石油针状焦生产工艺
关于沥青针状焦的生产
山西大土河焦化有限责任公司化工厂关于沥青针状焦的生产工艺及市场调查报告 2010年3月1日一、煤系针状焦的用途及生产工艺何为煤系针状焦及针状焦的特性和用途1）精制的煤沥青，经过延迟焦化和煅烧而制得的层状结构明显的各向异性焦炭，外观具有金属光泽，导电和导热性能好，粉碎后呈细小的针状颗粒，因而得名针状焦，针状焦主要用于制造超高功率石墨电极和特种碳素制品。
针状焦是20世纪70年代碳素材料中大力发展的一个优质碳种，主要用于生产电炉炼钢用高功率、超高功率石墨电极，石墨电极分普通电极、高功率电极和超高功率电极，在原子反应堆中用作高能中子减速材料，也用于火箭技术中。
根据原料各线的不同，针状焦的生产分油系和煤系两种。
目前国际上的油系针状焦只有美、英、日等少数国家掌握着生产技术，煤系针状焦只有日本一家能生产。
而全世界大体上年生产针状焦120万吨左右，全部为上述几个国家所垄断，我国年需要大体40万吨左右，长期以来一直依赖进口，严重地影响了我国碳素工业的发展。
对此,我国从“六五”期间起将针状焦列为国家重点科技攻关项目，80多年来，先后建成了几套针状焦装臵，但均属工业性试验的性质。
2）随着超高功率电炉钢生产的发生，必然促进超高功率电极的生产，而针状焦就是制造超高功率电极的骨料。
针状焦具有各向异性，热膨胀系数小，比电阻小，含杂质少等优点，因此由针状焦制造的超高功率电极，必然具有电阻率小，热膨胀系数小，而热冲击性强，机械强度高，抗氧化性能好、消耗低等优点。
与普通电极炼钢相比，冶炼时间可缩短到三分之一，吨钢电耗可减少一半，生产能力可增加1.3倍。
二、煤系针状焦的生产工艺针状焦的生产工艺包括原料预处理、延迟焦化和煅烧工序。
1）原料预处理：原料预处理的目的是除去原料中的一次喹啉等杂质，调制相对分子质量分布适宜，制取适合于生产针状焦的精制沥青。
预处理的方法有加氢法、热聚合法和溶剂法等。
加氢法对去除杂原子和调制适宜时的相对分子质量分布比较有效。
催化油浆生产针状焦技术方案
催化油浆生产针状焦技术方案摘要：分析针状焦成焦机理和产品特点，结合公司生产情况，提出生产针状焦所需的原料来源及生产方案。
关键词：催化油浆，针状焦，技术方案1 前言重油催化裂化是国内石油加工企业重要的二次加工工艺，催化原料变重使装置结焦和结垢，不能正常运行，而外甩油浆是解决这一矛盾、维持装置热平衡的办法，从而被许多炼油厂采用。
随着原料不断重质化，油浆的产量也将进一步增加。
目前，国内的催化油浆一般作为廉价的重质燃料油出厂。
油浆中含有30%～50%的饱和烃，这部分饱和烃又是优质的催化裂化原料；同时油浆中的芳烃达50％以上，芳烃是一种极有价值的化工产品，能够进一步深加工生产附加值较高的产品，产品用途广泛，市场前景广阔。
因此催化油浆作为廉价的重质燃料油烧掉非常可惜，对其开发利用将会给炼油企业带来良好的经济效益。
石油针状焦是上世纪7O年代大力发展的优质焦种。
由于它具有高结晶度、高强度、高石墨化、低热膨胀、低烧蚀等特点，广泛地用做冶金工业中超高功率石墨电极的原料。
用石油针状焦制成的超高功率电极，可以明显地提高炼钢效率，使得炼钢时间缩短一半，能耗降低30%，电极损耗减少29%，减少环境污染。
国外针状焦已经具有相当成熟的工艺，相关技术均以专利形式出现，生产技术受到严格保密。
其中油系针状焦以美国为主，煤系针状焦以日本为主，中国的针状焦90%都依赖进口。
1995年11月，锦州石化公司采用石科院自主开发的石油系针状焦生产技术，建成投产100kt/a（原料）石油系针状焦生产装置，生产出合格的针状焦，结束了我国针状焦不能连续生产的历史。
近年来，超高功率电炉炼钢飞速发展，使得国际市场针状焦趋于紧俏，同时，我国针状焦需求量也不断扩大，截止2021 年底，国内针状焦需求量约400kt，由于国内缺乏生产能力，进口针状焦价格完全控制在发达国家手中，近 4 年时间，我国进口针状焦价格上涨近4 倍，特别是金融危机以来，大多数化工产品价格大幅下滑，但针状焦的价格却持续上升。
针状焦生产技术
针状焦生产技术针状焦生产技术一、概述针状焦是20世纪70年代大力发展的一种优质炭素原料，外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，表面呈明显的细长针状或纤维状的纹理走向，有润滑感，内部孔大而少，略呈椭圆形，因其外观具有明显的纤维状或针状纹理结构，故称为针状焦（Needle Coke）。
