煤系針狀焦的工業化生產工藝的製作方法
2023-06-11 17:18:51
專利名稱：煤系針狀焦的工業化生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤系針狀焦的生產工藝，特別是涉及煤系針狀焦的工業化生產工藝。
背景技術：
針狀焦是生產高功率(HP)、超高功率(UHP)石墨電極的主要原料，分石油系針狀焦和煤系針狀焦。由於針狀焦具有良好的石墨化性能，用其生產的HP、UHP石墨電極具有優良的導電導熱性抗熱震性和抗氧化性，能夠滿足大容量電弧爐上承受高的電流密度，在急冷急熱狀態下有較高的機械強度等冶煉上質量要求，是普通焦生產的石墨電極在使用性能方面所無法比擬的。
由於石油加工趨向於輕質化深加工工藝方向發展，致使油系針狀焦原料減少，再加上石油價格居高不下等原因，促使了煤系針狀焦生產技術的發展。
煤系針狀焦是以煤煉焦副產品煤焦油瀝青為原料，經過原料預處理、延遲焦化和煅燒三個工藝過程生產。煤焦油瀝青主要成分是多環芳香族化合物，其中也含有一定量的喹啉不溶物(QI)，它不僅是煤焦油蒸餾時某些高分子樹脂狀物質受熱聚合生成的無定形碳，還有從煉焦爐炭化室隨煤氣帶來的煤粉和焦粉。加熱過程中它們附著在中間相小球體周圍，阻礙著球狀晶體的長大、融並。焦化後也不能得到纖維結構良好的針狀焦組織。因此，須對煤焦油瀝青原料進行預處理，首先除去其中對小球體生長有害的喹啉不溶物，然後再進行組分調製，獲得滿足針狀焦生產需要的原料，是原料預處理的目的，也是用煤焦油瀝青生產針狀焦的必要條件。
原料預處理方法主要有蒸餾法、離心法、溶劑法、改質法等。
(1)蒸餾法美國專利技術，用真空分離器從瀝青中分離出殘渣部分，包括分離喹啉不溶物，其技術核心是通過真空蒸餾切取一段適合於生產針狀焦的原料。工藝比較，針狀焦原料(精料)收率低。
(2)離心法美國專利技術，用離心機或過濾機等機械設備除去喹啉不溶物的方法，瀝青在適宜的溫度和粘度下進入離心機，離心機分離出去除了喹啉不溶物的離心液和富含QI的殘渣，離心液作為針狀焦的原料(精料)。此技術大大提高了針狀焦原料的收率，但針狀焦質量一般，工藝適中，投資大。
(3)溶劑法日本新日鐵化學公司申請的，如發明專利公開平成11-209113，公開了一種針狀焦的生產方法，由延遲焦化法製得的生焦經過二段或多段煅燒製得針狀焦；以及三菱化學公司申請的，如發明專利公開2003-183669公開了將去除喹啉不溶物的煤系重質油和石油系重質油進行混合，然後進行延遲焦化得針狀焦；發明專利公開平成10-316972公開了將含有喹啉不溶物0～7wt％、甲苯不溶物0～20wt％的瀝青經過熱處理使其喹啉不溶物的增加量為0.5～5wt％、甲苯不溶物的增加量為10～30wt％，然後使其與溶劑接觸，得到實際不含喹啉不溶物而且甲苯不溶物含量為0.5～10wt％的原料瀝青，進行焦化的技術。即用脂肪烴和芳香烴按一定比例製備成混合溶劑，以混合溶劑處理煤瀝青除去QI。日本溶劑法處理技術所得到的針狀焦原料(精料)收率高，針狀焦產品質量好，但工藝複雜、投資也高。
(4)改質法如冶金工業部鞍山焦化耐火材料設計研究院申請的86100675號中國專利，以及沿海化工(鞍山)有限公司申請的00125962號中國專利，將混合煤焦油系原料油送到特定閃蒸塔內，在一定溫度和真空度閃蒸出閃蒸油，閃蒸油進入專用聚合釜進行聚合，獲得針狀焦原料縮聚瀝青(精料)。此工藝針狀焦原料(精料)收率適中，工藝較簡單。
目前，生產裝置運行正常並生產出優質煤系針狀焦的只有溶劑法在日本實現了工業化生產。
