万吨年针状焦项目建议书

4万吨/年针状焦项目建议书1项目背景1.1项目名称针状焦项目1.2项目建设规模建设规模：4万吨/年1.3项目建设地址黑龙江省七台河新兴煤化工循环经济产业园区1.4项目提出背景2011年七台河市焦炭产能达到1000万吨，可以产生总量为25亿立方米的剩余煤气、4 5万吨煤焦油、12万吨粗苯。

如果从黑龙江省范围考虑，按黑龙江省焦炭产量1500万吨计算，可以产生37.5亿立方米剩余煤气、67.5万吨煤焦油、18万吨粗苯。

已经具备了向产品品种结构上深度开发的条件。

目前生产的多数是化工的基础原料，是化工产品产业链的基础产品，是精细化工产品的“粮食”。

要改变现有“只卖原粮”的局面，向精细化工领域迈进。

七台河市煤化工产业下步发展要继续以建立完善循环经济体系为重点，按照“稳煤、控焦、兴化”的总体发展思路，依托煤焦油、焦炉剩余煤气、粗苯这三条线，整合资源、集中优势，继续寻求延伸产业链条，搞好资源综合利用和延伸转化，实现资源循环利用、综合开发、高效增值，不断扩大煤化工产业的整体规模，形成全市工业经济加快发展新的增长极。

新兴煤化工产业园区位于七台河市新兴区辖区内，园区现有面积约4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，达到7.6平方公里；二期将长兴乡马鞍村整村搬迁至长兴村，增加5.5平方公里，总体达到13.1平方公里；三期增加8.7平方公里，最终园区面积将达到21.8多平方公里，新兴煤化工产业园区是一个以煤焦化及下游产品为主体的产业园区。

园区功能齐备，水、电、路等基础设施建设基本到位。

基于上述政策和资源条件，提出一系列煤焦油项目，4万吨针状焦项目是其中之一。

2针状焦的性质及用途2.1针状焦的性质针状焦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。

石油系以美国为代表，煤系则以日本为代表。

日本的三菱化成和新日化公司的生产装置于20世纪70年代末和80年代初投产。

美国大湖炭素公司却在1950年首先开发成功。

针状焦具有电阻率小、热膨胀系数小、耐冲击性能强、机械强度高、抗氧化性能好、消耗低等优点。

沥青针状焦在外观上和普通沥青焦不同。

普通沥青焦与焦炭形状类似，气孔率可达50%；沥青针状焦为针状结晶，呈纤维流线状结构，其特点是膨胀系数小、比电阻小、假密度大（气孔率小）、真密度大、反应性小、容易石墨化等。

2.2产品用途针状焦是制造超高功率电极的骨料，应用于超高功率电炉炼钢生产中。

超高功率电炉炼钢，须使用超高功率电极（UHP），以针状焦为原料生产UHP最佳，但要求原料沥青中喹啉不溶物（QI）含量小于6%，甲苯不溶物（TI）含量在24%～26%。

电炉使用由针状焦制造的超高功率电极和使用普通相比，前者可缩短冶炼时间30%，吨钢耗电可节省50%，生产能力可增加1.3倍，同时消耗电极较少。

国外电炉炼钢超高功率电极消耗情况：俄罗斯生产碳素钢和高合金钢企业石墨电极单耗3.7千克/吨钢；日本为5.2千克/吨钢；瑞典为6.7千克～7.2千克/吨钢。

全球石墨电极产量的2/3消耗于电炉炼钢中。

3国内外针状焦生产的现状及市场形势3.1国内针状焦生产现状国内生产针状焦的企业主要有：山西宏特煤化工有限公司，年设计生产能力为能力5万吨（已投产）；中钢集团鞍山热能研究院有限公司，年设计生产能力为8万吨，2009年7月进行了试生产；锦州石化公司，10万吨/年石油针状焦装置，是目前国内唯一能够连续稳定运转的装置；宝山钢铁股份公司化工分公司正在进行中试，且针状焦质量已与日本新日铁和三菱的相当。