针状焦具有低热膨胀系数、低孔隙度、低硫、低灰分、低金属含量、高导电率及易石墨化等一系列优点。
由针状焦制成的石墨制品具有高密度、高强度、高纯度、高结晶度、高导电导热性、低热膨胀系数、低烧蚀性等特点，在国防和冶金工业中得到广泛的应用，其中冶金工业中的用量最大。
在冶金工业中，用针状焦制成的超高功率石墨电极（UHP）可以明显提高冶炼效率，降低电耗和原材料消耗，减少环境污染。
针状焦根据原料的不同可以分为石油系针状焦和煤系针状焦。
生产石油系针状焦的主要原料是催化裂化澄清油和热裂化渣油。
针状焦的生产不仅需要特殊的原料，而且需要特殊的工艺条件。
目前，国内催化裂化澄清油和润滑油精制抽出油在炼油厂一般都作为燃料油处理，重质芳烃没有得到有效的利用，经济效益较差。
中国石化石油化工科学研究院（以下简称石科院）开发的针状焦生产技术，利用延迟焦化装置加工催化裂化澄清油和热裂化渣油等原料，生产针状焦，可以提高炼油厂的经济效益。
二、技术特点石科院针状焦生产技术特点如下：（1）以石油加工过程中高芳烃含量的渣油为原料，如催化裂化澄清油、热裂化渣油、润滑油精制抽出油或混对不同比例的乙烯焦油、焦化蜡油、减压渣油等，生产合格针状焦。
（2）与催化裂化工艺组合，减少炼厂低价值重质燃料油的产量，提高炼厂的经济效益。
（3）两路进料系统的延迟焦化专利技术，可在同一套焦化装置上生产不同规格的焦炭：普通焦和针状焦。
（4）可以根据原料性质及产品要求的变化，灵活调节操作条件，控制针状焦的质量。
（5）技术成熟， 14万吨／年针状焦生产装置已成功稳定连续运行，产品质量稳定。
三、推广应用实施情况及应用前景分析石科院开发的针状焦生产技术于1985年7月通过中国石油化工总公司技术鉴定。
第二代针状焦生产技术
谢谢!
焦化工艺条件对针状焦质量的影响
焦化循环比增加，焦炭收率提高，焦炭
质量略有改善。 第二代针焦技术采用分阶段改变进料的
操作方式。
锦州生产针状焦原料性质
原料油名称
取样时间 密度,20℃,g/cm3
运动粘度，mm2/s 100℃ 80℃ 残炭， m% 凝点， ℃ 灰分, m%
锦州澄清油 2001 1.0437
中间相定义
炭中间相是大平面芳烃分子相互堆积形 成的向列液晶。是介于液相和固相的一 个中间状态，物质在该状态下既具有液 相的流动性，由具有固相的各向异性。 根据光学结构可将中间相划分为细镶嵌 型、粗镶嵌型、小域和广域中间相，只 有广域中间相才能形成优质针状焦
针状焦生产理论
中间相小球体的形成
针状焦生产理论
针状焦生产技术的竞争
针状焦生产只有少数几个公司掌握，美 国大陆油公司基本处于垄断地位 针状焦生产装置是延迟焦化装置 针状焦加工条件和技术是保密的，准确 的焦化温度和系统压力以及焦炭收率从 来没有公布过 生产市场奇缺的超级针状焦需要专门的 知识
国内针状焦生产概况
生产厂家
规模
备注
锦州石化公司 4万吨/年 生产4万吨/年
2.080 0.35
-
2.085 0.46
-
2.086 0.75 0.15
热膨胀系数,×10-6/℃
(室温～600℃,1000℃ 2.74
2.62
2.57
烧成)
结论
第二代技术在保证针焦原有性能的基础 上提高石油针状焦的抗磨性 分时间段改变进料组成，减少后期高温 结焦对焦炭质量的影响，提高了同一塔 焦质量的一致性，后期高温提高了焦炭 的强度 高压操作可以减少塔顶油气的热量携带， 有利于提高焦炭塔反应温度
油系针状焦生产工艺
油系针状焦生产工艺
油系针状焦是一种石墨材料，常用于制造电极、电池材料等。
其生产工艺主要包括原料制备、浆料制备、成型、烧结和后处理等几个步骤。
首先是原料制备。
制备油系针状焦的原料一般是石油焦，石油焦是通过煤炭等碳质原料在高温下反应得到的一种高热值燃料。
原料制备的关键是选取合适的石油焦原料，并对其进行粉碎和筛分等处理，以获得适当的颗粒度。
其次是浆料制备。
将石油焦粉末与结合剂、溶剂等混合在一起，形成浆料。
结合剂的作用是将石油焦粉末固定在一起，溶剂则是调节浆料的黏稠度和流动性。
浆料制备的关键是控制石油焦、结合剂和溶剂的比例，以及对浆料进行搅拌和混合，确保浆料的均匀性和稳定性。
然后是成型。
将浆料注入成型模具中，经过挤压或压制等方式，使浆料形成所需形状的坯体。