另一方面，延遲焦化是生產針狀焦的關鍵工序，延遲焦化是引進石油針狀焦的生產工藝理念而來的，世界上工業化生產針狀焦的延遲焦化工藝採用變溫、變壓、高循環比技術，從而解決中間相小球溶並、增大及針狀焦「分子」的排列。煤系針狀焦工業化，世界上也僅僅在日本實現了工業化生產。我國尚無工業化生產的先例。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種煤系針狀焦的工業化生產工藝。該工藝通過兩段分凝、瀝青循環縮聚製得優質焦化原料，並且通過在結焦後期同時注入氮和不結焦油類進行焦化過程的最終加熱和拉焦，解決焦化過程中可能產生的二次喹啉不溶物問題和最終的拉焦問題，以利於工業化生產得到質量穩定可靠的煤系針狀焦產品。
本發明的煤系針狀焦的工業化生產工藝，包括如下步驟原料預處理，包括閃蒸、分凝、縮聚步驟，閃蒸後採用分步冷凝法將閃蒸油的全餾分進行兩次分段冷凝處理，得重、中、輕三段閃蒸油；採用改進的瀝青循環法將中段閃蒸油進行縮聚，得到縮聚瀝青；將縮聚瀝青和重段閃蒸油作為焦化原料，在氮氣存在的條件下進行延遲焦化，在結焦後期以氮注入不結焦油類進行焦化過程的最終加熱和拉焦；再進行高溫煅燒，製得煤系針狀焦。
根據本發明，所述的閃蒸原料可以是煤焦油瀝青。由於通常閃蒸用軟瀝青的性質由多種因素決定，如煉焦原料的配煤比、煉焦操作制度、焦油蒸餾工藝和操作制度等等有關，煤焦油或煤焦油瀝青所產軟瀝青的性質變化很大，難以取得有代表性的數據，因此最好將軟瀝青性質控制在，軟化點30～40℃，蒸餾試驗300℃前餾出量小於10vol％，密度(100℃)1.16～1.20g/cm3，康氏殘碳27～35wt％，粘度(140℃)10～40cP。
根據本發明，閃蒸步驟，採用了分步冷凝法將閃蒸油全餾分作兩次分凝處理，得到重、中、輕三段閃蒸油，形成了一個新的工藝流程。閃蒸條件為進入閃蒸加熱爐的軟瀝青溫度210～240℃，閃蒸加熱爐的軟瀝青出口溫度420～435℃，真空塔頂油汽溫度390～410℃，真空塔頂真空度88.0～93.3kPa(660～700mmHg)。
三段閃蒸油中，重閃蒸油溫度為375～395℃，中段閃蒸油溫度為360～380℃。選前兩段作針狀焦原料，重閃蒸油分子量大，直接作焦化原料，中段閃蒸油分子量相對較小，便再作縮聚處理，使其成長為較大分子後，再作焦化原料，第三段輕閃蒸油分子量相對最小，可用作炭黑原料油。
為了克服工業裝置中管式爐及反應釜內結渣的問題，在原料軟瀝青中還可以加入一定量的少量石油組分，與之混合後作為閃蒸原料，以進一步提高針狀焦質量。
根據本發明，縮聚步驟採用瀝青循環法，將中段閃蒸油縮聚成為分子量適宜的縮聚瀝青。縮聚條件為進入縮聚加熱爐的中段閃蒸油溫度350～370℃，縮聚加熱爐的循環縮聚瀝青出口溫度440～460℃，反應釜內溫度430～450℃，反應釜內壓力1.4～1.5MPa，循環縮聚瀝青的循環比[(縮聚加熱爐進料量-中段閃蒸油量)/中段閃蒸油量]12.0～14.0。
根據本發明，中段閃蒸油縮聚得到的縮聚瀝青和重閃蒸油作為焦化原料進行延遲焦化。優選焦化原料的喹啉不溶物為0～0.3％。優選焦化原料包括60～80∶20～40的縮聚瀝青和重閃蒸油。
焦化原料在炭化初期出現中間相小球體，在進一步加熱炭化過程中，中間相小球體經過成長，合併並且形成光學性各向異性的纖維狀結構。在焦化原料確定以後，加熱炭化熱處理條件十分重要。在熱處理過程中選擇合適的氣氛對生成的中間小球體的數量、質量，抑制鑲嵌狀結構和小球狀結構的產生，儘可能多的產生可形成的纖維狀結構的各向異性流態狀結構就顯得十分重要。
