摘要：

本发明公开了一种煤系针状焦的制备方法，包括：1）将原料与稀释剂加入到搅拌釜中，搅拌，分离出溶剂不溶物；2）将混合液送入1#管式加热炉加热，再进入加压热过滤釜中；3）过滤，注入惰性气体，加压，热过滤；4）滤液离心过滤，得到的净化原料送入净化原料槽中；5）净化原料送入1#管式加热炉中加热后进反应塔循环缩聚；逸出组分经分馏得到气体、轻油和重油，轻油循环使用；6）缩聚精料再送入2#管式加热炉加热，焦化塔焦化成焦；焦化油气进入反应塔中；7）制得的生焦送入到煅烧炉中，升温，煅烧，得到产品针状焦。制得精制净化沥青中喹啉不溶物（QI）含量小于0.15%；收率比提高了10～20%；针状焦热膨胀系数低；能够避免管道堵塞，物料反应均匀。

技术领域

[0001] 本发明属于一种针状焦的制备方法，具体地说涉及一种煤系针状焦的制备方法。

背景技术

[0002] 针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种，外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，其结构具有明显的纤维状或针状纹理走向，孔大而少且略呈椭圆形，颗粒有较大的长宽比。针状焦是制造高功率和超高功率石墨电极的优质材料，用针状焦制成的石墨电极具有电阻率低、热膨胀系数小、耐热冲击性能强、机械强度高、抗氧化性强、电极消耗低、允许的电流密度大等优点。

[0003] 按照原料不同，针状焦分为油系和煤系两种。目前，国际上生产油系针状焦的国家主要有美国、英国和日本，而仅有日本能生产煤系针状焦。随着工业化发展，由于原油资源的紧缺，致使石油加工的原料受到限制，而相对丰富的煤炭资源将使得煤系针状焦占主导地位，煤系针状焦的制备技术也成为行业研究的热点。我国对煤系针状焦的研究目前取得了很大的进展。

[0004] 煤系针状焦是以煤炼焦副产品煤焦油或煤沥青为原料，生产工序包括原料预处理、延迟焦化、煅烧三个部分。原料预处理的目的是去除原料中的杂质（主要指喹啉不溶物QI），制取精制沥青。延迟焦化是把精制沥青在加热炉内快速加热到反应温度后，立即送入焦化塔，利用其自身显热使沥青裂解和缩合，生产出生焦。煅烧是将生焦经1450℃左右高温煅烧，以除去其中的挥发性组分和水分，提高密度、机械强度、导电性能和化学稳定性，得到针状焦。目前，国内外主要采用的工艺路线有两种：闪蒸-延迟焦化-煅烧工艺和溶剂法-延迟焦化—煅烧工艺。

[0005] 中国专利200610116950.6公开了一种煤系针状焦的工业化生产工艺，将煤焦油沥青经真空闪蒸后的闪蒸油全馏分采用分步冷凝法进行分段冷凝，得到重、中、轻三段馏分，采用改进的沥青循环法将中段闪蒸油进行缩聚反应得到缩聚沥青，将缩聚沥青和重闪蒸油在氮气存在的条件下进行延迟焦化处理，在结焦后期以N2注入不结焦油类进行针状焦焦化过程的最终加热和拉焦，再进行高温煅烧得到煤系针状焦。该工业化生产工艺所制得的针状焦热膨胀系数低，可以达到生产高功率和超高功率石墨电极的要求。

[0006] 中国专利00125962.8公开了一种针状焦的制备方法，将煤焦油或煤焦油沥青，经真空闪蒸除去喹啉不溶物，得到闪蒸油；将闪蒸油与石油组分按闪蒸油：石油组分=100：3～50的重量比混合，在380～450℃、0～2.0MPa压力下进行聚合反应，得到聚合油；将聚合油经延迟焦化处理和煅烧，制得煤系针状焦。本发明具有制得的针状焦热膨胀系数低，制备简单，易操作的优点。

[0007] 中国专利02109757.7公开了一种工业制取煤系针状焦的工艺，采用煤焦油、煤焦油沥青、回配煤焦油软沥青及煤焦油馏分为原料，原料经缩聚后再闪蒸得到精制沥青焦化原料，最后进焦化塔经焦化制得针状焦。缩聚采用循环方式，循环比为40～100，焦化采用单程焦化法。

