[發(fā)明專利]一種用煤直接制備針狀焦的工藝

有效

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• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN110343535B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 郭少青;曹艷芝;高麗兵;衛(wèi)賢賢
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學
• 主分類號: C10B55/00
• 分類號: C10B55/00;C10C3/00;C10G1/00;C10G69/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開一種用煤直接制備針狀焦的工藝。包括：(1)第一瀝青化單元：煤炭經(jīng)破碎干燥后與加氫溶劑油混合后進行瀝青化反應；（2）第一固液分離單元：將瀝青化反應后的物料與來自分餾單元的餾分混合后進行固液分離；（3）第二瀝青化單元：進行瀝青化反應；（4）第二固液分離單元：進行固液分離；（5）分餾單元：從第一和第二固液分離單元來的液體在分餾塔內(nèi)分餾成不同溫度的餾分；（6）預加氫單元：進行催化預加氫，得到加氫溶劑油；（7）預縮聚單元：進行預縮聚，得到預縮聚物；（8）焦化單元：進行焦化反應，得針狀焦生焦；（9）煅燒單元：進行高溫煅燒得針狀焦成品。本發(fā)明直接用煤炭制備針狀焦，實現(xiàn)了對煤炭的有效高值利用。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種用煤直接制備針狀焦的工藝，屬于針狀焦制備技術(shù)領域。

背景技術(shù)

針狀焦是炭素材料中大力發(fā)展的一個優(yōu)質(zhì)品種，其外觀為銀灰色、有金屬光澤的多孔固體，其結(jié)構(gòu)具有明顯流動紋理，孔大而少且略呈橢圓形，顆粒有較大的長寬比，有如纖維狀或針狀的紋理走向，是生產(chǎn)超高功率石墨電極、鋰電池負極材料、特種炭素材料、核石墨等高端炭素制品的原料。由于針狀焦具有良好的石墨化性能，用其生產(chǎn)的超高功率石墨電極具有電阻率低、體積密度大、機械強度高、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好等優(yōu)點，針狀焦的生產(chǎn)企業(yè)逐漸增多，產(chǎn)量也在逐年增大。針狀焦按原料的不同分為油系針狀焦和煤系針狀焦。煤系針狀焦原料主要為煤焦油瀝青，其主要來源于煤煉焦過程中副產(chǎn)的煤焦油。目前的煤系針狀焦無法以煤瀝青為原料進行生產(chǎn)，如中國專利CN 200910198177.6 （煤系針狀焦的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)），該方法對煤瀝青脫除喹啉不溶物后，作為生產(chǎn)針狀焦的原料。但隨著針狀焦企業(yè)的增多以及產(chǎn)量的擴大，煉焦行業(yè)所產(chǎn)的煤瀝青不能滿足針狀焦生產(chǎn)的需要，因此有必要采取其他替代原料生產(chǎn)針狀焦以緩解針狀焦生產(chǎn)原料不足的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種用煤直接制備針狀焦的工藝，其原理是將煤炭通過一定的手段將其轉(zhuǎn)變成適合生產(chǎn)針狀焦的芳香族化合物后，將芳香族化合物通過合適的焦化和煅燒工藝制得針狀焦。本發(fā)明顯著擴大了針狀焦生產(chǎn)的原料范圍；同時有效利用工藝中所產(chǎn)生的物料和能量，并通過增設預縮聚的方式提高針狀焦生焦產(chǎn)率，具有環(huán)保、經(jīng)濟等多重效益。

本發(fā)明提供了一種用煤直接制備針狀焦的工藝，具體步驟如下：

(1) 第一瀝青化單元：煤炭經(jīng)破碎干燥細磨至100目以下,與來自預加氫單元的加氫溶劑油混合后加熱到350-480℃后進入瀝青化反應器進行瀝青化反應。

（2）第一固液分離單元：將瀝青化反應后的物料引入第一固液分離單元與來自分餾單元的小于210℃餾分和210-300℃餾分混合后進行固液分離，所分離液體進入分餾單元，固體進入第二瀝青化單元。

（3）第二瀝青化單元：將第一固液分離單元分離出的固體與來自預加氫單元的加氫溶劑油混合后加熱到350-480℃后進行瀝青化反應。

（4）第二固液分離單元：將第二瀝青化單元反應后的物料引入第二固液分離單元與來自分餾單元的小于210℃餾分和210-300℃餾分混合后進行固液分離，所分離液體進入分餾單元，所分離固體固體質(zhì)量的20%-70%進入第一瀝青化單元，20%-78%進入第二瀝青化單元，剩余部分作為副產(chǎn)物留作他用。

（5）分餾單元：從第一、第二固液分離單元來的液體在分餾塔內(nèi)分餾成小于210℃餾分、210-300℃餾分、300-360℃餾分和大于360℃餾分的四個組分；小于210℃餾分質(zhì)量的30%-70%去第一固液分離單元，30%-70%去第二固液分離單元；210-300℃餾分質(zhì)量的10%－60%去第一固液分離單元，10%－70%去第二固液分離單元，剩余部分去預加氫單元；300-360℃餾分質(zhì)量的10%－70%去預加氫單元，10%－80%去焦化單元，剩余部分去預縮聚單元；大于360℃餾分去焦化單元。

（6）預加氫單元：將分餾單元來的210-300℃餾分和300-360℃餾分進行催化預加氫，得到加氫溶劑油。