本發明的延遲焦化條件為焦化原料量12～16噸/小時，焦化塔進料溫度480～500℃，進料時間16～20小時，塔頂壓力0.25～0.45MPa。
本發明的延遲焦化工藝在焦化過程中注氮，使其在進料過程中可控制中間相小球體形成的數量和質量並為其成長、融並創造可控的惰性氣體氛圍，抑制二次喹啉不溶物的產生。優選在焦化加熱爐管處注入N2。優選N2注入量為原料量的3～5wt％，N2純度大於99.5％，壓力為2.5～3.0MPa。
在結焦後期，以氮氣注入不結焦油類進行針狀焦焦化過程的最終加熱和拉焦。不結焦油類優選洗油、脫酚中油，注入點在焦化原料進料泵前，而且其注入量為8～15噸/小時，注入時間8～12小時。
本發明的針狀焦的工業化生產工藝，由於在閃蒸階段，採用分段冷凝法，得到重、中、輕三段閃蒸油。其中，選前兩段作針狀焦原料，重閃蒸油分子量大，直接作焦化原料，中段閃蒸油分子量相對較小，便再作縮聚處理，使其成長為較大分子後，再作焦化原料，第三段輕閃蒸油分子量相對最小，便棄之不用(作其他用途)，如此，優中選優，使用於焦化原料的油料均為分子量分布較窄，分子量適中，也很均勻，是極為適合合成機理要求的優質原料，使其在焦化過程中易於生成大的小球體，經融並與炭化後生成明顯流動態纖維狀紋理的優質針狀焦。
另外，在焦化過程中注氮不僅控制中間相小球體形成的數量和質量並為其成長，融並創造可控的惰性氣體氛圍，同時能起到阻止二次喹啉不溶物的生成和防止加熱爐管結焦現象的產生。而且加熱爐注氮後可取消注汽或大幅度減少注汽量，從而減少外排高濃度含油含酚廢水。
本發明的煤系針狀焦工業化生產工藝，通過兩段分凝、瀝青循環縮聚製得優質焦化原料，在氮氣存在的條件下進行延遲焦化，並且通過在結焦後期同時注入氮和不結焦油類進行焦化過程的最終加熱和拉焦，解決了焦化過程中可能產生的二次喹啉不溶物問題和最終的拉焦問題，有利於工業化生產得到質量穩定可靠的煤系針狀焦產品。
以下附圖用以較詳細介紹本發明的較佳實施例，但其並不構成對本發明的任何限制，在不脫離本發明構思的情況下，還可以有更多其他變化的等效實施例和附圖。
圖1是本發明的工業化生產針狀焦的工藝流程示意圖。
圖2是本發明的原料預處理過程示意圖。
圖3是本發明的延遲焦化過程示意圖。
圖4是本發明的煅燒工藝過程示意圖。
附圖標記說明1A-1 分凝器1A-2 分凝器1B-1 分凝器1B-2 分凝器2 加熱爐3 閃蒸塔
4 汽化冷凝冷卻器5 氣液分離器6 排氣洗淨塔7 真空緩衝槽8 閃蒸蒸汽發生器11液封槽A12液封槽B13液封槽C14重閃蒸油冷卻器15中段閃蒸油冷卻器16輕閃蒸油冷卻器17油氣冷卻器18循環洗油冷卻器19閃蒸原料泵20重閃蒸油泵21輕閃蒸油泵22縮聚原料泵23洗油循環泵24真空泵25縮聚加熱爐26縮聚反應釜A、B28縮聚蒸汽發生器29油水分離器30縮聚瀝青冷卻器31縮聚油氣冷凝冷卻器32縮聚循環泵33縮聚瀝青泵34縮聚輕油泵35分餾塔36加熱爐
37 焦化塔A、B38 蒸汽發生器39 廢氣分離器40 火炬塔41 回流槽42 冷凝液槽43 原料瀝青換熱器44 分餾塔凝縮器45 輕油冷卻器46 鍋爐給水預熱器47 重油冷卻器48 焦化原料泵49 重油泵50 加熱爐進料泵51 輕油泵52 回流泵53 分離器油泵54 冷凝液泵55 烯焦油56 四通閥100軟瀝青槽101高溫瀝青槽102中段閃蒸油槽103重閃蒸油槽104輕閃蒸油槽105循環洗油槽106縮聚瀝青槽107縮聚輕油槽108原料瀝青中間槽
具體實施例方式
下面通過具體實施例，較為詳細地介紹本發明。