成型的关键是选取合适的成型模具和控制成型参数，以确保坯体的形状和尺寸满足要求。
接着是烧结。
将成型后的坯体进行烧结处理，使其在高温下烧结成固体材料。
烧结的关键是控制烧结温度和烧结时间，以及采用合适的烧结气氛，以确保坯体能够充分烧结而不发生膨胀或破裂。
最后是后处理。
烧结后的油系针状焦一般还需要进行一些后处理工艺，如表面处理、尺寸修整等。
后处理的关键是选取合适
的后处理工艺和设备，以及控制后处理参数，以确保最终产品的质量和性能符合要求。
总的来说，油系针状焦的生产工艺包括原料制备、浆料制备、成型、烧结和后处理等几个步骤。
不同的工艺参数和设备选择会对最终产品的质量和性能产生重要影响，因此需要在生产过程中进行精确控制和调整。
石油焦技术标准
石油焦技术标准石油焦石油焦（Petroleum coke）是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦碳为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦碳的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。
石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指标决定焦炭的化学性质。
一、石油焦分类及性质石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。
从石油焦工场所生产的石油焦均称为生焦(green cokes)，含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温锻烧，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。
大部份石油焦工场所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状，此种焦又称为海绵焦(sponge coke)。
第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦(needle coke)与海绵焦比，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极。
有时另一种坚硬石油焦亦会产生，称之为球状焦(shot coke)。
这种焦形如弹丸，表面积少，不易焦化，故用途不多。
石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指针决定焦炭的化学性质。
物理性质中孔隙度及密度，决定焦炭的反应能力和热物理性质。
机械性质有硬度、耐磨性、强度及其它机械特性，颗粒组成及其它加工和运输、堆放、贮存等性质影响的情形。
二、石油焦的加工工艺石油焦是以原油经蒸馏后的重油或其它重油为原料,以高流速通过500℃1℃加热炉的炉管,使裂解和缩合反应在焦炭塔内进行,再经生焦到一定时间冷焦、除焦生产出石油焦。
用途：主要用于制取炭素制品，如石墨电极、阳极弧，提供炼钢、有色金属、炼铝之用；制取炭化硅制品，如各种砂轮、砂皮、砂纸等；制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品；也可做为燃料。
针状焦生产与应用发展简述
针状焦生产与应用发展简述目前全球只有美国、英国和日本能生产石油系针状焦。
煤系针状焦只有日本能生产，且已形成油系、煤系生产针状焦共存局面。
目前全球针状焦产量约120万t左右，我国产量只有5万t，而每年针状焦需求量约30～40万t，80％～90%依赖进口。
电炉炼钢大型化需求及全球电炉炼钢产量增长速度加快，随着超高功率电极用量增加,针状焦需求量也必然增加。
目前国产针状焦价格波动在1.5～1.8万元/t,比去年上涨了40%。
加大投入开发研究生产针状焦及引进先进技术，扩大产量是发展方向。
炼铝企业电解铝使用的两种阳极，阳极糊已被淘汰，都使用预焙阳极，因此需要大量改质沥青约162万t，目前我国改质沥青产量约20～25万t，缺口较大。
引言针状焦生产采用延迟焦化生产工艺,针状焦延迟焦化法是美国标准油公司于1931年开发成功，最初用于从低品味的石油重油制取轻质油和石油焦。
