针状焦集约化技术的开发

介 ：徐 东升 （１９７１一），男 ，高 级 工 程 师
２
燃 料 。 ｊ二
Ｆｕｅｌ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
Ｊｕｌｙ．２０１２ Ｖｅ１．４３ Ｎｏ．４
图 １为 昆钢针 状焦 集约化 原料链 技术 ，根 据煤 沥 青 的 化 学 组 成 调 节 芳 香 化 度 ＢＭＣＩ。 按 物 化 性 质 ，可梯 度 利用 原料 ， 同时布 局生 产 美 国 Ｃｙｔｅｃ公 司 、Ｅｌ本 Ｐｅｔｏｃａ材料 公 司 、沙 特 Ｋｕｒｃｈａ公 司 、上 海东 岛碳 素化 工公 司 的沥青 基碳纤 维原 料 以及 高 软 化 点的耐 火材 料黏 结剂 、高 温耐 火材料 【１ｊ。
２．Ｄｅｐａ￣ｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＥＣＵＳＴ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ｓｕｐｅｒｄｕｔｙ ｃａｐａｃｉｔｏｒ，ｌｉｔｈｉ— ｕｍ ｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｉｔｓ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｆｅｒｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｔｏ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒ— ｍａｎｃｅ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｓｃｉｅｎｔｉｆ ｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅ－ ｆｉｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｍｉｎｉｍｕｍ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ，ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ，ｓｏｌｖｅｎｔ ｏｉｌ
ａｎｄ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｂｉｎｄｅｒ ａｆｔｅｒ ｒｅｆ ｉｎｉｎｇ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｌｉｎｅｓ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｂａｓｅｄ ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ．Ｔｈｅ ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ，ｇａｓｏｌｉｎｅ，ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｄｕｔｙ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒ—
昆钢 煤焦 化公 司根 据西 南地 区 的需 求 和企 业 的 规 划 ，在 集 约化 产 品链 的技术 中除 了研 究碳 纤 维 、 高温黏 结剂 原料外 ，还 依据 煤 沥青针 状焦 热裂 解馏 分 的性 质 ，催 化 改性形 成柴 油替 代 品 ，油 品性 质见 表 １
表 ｌ 催 化 改 性 前 后 的 油 品性 质
溶 剂 Ａ 煤 沥 青 溶剂 Ｂ 溶剂 Ｃ
溶 剂循 环 使用
过催化 剂 的灵 活装卸 ，局 域 网 串联 控制 。可 使延 迟
焦化 装置 兼有 部分催 化裂 化 的功能 。可扩大 生产 容
量 ，根据 市场需 求调 节产 品链 ，形 成设 备 的集约 化
布局 。
研究 显示 ，煤 沥青 中间相 炭微 球 的电磁 感应 设
２０１２年 ７月
Ｆｕｅ燃ｌ＆ Ｃ料ｈｅｍ与ｉｃａｌ化 Ｐｒｏ工ｃｅｓ ｓｅｓ
１
第 ４３卷 第 ４期
· 综 述 与 专 论 ·
针 状焦 集 约化 技 术 的开发
徐东 升 张丕 祥 尹 思聪 胡 永 周 霞萍 （１．云 南 昆明煤 焦 化有 限公 司 ，安宁 ６５０３０２； ２．华东理 工大 学 能源化 工 系，上 海 ２００２３７）
１ 集 约 化 的 原 料链 技 术
煤 沥青 是煤 焦 油 蒸馏 提 取 轻油 、酚油 、萘 油 、 洗 油 和 蒽 油 后 的残 留物 ， 成 分 复 杂 ，分 子 量 为
１５０～３０ ０００，元 素组 成 中 ，Ｃ为 ９２％～９３％ ．Ｈ 为 ３．５％～４．５％，其余 为 Ｎ、０、Ｓ，不 能 直接 作 为煤 系 针 状焦 的原料 ，要 通过 脱 晶蒽油 等溶剂 配 置成软 沥 青 ，精 制后才 能 达到要 求 。宝钢 等公 司采用 液蒽一 咔唑高 温结 晶法 ，不但 获取 了高 附加值 的 咔唑等 产 品 ，还 满 足 了蒽 油 作 为针 状 焦原 料 与溶 剂 的要 求 ． 体 现 了集约 化原料 链 的优势 。鞍 钢 、宏 特化 工等 具 有 煤 焦 油 生 产 粗 蒽 工 艺 的企 业 ，利 用 集 约 化 原 料 链 ，选 择脱 晶蒽 油作 为软 沥青调 制溶 剂 。但精制 后 的软沥 青若 仅满 足针状 焦 的净化 、调 制要求 ．则 沥 青原料 的利 用率 比较低 。
２ 集约 化 的设 备 链 技 术