本發明的針狀焦的工業化生產中，主要還是採用原料預處理和延遲焦化裝置的通用設備，其中主要設備，如閃蒸加熱爐2，可採用水平管立式箱形爐，該爐型適用於粘度較大的軟瀝青物料，操作溫度高的工藝條件，也可以用焦油蒸餾用的圓筒爐。其中優選採用立管式圓筒爐，該爐對流段設有過熱蒸汽加熱管。
閃蒸塔3，下部為錐形底，頂部設有折流板。還可使用在其上面加幾層除沫網的除沫網塔，也可以於其上增加幾層塔盤作為分餾塔使用。
分凝器，分步冷凝閃蒸塔頂出來的閃蒸油汽，得到三種閃蒸油組分，其型式為浮頭式換熱器，用軟瀝青或焦油換熱(走管程)，殼程為油汽，前段為重閃蒸油分凝器1A-1、1A-2，後段為中段閃蒸油分凝器1B-1、1B-2，兩段分別用分凝器的軟瀝青或焦油旁通管上的自控儀表控制其冷凝量。
縮聚加熱爐25，型式為水平管方箱爐，由於縮聚反應供熱是採用瀝青循環方式，則進入加熱爐25的物料是軟化點35℃左右的縮聚瀝青，加入的縮聚原料，僅佔1/14量，則管內物料的汽化量僅約0.1％，又是在操作壓力1.51MPa，爐出口溫度440～460℃條件下操作，而且爐管內不宜注水防止結焦，為了預防爐管結焦，選用這一爐型較合適。
縮聚反應釜26A、26B，材質為304不鏽鋼，兩臺串聯操作最高操作壓力為1.5MPa，最高操作溫度為450℃，用縮聚瀝青循環供熱，釜頂內部設有入料分配管和軸向攪拌器，下部為錐形底，攪拌器轉速為23rpm。
圖1是本發明的煤系針狀焦的工業化生產工藝流程示意圖。該流程包括如下步驟原料預處理，包括閃蒸、前段分凝、後段分凝和縮聚步驟，閃蒸步驟後分出高溫瀝青和閃蒸油氣，閃蒸油氣採用分步冷凝法進行兩次分段冷凝處理，得到重、中、輕三段閃蒸油，高溫瀝青直接進入高溫瀝青槽101；採用改進的瀝青循環法縮聚步驟將中段閃蒸油進行縮聚，得到縮聚瀝青；將縮聚瀝青和重段閃蒸油作為焦化原料，進入延遲焦化步驟，在氮氣存在的條件下進行延遲焦化；
在延遲焦化步驟得到的焦化原料再進入煅燒步驟，進行高溫煅燒，製得煤系針狀焦。
實施例1採用的原料為軟瀝青，其軟化點30～40℃，蒸餾試驗300℃前餾出量小於10vol％，密度(100℃)1.16～1.20g/cm3，康氏殘碳27～35wt％，粘度(140℃)10～40cP。
圖2是本發明的原料預處理過程流程示意圖。在閃蒸系統中，來自油庫軟瀝青槽100的軟瀝青經閃蒸原料泵19升壓，用流量調節器控制流量，然後送入分凝器1A-1、1A-2，在此與真空閃蒸塔3的塔頂出來的閃蒸油汽換熱升溫；然後進入閃蒸加熱爐2，進入閃蒸加熱爐的軟瀝青溫度為210～240℃，在此，首先進入上部對流段爐管加熱，再進入輻射段爐管，同時由注水泵從鍋爐給水槽送水入對流段水蒸汽爐管加熱汽化後，注入輻射段爐管與軟瀝青混合一起加熱升溫，此時由於注入水蒸汽，爐管內物料流速增加，可以防止爐管結焦。物料經加熱爐出口溫度調節儀表與加熱用煤氣量串級調節使達到規定的爐出口溫度420～435℃，然後進入真空閃蒸塔3。
出閃蒸加熱爐2的軟瀝青溫度420～435℃，在塔頂真空度為88.0～93.3kPa(660-700mmHg)，閃蒸塔3內，物料分離為溫度390～410℃的閃蒸油汽和溫度為360～380℃的高溫瀝青液體兩部分，閃蒸頂油汽自塔頂逸出，進入分凝器1A-1、1A-2，分離出溫度為375～395℃的重閃蒸油，再進入分凝器1B-1、1B-2，經氣液分離器5後分離出溫度為360～380℃的中段閃蒸油，其流量分別於軟瀝青旁通管上設有的自控儀表用軟瀝青的進入量來調控；然後，分離出中段閃蒸油後的油汽再進入汽化冷凝冷卻器4，得到輕閃蒸油，並自流入輕閃蒸油槽105；未冷凝的水蒸汽、低沸點油汽和不凝氣體進入汽化冷凝冷卻器4的上段，在此用循環水冷卻，其下部冷凝液自流入油水分離器，分離後的輕油自流入輕閃蒸油槽104，酚水排出車間外，不凝氣體進入排氣洗淨塔6，在此用循環清洗油噴灑洗淨後，再經真空緩衝器7、真空泵24排入大氣。