3.2国外针状焦生产的现状全世界针状焦产能在100万吨左右，生产企业在全世界只有7家，集中在美国、英国、日本等几个国家。

煤系针状焦目前世界上仅日本三菱和新日铁掌握其生产技术，技术高度保密。

国际上针状焦生产技术也主要被美国、英国、日本、德国等少数国家垄断。

全世界七个厂家中四家在日本：三菱针状焦（煤系）、新日铁针状焦（煤系）、水岛制油所（油系）和兴亚株式会社（KOA）（油系）；两家在美国：美国碳/石墨集团海波针状焦公司（CGG）（油系）和Conoco INC（美国休斯敦工厂）（油系）；一家在英国：Con oco INC（英国HUMBER工厂）（油系）。

目前国内炭素企业进口国外几家重点针状焦生产企业的简况见表1。

企业名称年设计能力/万吨产品类别Conoco INC(英国HUMBER工厂)23油系Conoco INC(美国休斯敦工厂)14油系美国碳/石墨集团海波针状焦公司（CGG）14油系日本兴亚株式会社（KOA）8油系日本水岛制油所7油系日本新日铁化学株式会社14煤系三菱化学株式会社6煤系表1 国外各针状焦生产企业年设计生产能力3.3针状焦的市场形势美国在上个世纪 50年代后期开发和掌握了石油针状焦的生产技术，但后来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大幅减少，加之70年代两次石油危机影响，更使人们认识到原料供应的不稳定。

上世纪70年代，日本等国生产大规格超高功率石墨电极的国际知名企业，在应用石油针状焦的同时，开始致力于煤系针状焦技术的开发和应用。

1979年，日本煤系针状焦已实现工业化规模生产，形成油系、煤系针状焦共存的现象。

目前，全球针状焦年产能大约在100多万吨，集中在美国、日本和英国。

我国电炉钢年产量以每年8.75%的速度递增，目前年电极消耗量近50万吨。

我国现有75吨以上的电炉50多台，年需要大规格超高功率电极6万吨左右。

国内能生产超高功率石墨电极的企业有吉林炭素、方大炭素（原兰州炭素）、南通炭素、大同炭素等，产量加起来不到2万吨，满足不了电炉钢发展的需要。

我国的大规格超高功率石墨电极基本靠进口解决，从2000年开始，我国每年进口大规格超高功率电极在2万吨左右。

2000年，此类电极吨价为2500美元，后来价格不断上涨，到2006年时已达到4500美元/吨，目前有可能突破500 0美元/吨。

近年来，随着我国钢铁工业调整产品结构力度的加大，电炉钢产量增多，急需大规格超高功率石墨电极。

经过多年的发展，我国目前已经具备了生产大规格超高功率电极的条件。

吉林炭素、方大炭素、南通炭素等国内生产电极和炭素制品的老牌企业，通过技术改造、引进国外先进技术装备，使我国大规格超高功率电极研制开发有了新的起色，而开封炭素的投产更使我国加入了能够生产大规格超高功率石墨电极国家的行列。

开封炭素机制新、装备新，其主要工艺技术和生产设备全部由国外引进，产品全部为大规格超高功率石墨电极，这使得我国的大规格超高功率石墨电极国产化已取得阶段性成果。

生产大规格超高功率石墨电极离不开高质量的针状焦，随着市场对大规格超高功率石墨电极需求量的增加，针状焦产品的市场需求量还将逐年增加。

我国针状焦生产虽已初步工业化，但其产品的性能仍不能满足生产大规格超高功率石墨电极的要求。

多年来，我国电极生产企业的针状焦大部分依赖进口，年进口量在2万吨左右。

平煤集团开封炭素有限责任公司在其发展规划中，考虑到进口针状焦价格严重影响企业成本，且运输线长、受制于人，因此将石油针状焦开发列为企业发展的一项主要内容，并且已与有关石化企业达成共识，初步决定合作开发该产品，以满足企业自己的需要，满足我国生产大规格超高功率电极的需要。

