本发明专利技术提供了一种针状焦的制备方法及装置，原料油混合部分焦化蜡油经预热后送至带搅拌的预处理反应釜，反应釜上方带有排气孔，其后连接有一缓冲罐，反应釜馏出物经缓冲罐后进焦化加热炉，加热后物料送至延迟焦化装置制得针状焦。本发明专利技术方法在焦化装置之前建立一个较为缓和的反应区，搅拌过程不仅使体系始终保持均匀状态，而且有效地控制了高活性组分的聚合速率。并且通过对原料预处理的条件控制，使得本发明专利技术的反应体系中会生成大量中间相前驱体，这种中间相前驱体的数量多、体积小、分散均匀，进而制得优质针状焦产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备针状焦的方法及其装置。具体地说，是一种制备低热膨胀系数（CTE）的针状焦的方法及其装置。
技术介绍
超高功率石墨电极生产有两种主要原料，针状焦(骨料)和黏结剂沥青。针状焦具有热膨胀系数（CTE）低、易石墨化等特点，是制备高功率和超高功率石墨电极的优选材料。理想的电极用针状焦要求低硫、低氮含量，因为这些杂质元素会导致电极强度低。低的热膨胀系数(CTE)很重要，因为电极的高抗热冲击性直接与骨料焦的低CTE值有关，还希望有较高的真密度等。在针状焦的形成过程中，原料油需要经历中间相小球体的生成、长大、融并等历程，中间相的发育程度直接影响着针状焦的产品性能。在焦化初期，中间相小球体发育过快，反应体系过早的进入高粘度环境，不利于小球体之间发生碰撞和融并，导致形成的针状焦表面会有大量析出的中间相；相反，中间相小球体生成的数量过少，体系不易发展成具有光学各向异性的广域中间相，即无法形成优质的针状焦。CN1418931公开了一种釜式焦化制备针状焦的方法，预先向反应炉内充入惰性气体加压，随着反应的进行体系压力增大，释放气体以维持反应炉内压力稳定，以释放气体来达到气体拉焦的效果。CN103045301公开了一种催化裂化—延迟焦化组合工艺制备针状焦的方法，即以催化裂化油浆为原料制备针状焦的方法，在延迟焦化焦化后期，将焦化油气除去气体、汽油馏分后的全部馏分返回延迟焦化装置，以此加大拉焦力度。CN101302434B公开了一种针状焦的生产方法，在焦化后期采用程式变温炭化工艺，使得焦炭的生成速率控制在较慢的水平，并且较高的温度有利于增大焦化体系的气体产率，对尚未固化的中间相区域的拉伸变形起到促进作用，可以得到流线结构发达的针状焦。以上方法都着重关注焦化后期的气体拉焦过程，然而，拉焦能否起到显著效果，关键在于中间相的发育程度。如果原料油不能发展成均质中间相，那么拉焦也无法形成结构良好的优质针状焦。CN1245197A公开了一种利用乙烯焦油制备针状焦的工艺，乙烯焦油分别经过热处理、闪蒸过程后去除原料中易聚合、易结焦的链烯基芳烃组分，剩余的轻馏分进入延迟焦化装置制得针状焦产品。在常压、320~360℃、20~60分钟的温和热处理条件下，主要生成针状焦的烷基芳烃组分反应活性很弱，即该热处理过程对烷基芳烃向针状焦转化的影响较小。CN1132895C公开了一种两段焦化制取煤系针状焦的方法，原料油经过闪蒸后，所得的轻闪蒸油再经缩聚得到缩聚沥青，部分缩聚沥青与重闪蒸油混合进入延迟焦化装置制得煤系针状焦，而大部分缩聚沥青与新的轻闪蒸油一起进行沥青循环供热操作。但是，高温缩聚沥青在管道里长期循环必然容易造成管道堵塞。该方法提到在缩聚釜出口处设置急冷装置，减缓反应速率以避免结焦，而这样就会造成热量损失，从而失去了沥青循环供热操作的意义。在针状焦制备过程中，首先要保证原料油历经中间相小球体发展成广域中间相，具有一定流动性的广域中间相再在气流的作用下拉伸成纤维状，最终固化得到优质针状焦。但由于现有技术的不足，广域中间相往往发育不完全或者不均匀，导致针状焦产品存在很多缺陷，影响针状焦的品质。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种焦化方法及其装置。该方法制备的针状焦具有CTE低的优点，特别适合用来生产石墨电极。本专利技术提供了一种针状焦的制备方法，原料油混合部分焦化蜡油经预热后送至预处理反应釜，预处理反应釜后连接有一缓冲罐，预处理反应釜馏出物经缓冲罐后进焦化加热炉加热，加热后物料送至延迟焦化装置制得针状焦，延迟焦化装置上方的油气经分馏塔分馏，分馏后的重质馏分油循环至缓冲罐与焦化加热炉之间，与缓冲罐流出的物料一同进入焦化加热炉。其中，预处理反应釜为带搅拌的反应釜，上方带有排气孔。预处理反应釜操作条件为：反应温度330℃~400℃，优选330℃~380℃；压力0.1MPa~3MPa，优选0.5MPa~2MPa；停留时间1h~8h；搅拌速率100r/min~500r/min，优选200r/min~350r/min。缓冲罐上方带有排气管，温度保持在200℃~350℃，优选200℃~280℃；压力0~0.5MPa。上述原料油为经预处理的原料油，如果是煤系原料油，则要求以质量含量计喹啉不溶物QI≯0.1%，如果是石油系原料油则特别要求以质量含量计S≯0.5%、灰分≯0.1%。最好5%馏出温度≮350℃、95%馏出温度≯500℃。