在真空泵吸入管與壓出管之間設有真空度自控儀表，以穩定閃蒸塔頂真空度。由分凝器1A-1、1A-2分離出的重閃蒸油自流入重閃蒸油液封槽11(A)、蒸汽發生器8、重閃蒸油冷卻器14，再自流入重閃蒸油槽103；由閃蒸油分凝器1B-1、1B-2分離出的中段閃蒸油，自流經中段閃蒸油液封槽12(B)進入縮聚原料泵22，也可以在中段閃蒸油液封槽12(B)滿流進入中段閃蒸油槽102或者自流入油庫。
閃蒸油的三段餾分指標如表1所示。
表1
在加壓縮聚系統中，如圖2所示，中段閃蒸油液封槽12(B)的熱中段閃蒸油經縮聚原料泵22升壓，用流量調節儀表控制流量，然後送入原料混合器，在此與縮聚瀝青混合，經過縮聚瀝青循環泵32進入縮聚加熱爐25，進入縮聚加熱爐25的中段閃蒸油的溫度為350～370℃，在此經對流段與輻射段加熱，使之達到規定的爐出口溫度440～460℃，出口溫度用溫度調節儀表控制，與加熱用煤氣量串級調節，然後進入反應釜26A、26B。
兩個反應釜(26A、26B)串聯(或並聯)操作，帶有可調速的攪拌器，在此，在1.5MPa操作壓力、430℃溫度和時間為4～6小時條件下進行縮聚反應，用縮聚瀝青循環泵32循環操作，其循環比[(縮聚加熱爐進料量-中段閃蒸油量)/中段閃蒸油量]為14。在此路線中，於原料混合器前加入由縮聚原料泵22來的溫度為350～370℃的中段閃蒸油原料。產品的切取是於泵壓出管上分出一支管，此管上設有一流量自控儀表，用反應釜內液面調節控制其流量，然後進入縮聚蒸汽發生器28及縮聚瀝青冷卻器30冷卻，得溫度為440～460℃的縮聚瀝青成品，冷卻後送入縮聚瀝青槽106待用，用縮聚瀝青泵33送去作焦化原料。
反應釜頂油汽自釜頂逸出，經壓力自控儀表，再經減壓閥進入反應釜頂縮聚油氣冷凝冷卻器31，其冷凝液自流入油水分離器29，在此分離為輕油和酚水，前者自流入縮聚輕油槽107，或由縮聚輕油泵送到油庫，後者自流去車間外。
反應釜頂冷凝冷卻器31逸出的不凝縮聚尾氣，引入煤氣總管用作燃料氣或者引入加熱爐燒掉，其流量用就地流量表測量。
在縮聚反應釜26A、26B內設有入料分配管組，使物料均勻分配於釜上層液面，然後向下流動，達到均勻反應的目的；在反應釜內設有攪拌器和構件，使物料能與上層平面方向攪拌均勻，再均勻流向下層；反應釜底設計為錐形，使釜底物料能順利流向中心，再向下流出釜外，以防止底部出口結渣；反應釜底縮聚瀝青是由縮聚瀝青循環泵32的壓出分管送入蒸汽發生器，在此於泵的壓力下，在約180℃換熱介質中迅速冷卻，儘快停止反應，以防堵管和堵設備。這種改進都是針對工業裝置中出現的問題，通過改進有效地提高了縮聚瀝青質量，並保證工藝可靠運行。
圖3是本發明的延遲焦化過程示意圖。在焦化過程中，如圖3所示，在原料瀝青中間槽108中待用的，按70∶30比例混合的前述中段閃蒸油縮聚得到的縮聚瀝青和重閃蒸油的混合物作為焦化原料，在焦化原料換熱器43換熱後進入分餾塔35的下部與焦化塔37A、37B來的高溫油氣進行熱交換及與循環油混合從塔底由加熱爐進料泵50送往加熱爐36，加熱爐入口溫度為272℃，加熱至480～500℃後經四通閥56進入焦化塔37，進料時間約16～20小時，進料量約12～16噸/小時。焦化塔設有兩臺(37A、37B)交替工作，一個塔進料，一個塔進行吹蒸汽、冷焦、水力切焦、試壓、預熱等操作。