一种中低温煤焦油制备针状焦的方法技术

一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，包括如下步骤：将中低温煤焦油经蒸馏得到重质组分，将极性溶剂、非极性溶剂、极性溶剂和非极性溶剂的混合物其中的两种按质量比为1:10～10:1混合均匀得到混合溶剂，将中低温煤焦油的重质组分送入反应釜，加热至60～200℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，混合溶剂与重质组分的质量比为0.5:1～3:1，在50～200℃搅拌1～10h后静置1～20h，采用物理分离的方法除去高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出澄清液中的未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青，将所述针状焦原料沥青经焦化和煅烧工艺获得针状焦。本发明专利技术工艺方法简单，反应条件温和，对设备要求低，无需高温高压，操作性强，成本低。

A Method of Preparing Needle Coke from Medium and Low Temperature Coal Tar

A method for preparing needle coke from medium-low temperature coal tar includes the following steps: distilling medium-low temperature coal tar to obtain heavy components, mixing two of the mixture of polar solvent, non-polar solvent, polar solvent and non-polar solvent at a mass ratio of 1:10-10:1 to obtain a mixed solvent evenly, and feeding the heavy components of medium-low temperature coal tar into the reactor and heating them to 60-200 C. Stir evenly, then add mixed solvent to the reactor. The mass ratio of mixed solvent to heavy component is 0.5:1-3:1. Stir for 1-20 hours after stirring for 1-10 hours at 50-200 C. Physical separation method is used to remove the highly reactive substances. The clarifying solution obtained after removing the highly reactive substances is analyzed, and the unreacted mixed solvent in the clarifying solution is resolved, and the needle coke is obtained. The acicular coke is obtained by coking and calcining the acicular coke raw material asphalt. The invention has the advantages of simple process, mild reaction conditions, low requirement for equipment, no need of high temperature and high pressure, strong operability and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种中低温煤焦油制备针状焦的方法
本专利技术涉及中低温煤焦油深加工领域，尤其涉及一种中低温煤焦油制备针状焦的方法。
技术介绍
随着石油资源的日益紧缺，煤焦油的加工利用得到重视。煤焦油包括高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油，目前关于高温煤焦油的加工工艺比较成熟，应用较为广泛，如制备各向同性石墨材料时作为粘结剂或制备针状焦等。中低温煤焦油是在生产兰炭过程中所得的液态产物，主要是以不粘煤或弱粘煤等低阶煤为原料，通过低温干馏所得的产物，干馏温度一般在650～750℃，主要含有芳烃、烷烃、酚类和不饱和烃类等，芳香分较低，应用较少。我国煤化工行业每年都会产生大量的中低温煤焦油副产品，由于缺少良好的回收方法，大部分因为得不到回收利用而作为燃料焚烧掉，在污染环境的同时还浪费了大量的资源。若能将中低温煤焦油用于生产针状焦，既可以使中低温煤焦油得到有效利用，还可以降低针状焦的制备成本，不仅具有显著的经济效益，同时也具有明显的社会效益。针状焦是制造高功率和超高功率电极的优质材料，所制造的电极具有耐热冲击性强、机械强度高、耐氧化性能好、电极消耗低及电流密度大等优点。目前，针状焦已经被广泛应用于电炉炼钢、制造核反应堆减速材料以及制造火箭发射所用的超高功率电极等高科技领域。工业上可用来生产针状焦的原料主要有催化裂化澄清油、石油重油、乙烯焦油、煤焦油等，根据原料来源的不同可把针状焦分为油系针状焦和煤系针状焦，但无论何种针状焦，其对原料均有一定的要求。