更优选的本专利技术提供了一种制备针状焦的方法，包括如下步骤：（1）原料油混合部分焦化蜡油，经预处理加热炉预热后，一起送至预处理反应釜，其中预处理反应釜为带搅拌的反应釜，上方带有排气孔；（2）步骤（1）反应釜流出物经过缓冲罐由下部排出，与来自分馏系统的重质馏分油混合，经焦化加热炉加热至420℃~520℃后进入延迟焦化装置，制得的针状焦沉积在塔底，生成的焦化油气从塔顶排出；（3）步骤（2）生成的焦化油气进入分馏系统，分离出气体、汽油馏分、柴油馏分、中间馏分油及重质馏分油。本专利技术方法中，所述的原料油是经过预处理的针状焦原料油，可以是除去喹啉不溶物的煤焦油、煤焦油沥青，特别要求以质量含量计QI≯0.1%，也可以是经过脱硫、脱灰分处理的乙烯焦油、催化裂化澄清油、热烈化渣油等中的一种或者几种混合物，特别要求以质量含量计S≯0.5%、灰分≯0.1%。最好，5%馏出温度≮350℃、95%馏出温度≯500℃。本专利技术方法中，所述的焦化蜡油可以是经过脱硫、脱灰分、脱焦粉处理的焦化蜡油，也可以是本工艺流程分馏系统分离出的中间馏分油或者重质馏分油，要求以质量含量计S≯0.5%、灰分+焦粉≯0.1%。本专利技术方法中，混合的焦化蜡油占新鲜原料油的质量含量为0.1%~20%，优选0.1%~10%。本专利技术方法中，步骤（1）所述的预处理加热炉出口温度为350℃~420℃，优选365℃~390℃。本专利技术方法中，所述的预处理反应釜操作条件为：反应温度330℃~400℃，优选330℃~380℃；压力0.1MPa~3MPa，优选0.5MPa~2MPa；停留时间1h~8h；搅拌速率100r/min~500r/min，优选200r/min~350r/min。本专利技术方法中，步骤（2）所述的缓冲罐上方带有排气管，温度保持在200℃~350℃，优选200℃~280℃；压力0~0.5MPa。本专利技术方法中，所述的中间馏分油终馏点为350℃~400℃，通过调节中间馏分油的终馏点来灵活控制焦化循环比。本专利技术方法中，所述的焦化加热炉出口温度为420℃~520℃，采用变温操作，起始温度为420℃~440℃，恒温1h~5h，然后以2℃/h~5℃/h的速率升至465℃~480℃并保持1h~5h，最后快速升温至500℃~520℃保持2h~4h。本专利技术方法中，所述的延迟焦化塔压力0.1MPa~3MPa，优选0.5MPa~2MPa；循环比0.1~2.0，优选0.5~1.5；充焦时间12h~36h，优选16h~24h。本专利技术方法中，所述的焦化循环比为返回焦化塔的重质馏分油与新本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针状焦的制备方法，其特征在于原料油混合部分焦化蜡油经预热后送至预处理反应釜，其中预处理反应釜为带搅拌的反应釜，上方带有排气孔，预处理反应釜后连接有一缓冲罐，预处理反应釜馏出物经缓冲罐后进焦化加热炉加热，加热后物料送至延迟焦化装置制得针状焦，延迟焦化装置上方的油气经分馏塔分馏，分馏后的重质馏分油循环至缓冲罐与焦化加热炉之间，与缓冲罐流出的物料一同进入焦化加热炉。
【技术特征摘要】
1.一种针状焦的制备方法，其特征在于原料油混合部分焦化蜡油经预热后送至预处理反应釜，其中预处理反应釜为带搅拌的反应釜，上方带有排气孔，预处理反应釜后连接有一缓冲罐，预处理反应釜馏出物经缓冲罐后进焦化加热炉加热，加热后物料送至延迟焦化装置制得针状焦，延迟焦化装置上方的油气经分馏塔分馏，分馏后的重质馏分油循环至缓冲罐与焦化加热炉之间，与缓冲罐流出的物料一同进入焦化加热炉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述预处理反应釜操作条件为：反应温度330℃~400℃，优选330℃~380℃；压力0.1MPa~3MPa，优选0.5MPa~2MPa；停留时间1h~8h；搅拌速率100r/min~500r/min，优选200r/min~350r/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述缓冲罐上方带有排气管，温度保持在200℃~350℃，优选200℃~280℃；压力0~0.5MPa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述原料油为经预处理的原料油，如果是煤系原料油，则要求以质量含量计QI≯0.1%，如果是石油系原料油则要求以质量含量计S≯0.5%、灰分≯0.1%。
5.一种制备针状焦的方法，包括如下步骤：
（1）原料油混合部分焦化蜡油，经预处理加热炉预热后，一起送至预处理反应釜，其中预处理反应釜为带搅拌的反应釜，上方带有排气孔；
（2）步骤（1）反应釜流出物经过缓冲罐由下部排出，与来自分馏系统的重质馏分油混合，经焦化加热炉加热至420℃~520℃后进入延迟焦化装置，制得的针状焦沉积在塔底，生成的焦化油气从塔顶排出；
（3）步骤（2）生成的焦化油气进入分馏系统，分离出气体、汽油馏分、柴油馏分、中间馏分油及重质馏分油。...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丹，初人庆，勾连忠，矫德卫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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