總進料24～32小時後切換，焦化原料在焦化塔37內進行反應生成生焦和油氣，焦化塔頂油氣溫度466℃，焦化塔頂壓力0.25～0.45MPa，生焦在塔內經吹汽、水冷用高壓水切焦後放入焦坑109，通過皮帶通廊去煅燒。油氣進入分餾塔35，分餾塔頂溫度172℃，分餾塔頂壓力0.25MPa，切換出焦化輕油、焦化重油、塔頂油，在分餾塔35下部進塔高溫油氣與焦化原料熱交換後一部分循環油和焦化原料混合為塔底混合油供加熱爐進料泵50，循環比為0.6～0.84。焦粉和水在澄清池內進行分離，水送入儲槽循環使用，焦沫返回焦坑109；空塔預熱和吹蒸汽及應急放散產生的油氣進入排汙系統，進行降溫、除油，油回收後利用，多餘工藝廢水送汙水處理裝置處理。
在針狀焦的加熱爐36中注入適量氮氣，氮氣可由變壓吸附制氮裝置或空分裝置提供，氮氣直接注入加熱爐管回彎頭處或經加熱爐對流段預熱後注入，位置可按加熱爐的結構和爐管排列方式確定。通常可在加熱爐管處單點或多點注入。優選在加熱爐36中的爐管回彎頭注入，其量按原料量的3～5％，氮氣純度＞99.5％，壓力為2.5～3.0MPa。氮氣在進料過程中可控制中間相小球體形成的數量和質量並為其成長，融並創造可控的惰性氣體氛圍，在結焦後期，停止焦化原料進料後，在焦化原料進料泵48前的進口處以注入氮氣和不結焦油類，並以注入量為8～15噸/小時，注入時間為8～12小時，進行針狀焦焦化過程的最終加熱和拉焦。
煅燒過程按照常規流程進行，如圖4所示，延遲焦化來的生焦用皮帶輸送機送入生焦脫水倉，進行脫水、分級，大塊的生焦用破碎機破碎篩分，按粒度分別進入料倉，根據工藝要求分為＜15mm、15～75mm，＞75mm的生焦破碎篩分後入倉。各倉按不同比例同時放料，送入迴轉窯，為防止鐵鏽汙染產品，在皮帶機上安裝電磁鐵除鐵裝置。生焦在迴轉窯內經預熱段、揮發段、高溫段處理後，針狀焦生焦含有部分揮發份基本全部逸出燃燒，迴轉窯高溫煅燒段溫度高達1450℃，經高溫煅燒炭環支鏈斷裂，分子進一步整合、排列，層間距更加緊密，真密度值從1.4提高到＞2.13或更高，高溫焦碳經冷卻窯冷卻，根據標準分級後，經皮帶傳送至成品倉；生焦在迴轉窯內停留時間為53.8分鐘。煅燒產生的高溫煙氣進入燃燒室，在此煙氣中未完全燃燒的揮發份充分燃燒，避免有害氣體排放。
根據實施例1所得到的針狀焦的指標與其他針狀焦產品進行比較，其結果見表2。
表2
從表2中可以看出，得到的針狀焦產品與日本新日化的針狀焦比較達到了同樣的針狀焦標準。由於我國尚無工業化生產裝置，因此無針狀焦的工業化產品可比較。
採用本發明的通過兩段分凝、瀝青循環縮聚製得優質焦化原料，在氮氣存在的條件下進行延遲焦化，並且通過在結焦後期同時注入氮和不結焦油類進行焦化過程的最終加熱和拉焦的針狀焦工業化生產方法，可以在工業生產裝置中製得質量穩定可靠的針狀焦產品，不僅可以滿足年產五萬噸的需要，還可以大量減少外排高濃度含油含酚廢水。
雖然以上通過具體實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但不限於這些實施例，在不脫離本發明的構思的條件下，還可以有其他更多變化的等效實施例，而本發明的範圍由所附的權利要求書的範圍確定。
權利要求
1.煤系針狀焦的工業化生產工藝，包括如下步驟原料預處理，包括閃蒸、分凝、縮聚步驟，閃蒸後採用分步冷凝法將閃蒸油的全餾分進行兩次分段冷凝處理，得到重、中、輕三段閃蒸油；採用改進的瀝青循環法將中段閃蒸油進行縮聚，得到縮聚瀝青；將縮聚瀝青和重閃蒸油作為焦化原料，在氮氣存在的條件下進行延遲焦化，在結焦後期以N2注入不結焦油類進行針狀焦焦化過程的最終加熱和拉焦；再經高溫煅燒，製得煤系針狀焦。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的原料是煤焦油瀝青。