[0008] 虽然上述专利技术能够将原料沥青中的杂质除去，但是在实践中存在以下不足：（1）闪蒸留下来的残余物太多，得到的原料芳香度偏低，结焦值偏低，出焦量小，针状焦的收率低；（2）闪蒸油的馏分较宽，在缩聚过程中，较重组分容易结渣，造成管道堵塞；（3）易形成镶嵌结构，导致拉焦效果差，造成针状焦的质量降低。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种煤系针状焦的制备方法，以煤焦油或煤沥青为原料，以煤焦油轻质组分轻油或洗油为稀释剂，充分混合后，经过加热加压过滤和离心过滤，脱除煤焦油或煤沥青中的喹啉不溶物（QI），制取的净化原料在反应塔内以循环的方式进行缩聚，缩聚精料经加热炉加热后进焦化塔成焦，制得的生焦在煅烧炉中煅烧后得到针状焦产品。

[0010] 本发明是通过以下技术方案加以实现的，其特征在于包含以下过程：

[0011] 一种煤系针状焦的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

[0012] 1）将原料与稀释剂按照质量比1:1～10加入到搅拌釜中，搅拌均匀后，分离出溶剂不溶物；

[0013] 2）将步骤1）中分离溶剂不溶物后的混合液通过原料泵送入1#管式加热炉中加热，然后进入加压热过滤釜中；

[0014] 3）混合液经加热加压过滤釜中铺设的滤材层过滤，经由进气阀门向加热加压过滤釜注入惰性气体，加压，在惰性气体保护下对混合液进行热过滤；

[0015] 4）经步骤3）热过滤后的滤液，进入到离心机内，离心过滤，得到的净化原料送入到净化原料槽中；

[0016] 5）经步骤4）离心过滤后的净化原料由缩聚进料泵送入到1#管式加热炉中，加热后进反应塔采用循环方式进行缩聚；从反应塔顶部分逸出的组分经分馏罐分馏得到气体、轻油和重油，其中轻油作为稀释剂循环使用；

[0017] 6）经步骤5）采出的缩聚精料经加热炉进料泵抽出后注入水蒸气再送入2#管式加热炉加热，然后进入焦化塔焦化成焦，制得生焦；生成的焦化油气从焦化塔的塔顶逸出并进入反应塔中；

[0018] 7）经步骤6）制得的生焦送入到煅烧炉中，升温，煅烧，得到产品针状焦。

[0019] 进一步地，所述原料为煤焦油或煤沥青。

[0020] 进一步地，所述稀释剂为煤焦油轻质组分轻油或洗油。

[0021] 进一步地，所述加热加压过滤釜内的滤材层由硅藻土、膨胀珍珠岩或硅藻土与膨胀珍珠岩的混合物和不锈钢滤网组合而成，硅藻土与膨胀珍珠岩颗粒的粒度为70～400目，不锈钢滤网目数为300～700目，过滤层厚度为5～10厘米。

[0022] 进一步地，所述向加热加压过滤釜注入惰性气体为N2或Ar。

[0023] 进一步地，所述步骤2）中1#管式加热炉炉出口温度为100～200℃；两个加压热过滤釜交替进行混合液的加注和过滤，向加热加压过滤釜加压至0.2～2MPa。

[0024] 进一步地，所述离心机滤布的目数为800～1300目，离心机转速为1000～2000转/分。

[0025] 进一步地，所述步骤5）中缩聚精料采出与再循环物料的循环比为1:5，反应塔的操作温度为330～550℃，操作压力为1～3MPa，反应时间为6～20小时。

[0026] 进一步地，所述步骤6）中2#管式加热炉炉口温度为450～550℃，焦化过程中两个焦化塔交替操作，塔顶压力为0.5～3MPa，焦化时间为5～24小时。

[0027] 进一步地，所述步骤7）中煅烧炉以50～100℃/h的升温速度升到1250～1450℃，煅烧5～12小时。

[0028] 本发明与背景技术相比，具有以下优点：

[0029] （1）原料采用溶剂稀释后加压热过滤和离心过滤组合的预处理方法，制得精制净化沥青中喹啉不溶物（QI）含量小于0.15%。

[0030] （2）原料预处理后的收率比其他方法提高了10～20%。

[0031] （3）制备的针状焦热膨胀系数低。

[0032] （4）能够避免管道堵塞，物料反应均匀。