期煤系针状焦和石油 系针状焦工业化装置先后建成并投入生产。沿海化工煤系针状焦采用鞍山焦化耐火材料设计 研究院专利技术。装置始建于1992年4月，1994年6月完成装置建设转入试车及以原专利 技术为基础的工业化技术研究。历经生产试车、装置改造、技术改进等过程，1998年煤系 针状焦工业化突破了工艺顺行关，实现了连续生产,产品用于制造高级石墨电极。下面对煤 系针状焦生产工艺做简要介绍。 1工艺流程 沿海化工针状焦制造工艺包括原料预处理、延迟焦化、煅烧三个工序（工艺流程见图1）。 选定的料是鞍钢焦化厂的煤焦油沥青及其馏分。 图1煤系针状焦工艺流程示意图 1.1原料预处理 煤沥青在一定的加热条件下，沥青分子通过低聚和脱氢缩聚反应，进而形成平面状大分 子的缩聚物。分子量越大，分子间的范德华力也越强，这些平面状大分子经聚集、成核过程， 形成更大的小球。小球体是光学各向异性的，而生成小球体的沥青母体是各向同性的，小球 体一旦生成，在偏光显微镜下就能见到。初生的小球体系的表面能最小。这样的小球比形成 它们的各向同性分子量低的母相沥青表面张力大。因此，两个小球相遇时，平面状大分子层 面彼此插入，小球体融并，使体系处于更稳定的热力学状态，融并后仍成球形，以保持体系 的最低表面自由能。小球经多次融并，直径逐渐变大。当直径大到表面张力难以维持其球状 时，球状开始解体，成为一团一片的连续性流动态组织，称为相变。这种由沥青小球体解体 之后形成的物质，称为中间相。组成小球体的物质，也是一种中间相物质，所以称中间相小 球体。中间相小球体是针状焦取向成焦的基本物质［1］。但是，煤沥青中含有一定杂质（包 括原生QI），它们附着在中间相周围，阻碍着球状晶体的长大、融并。焦化后也不能得到 纤维结构良好的针状焦组织。因此，对煤沥青原料进行预处理首先除去其中的有害小球体 生长的杂质，然后再经热处理进行组分调制，获得满足针状焦生产需要的原料，这是原料预处 理的目的，也是用煤沥青生产针状焦的必要条件。 1.2原料预处理方法 沿海化工针状焦生产采用改质法技术在不添加溶剂的条件下对原料进行加热处理，经闪 蒸除去原料中杂质（包括原生喹琳不溶物），然后再将纯净原料油进一步的热处理，获得适 宜组分，满足制取针状焦需要并同时生产炭黑原料油或电极沥青等产品。 但是，在生产中如何确定合适的热处理条件，即能有效控制反应深度，使原料有效成份 ——P组分含量调到合适的指标，又能保证生产的连续、顺行是本技术的关键。由于煤沥青 及馏份的芳香度高（达90%以上），其反应活性低，因此在热处理过程中其反应行为可控性差。 温度低，不易发生反应。一旦达到反应条件，反应速度很快，物料粘度急剧上升，导致热处 理条件的恶化，使生产系