3.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於，所述的煤焦油瀝青是軟瀝青，其軟化點30～40℃，蒸餾試驗300℃前餾出量小於10vol％，密度(100℃)1.16～1.20g/cm3，康氏殘碳27～35wt％，粘度(140℃)10～40cP。
4.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於，所述的煤焦油瀝青是軟瀝青加入一定量的石油組分配製的原料。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的閃蒸條件為進入閃蒸加熱爐的軟瀝青溫度210～240℃，閃蒸加熱爐的軟瀝青出口溫度420～435℃，真空塔頂油汽溫度390～410℃，真空塔頂真空度88.0～93.33kPa(660～700mmHg)。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的閃蒸後分凝的重閃蒸油溫度為375～395℃。
7.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的閃蒸後分凝的中段閃蒸油溫度為360～380℃。
8.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的縮聚條件為進入縮聚加熱爐的中段閃蒸油溫度350～370℃，縮聚加熱爐的循環縮聚瀝青出口溫度440～460℃，反應釜內溫度430～450℃，反應釜內壓力1.4～1.5MPa，循環縮聚瀝青的循環比[(縮聚加熱爐進料量-中段閃蒸油量)/中段閃蒸油量]12.0～14.0。
9.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述的焦化原料包括60～80∶20～40的縮聚瀝青和重閃蒸油。
10.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，N2在焦化加熱爐管處注入。
11.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，N2注入量為原料量的3～5wt％，N2純度大於99.5％，壓力為2.5～3.0MPa。
12.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，焦化條件為焦化原料量12～16噸/小時，焦化塔進料溫度480～500℃，進料時間16～20小時，塔頂壓力0.25～0.45MPa，結焦後期在焦化原料進料泵前注入不結焦油的注入量8～15噸/小時，注入時間8～12小時。
全文摘要
煤系針狀焦的工業化生產工藝，通過將煤焦油瀝青，經真空閃蒸後的閃蒸油全餾分採用分步冷凝法進行分段冷凝，得到重、中、輕三段餾分；採用改進的瀝青循環法將中段閃蒸油進行縮聚反應得到縮聚瀝青；將縮聚瀝青和重閃蒸油在氮氣存在的條件下進行延遲焦化處理，在結焦後期以N
文檔編號C10B57/00GK1944578SQ200610116950
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月9日 優先權日2006年10月9日
發明者吳連生, 戴惠筠, 劉光武, 李玉才, 辛文亮, 黃明光, 何雲, 孫愛明, 蘇久明, 陸東武 申請人:山西宏特煤化工有限公司