目前，我国针状焦年需求量约10万吨，但现在产能仅5万吨。

有关专家统计，2010年我国针状焦需求量突破12万吨。

因此，从我国钢铁产业发展前景看，加大针状焦开发力度，使优质针状焦国产化，不但可以改变我国生产大规格超高功率石墨电极受制于人的现状，而且还可以促进我国钢铁工业的发展。

国家有关部门应从宏观方面给与指导，尽快整合技术资源、人才资源，确定重点发展方向，从开发政策和产品研制方面给与重点资金扶持，并组织协调好有关方面配合。

我国要搞出高质量的针状焦，更需要石化、煤化部门给予充分重视，依靠行业、原料、技术、资金优势，和冶金行业联合，使我国的针状焦（油系和煤系）形成规模化生产，质量达到国际先进水平，从而满足我国钢铁工业和其他领域对炭素制品的要求。

制约炭素行业发展的针状焦问题解决了，我国的航空、航天、医用等领域的炭素制品和我国的大规格超高功率石墨电极发展一定会取得更大的进步。

4 针状焦的生产工艺方法4.1煤系针状焦的生产工艺简介煤系针状焦的制取方法主要包括：溶剂萃取法、真空蒸馏法、M-L法、改质法和机械离心法。

其中只有溶剂萃取法在日本己工业化生产。

4.1.1 真空蒸馏法真空蒸馏法工艺过程为：将煤焦油软沥青进行加热、真空闪蒸，闪蒸塔顶油气经冷凝冷却后，得到QI为0%的精料油，再经延迟焦化和煅烧得到优质针状焦，其煅后针状焦收率约75%（对软沥青）。

塔底残留沥青用以制取普通沥青焦。

4.1.2 M-L法M-L法也称两段法，是日本丸善与美国鲁玛斯公司合作研制的方法，其工艺过程为：原料预处理用真空蒸馏的方法，而延迟焦化是采用改进的焦化与干燥两段进行的方法。

所得针状焦质量更高。

4.1.3 改质法改质法的工艺过程为：将煤焦油软沥青进行加热、真空闪蒸，得到QI为0%的精料油，再经加压缩聚到一定软化点并除去部分硫、氮、氧元素的纯净缩聚沥青，然后用以制取针状焦，其煅后针状焦收率约25%（对软沥青）。

4.1.4 溶剂萃取法溶剂革取法在煤焦油软沥青中加溶剂（芳烃和烷烃组分配制），经搅拌溶解并对其中的杂质有一定凝聚作用，然后进行沉淀分离，其上层液体，经加热、蒸溜除去并回收轻沸点溶剂后得到QI为0.1%～0.5%的精油料，再经焦化与煅烧后得针状焦，其收率也较高。

沉淀后的下层液体经加热、蒸馏除去并回收轻沸点溶剂后得到残留沥青加入轻油后用以配制中温沥青和制作普通沥青焦。

4.1.4 机械离心法机械离心法在煤焦油软沥青中加入芳烃轻沸点油和极少量烷烃溶剂等稀释剂，然后用超级离心机离心分离，上部离心轻液再进行加热、真空闪蒸以除去稀释剂，得到QI含量为0.1%～0.5%的精料，下部离心液须回配一定量轻油才能用作普通沥青焦的原料。

其煅后针状焦收率约45.4%（对软沥青）。

4.2建议生产工艺本项目推荐使用溶剂萃取法。

针状焦工业生产工艺分原料预处理、延迟焦化、煅烧三部分。

原料预处理：目的是去除原料软沥青中的杂质，主要指喹啉不溶物，制取精制沥青。

延迟焦化：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，生产出延迟焦，俗称生焦。

煅烧：将延迟焦经1450℃左右高温煅烧，对针状焦进行煅烧可达到以下目的：排除其中的挥发性组分和水分；提高密度和机械强度；提高导电性能；提高化学稳定性4.1.1原料预处理将煤焦油生产产出的直馏软沥青或中温沥青回配蒽油制备的软沥青经溶剂萃取，去除原料沥青中的QI，生产精制沥青。