面对我 国 富煤 缺 油的资 源状况 ，利 用石 油热 加 工 的延 迟焦 化工 艺装 置 ，通 过重 油 、渣油 、石油 沥 青 在 ５００～５０５ｃｃ高 温 进 行 深 度 热 裂 解 反 应 ，将 渣 油 、石油沥 青制 成气 体 、汽 油 、柴油 、蜡油 和针 状 焦 。前 已述 及 ，该油 系延迟 焦 化设备 ，也 可 以生 产 具 有 煤焦油 、石 油共 炭化性 质 的溶剂 馏分 油 、替 代 柴油 、针 状焦 等 。针 对石 油化 工延迟 焦化 后 ，塔 内 焦炭 要通 过设 井架 ，用 高压水 进行 出焦 、或者半 井 架水 力 出焦 、无井架 水力 出焦 的环 境条 件及水 处 理 量 大 的不 足 ，又发展 了微 型切 割器 的 出焦技术 ，集 约化 的设 备链 技术 ，使得 煤沥 青及 石油 沥青 的延 迟 焦 化 发 展 更 为 迅 速 。
针状 焦集 约化 的产 品链技 术 ，关 系到下 游产 品 的开 发 ，附加值 的提高 ，并 可带动 其他 行业 产 品的 优化 。降低整 体生 产成本 。例 如将 煤 系针状 焦产 品 用 于锂离 子 电极 等新 能 源产 品 ，防止针 状焦 产 品仅 作 为 电炉 炼钢 的 电极 ：将 针 状焦 的煤 沥青原 料 分级 利用 ，部 分用 于 中间相炭 微球 的制 备 ，作 为 医用 材 料 ．环境 材料 等 。
备 ，可 以用 于 针状 焦 的制 备 工艺 Ｉ －７１．沥 青 碳 纤 维
的拉 丝 工 艺 及 装 置 可 以通 过 静 电 纺 织 设 备 规 模 化
［８－９ｌ
。
由此 形 成 的针 状 焦 产 品 链 将 扩 大 到 碳 素 、纺
织 、材料 等 多行业 。
３ 集 约 化 的 产 品 链 技 术
集 约化 生产 技术是 指依 靠科 技进 步和先 进 的管 理方法 ，提 高生 产力各 要 素 ，改 善生 产力组 织 ，开 发新 的生产 能力 ，提 高经 济效益 的过 程 。
煤 系针 状焦 以煤 沥青 为主要 原料 ．将 占煤 焦油 量 ５０％～６０％的煤 沥 青 制成 针 状焦 。随 着 世界 冶 金 产业 结构 的变化 ．电炉炼 钢 、高功率 电极 等对 针状 焦需 求递增 ，是 针状 焦集 约化技 术发 展 的基础 。
去 延 迟 焦 化
图 １ 昆钢 针 状 焦 集 约 化 的 原料 链 示 意 图
煤 系 针状 焦 通 过 软 沥青 裂解 和缩 合 ．产 生 气 体 、馏 分油 、各 向异性 沥青 的过 程 中 。重质 芳香 烃 是 生成 针状 焦 的必要 条件 ，而实 际上 溶剂法 生产 针 状 焦 ，除 了蒽油 等苯类 溶剂 外 ，还要 配 比烷 烃 、烯 烃 等脂 肪族 类溶 剂 ，因此按 重质 芳香 烃与脂 肪 烃的 多重 反应原 理 ．先缩 合 的带 杂质 的大 分子煤 沥青 可 以作 为高温 建材 原料 。通过 重 力离心 原理 （比重调 节器 ）分 出 的重相可 以作 为碳 纤维 的原料 ，轻 相 闪 蒸 出溶剂后 可作 为针 状焦 原料 。延迟 焦化 伴生 的热 裂 化油 ．既可 以作 为循环 溶剂 油 ，也可 以作 为优质 炭 黑 原 料 油 ，部 分代 替 乙烯 焦 油 ［２－３］，或 者 成 为混 合 溶 剂 油 。替 代 柴 油ｌ４ ，这 显 然 优 于煤 沥 青 原料 仅 生产 针状 焦单一 产 品的工艺 方案 。
石 油 延 迟 焦 化 装 置与 催 化 裂 化 装 置 有 相 似 之 处 ，在允 许 的温度 、压 力等操 作指 标下 ，除 了在后 序加 氢过 程通 过烷 基化 反应形 成替 代石 油 品外 ，通
４ 结 语
针状 焦 的原料 、设 备 、产 品集约 化技 术是 相辅 相 成 的 ，结 合理论 模拟 等手 段 ，建立 有交 互作 用 的 集 总动力 学 ，研 究 开发 煤一石 油 系 针状 焦 及 衍 生 品 的集 约化 技 术 ，能 推 动 科 技 进 步 ，完 善 工 艺 及 管 理 。提高企 业 经济效 益 。
ｂｏｎ ａｒｅ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｌｉｎｅｓ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｂａｓｅｄ ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎｅｅｄｌｅ ｃｏｋｅ Ｃａｒｂｏｎ ｆ ｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ
参 考 文 献
［ＩＩ张 雪 松 ，程 瑛 ，水 恒 福 ．镁 碳 砖 用 中 间相 沥 青 一酚 醛 树 脂 结 合 剂 的 研 制 『Ｊ］．耐 火 材 料 ，２００７，４１（４）：２７１—２７３．
【２】赵 雪 飞，高 丽 娟 ，赖 仕 全 ，等 ．我 国 煤 系 针 状 焦 的研 究 及 生 产 状 况
【２】Ｈｉｄｅｙｕｋｉ ｙａｍａｏｋａ， Ｓｈｉｎｉｃｈｉ ｓｕｙａｍａ． Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃｏｋｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｆｔｅｒ Ｇａｓｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ＲｅａｃｔｉｏｎⅡ】．ＩＳＵ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００３，４３ （３）：３３８－３４７．
得 针状 焦 、碳 纤 维 、溶 剂油 、耐 火 材 料 黏 结 剂 为 主 要 产 品 线 ；石 油 系 针 状 焦 的 集 约 化 技 术 以 针状 焦 、汽柴 油 、超