20世纪60年代中期，美国鲁玛斯公司将这一技术用于以煤焦油软沥青为原料生产沥青焦。
1968年日本日铁化学工业公司八幡钢铁厂以煤焦油为原料，通过延迟焦化、煅烧装置生产年产6万t沥青焦成功投产。
延迟焦化塔为美国鲁玛斯式，煅烧窑为美国佩特罗卡布式。
1970年日本三菱化成工业公司用同样方法开发生产煤系针状焦，1979年实现了工业化规模生产，并把这种技术应用于生产碳素纤维，已于1982年投产。
碳素纤维是美国1959年由美国联合碳化物公司（UCC）首先实现工业化生产，之后日本成功开发了聚丙烯晴系碳素纤维和沥青系碳素纤维，碳素纤维用于高端技术产品中。
1985年中国上海宝钢采用日本技术建设了我国第一套沥青延迟焦化法装置，生产沥青焦。
目前全球石油系针状焦只有美国、英国、日本能生产。
煤系针状焦只有日本能生产，日本形成油系、煤系生产针状焦共存局面。
目前全球针状焦产量约120万t左右，我国产量只有5万t（锦州石化公司油系针状焦产量不足3万t，山西宏特煤系针状焦不足2万t）。
石油焦生产工艺及设备
• d. 真实密度
• 指材料在绝对密实状态下的体积内固体物质的实际体积， 不包括内部空隙。石油焦在1300℃煅烧后的真密度的大小 是衡量石油焦质量的主要项目，一般来讲，煅烧后真密度 越高，说明这种焦容易石墨化，而且石墨化后电阻率较低 、热膨胀系数较小，石油焦的体积密度表示焦炭结构的致 密程度，并且与机械强度成正比。真实密度除与焦炭的体 积密度有关外，还和焦炭的颗粒度有关。
2.石油焦用途
2.1 电解铝原理简介
• 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用 冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝 作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大 的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行 电化学反应，既电解。
• 工艺流程
• 碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后， 在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应， 即电解。化学反应主要通过这个方程进行： 2Al2O3+3C==4Al+ 3CO2。
石油焦简介
目录
• 1. 石油焦简介
• 1.1 石油焦简介 • 1.2 石油焦制备工艺 • 1.3 石油焦特性 • 1.4 石油焦分类 • 1.5 石油焦选购
• 2. 石油焦用途
• 2.1 电解铝原理简介 • 2.2 石油焦制电解阳极 • 2.3 石油焦其他用途
• 3. 熟焦加工工艺及设备
• 3.1 加工工艺
• d.颗粒度：
• 反应焦炭中所含粉末焦和块状颗粒焦（可用焦）的相对含 量。粉末焦大多数是在除焦和贮运过程中受挤压摩擦等机 械作用破碎而成，所以其量大小也是一种机械强度的表现 。生焦经煅烧成熟焦后可以防止破碎。颗粒焦多、粉末焦 少的焦炭，使用价值较高。
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石油针状焦生产工艺
石油针状焦是一种高炭素含量的石油焦产品，主要用于铝电解、铁合金等工业中。
以下是石油针状焦的生产工艺：
1. 原料准备：选取适合生产石油针状焦的原料，一般为原油中的重质石油馏分或渣油。
2. 原料预处理：将原料进行加热、混合和加氢等处理，以提高原料的流动性和热裂解性能。
3. 炼油：将预处理后的原料送入炼油炉进行热裂解反应，使原料中的烃类化合物分解生成焦炭和沥青等。
4. 焦炭分离：通过分离设备，将炼油过程中生成的焦炭和沥青进行分离，得到初级的焦炭产品。
5. 焦炭改质：将初级的焦炭进行改质处理，通过碳化和石墨化等工艺，使焦炭结构更加致密，提高其炭素含量和机械强度。
6. 焦炭成型：将改质后的焦炭进行成型，一般采用压制、焙烧等工艺，使焦炭形成针状结构。
7. 焦炭碾磨：对成型后的焦炭进行碾磨处理，以获得所需的颗粒度。
8. 包装和储存：将焦炭装入包装袋中，并储存于合适的仓库中，待销售或使用。
以上是石油针状焦的主要生产工艺，不同的生产厂家和工艺流程可能会有所差异。