一般而言，针状焦的原料要求必须芳烃含量高，但不包括稠环大分子芳烃，杂原子含量低、金属含量低、灰分低、沥青质含量低。此外，针状焦原料要求有较高的热稳定性，即原料中受热激发的高反应活性组分含量要低，从而有利于原料在热转化过程中保持不至于过快的炭化速率，进而形成较好的纤维状中间相结构和大片状中间相结构，这些结构是针状焦的典型显微结构。近年以来，随着钢铁行业化解粗钢产能、以及彻底关停拆除1亿多吨工频炉、中频炉“地条钢”产能等工作的开展，加之国家对炼钢过程中节能降耗要求的不断提高，电炉炼钢在我国的发展越来越快，带动了超高功率电极需求，相应地对针状焦的需求也增长明显，致使针状焦价格暴涨，煅后焦由最初的4000元/吨上涨到3.5～4万/吨。同时随着国产针状焦在锂电池负极材料领域的应用，针状焦在负极材料方面呈现较高的需求。预计至2020年，负极材料领域对针状焦的年度需求量将突破20万吨。未来几年，针状焦的需求将持续增长。因此，基于价廉易得、产量丰富的中低温煤焦油为原料，制备应用广泛、供不应求的优质针状焦具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，该方法工艺简单，反应条件温和，对设备要求低，无需高温高压，操作性强，成本低。该工艺方法的提出，不仅拓展了针状焦原料的范围，降低了针状焦的生产成本，还解决了中低温煤焦油处理及利用提供了一个新途径新方法。采用本专利技术方法制备的针状焦可以用于高功率及超高功率电极材料、锂离子电池负极材料等。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，包括如下步骤：将中低温煤焦油经蒸馏得到重质组分，将极性溶剂、非极性溶剂、极性溶剂和非极性溶剂的混合物其中的两种按质量比为1:10～10:1混合均匀得到混合溶剂，将中低温煤焦油的重质组分送入反应釜，加热至60～200℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，所述混合溶剂与重质组分的质量比为0.5:1～3:1，在50～200℃搅拌1～10h后静置1～20h，采用物理分离的方法除去高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出澄清液中的未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青，将所述针状焦原料沥青经焦化和煅烧工艺获得针状焦。所述蒸馏为常压蒸馏、减压蒸馏、薄膜蒸发中的一种或几种。所述极性溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、吡啶、丙酮、氯仿、丙醇或四氢呋喃。所述非极性溶剂为苯、甲苯、四氯化碳、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、己烷或庚烷。所述极性溶剂和非极性溶剂的混合物为煤油、蜡油、洗油、一蒽油、二蒽油、萘油、酚油或焦化重油。所述物理分离的方法为溢流、过滤、抽滤中的一种或几种。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术工艺方法简单，反应条件温和，对设备要求低，无需高温高压，操作性强，成本低。在拓展针状焦原料范围的同时，降低了针状焦的生产成本，还为中低温煤焦油的处理提供了一个新途径新方法，使资源得到了有效利用，该专利技术不仅具有显著的经济效益，同时也具有明显的社会效益。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得针状焦其偏关显微结构图。图2为本专利技术实施例2所制得针状焦其偏关显微结构图。图3为本专利技术实施例3所制得针状焦其偏关显微结构图。图4为本专利技术实施例4所制得针状焦其偏关显微结构图。图5为本专利技术实施例5所制得针状焦其偏关显微结构图。图6为本专利技术实施例6所制得针状焦其偏关显微结构图。图7为中低温煤焦油直接焦化所制得焦炭的偏关显微结构图。具体实施方式下面对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，包括如下步骤：将中低温煤焦油经蒸馏得到重质组分，将极性溶剂、非极性溶剂、极性溶剂和非极性溶剂的混合物其中的两种按质量比为1:10～10:1混合均匀得到混合溶剂，将中低温煤焦油的重质组分送入反应釜，加热至60～200℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，所述混合溶剂与重质组分的质量比为0.5:1～3:1，在50～200℃搅拌1～10h后静置1～20h，采用物理分离的方法除去高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出澄清液中的未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青，将所述针状焦原料沥青经焦化和煅烧工艺获得针状焦。中低温煤焦油为低温煤焦油或中温煤焦油或两种混合。低温煤焦油为由煤或油页岩经低温干馏而得的油状产物。中温煤焦油为由煤或油页岩经中温干馏而得的油状产物。所述蒸馏为常压蒸馏、减压蒸馏、薄膜蒸发中的一种或几种。所述极性溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、吡啶、丙酮、氯仿、丙醇或四氢呋喃。所述非极性溶剂为苯、甲苯、四氯化碳、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、己烷或庚烷。所述极性溶剂和非极性溶剂的混合物为煤油、蜡油、洗油、一蒽油、二蒽油、萘油、酚油或焦化重油。所述物理分离的方法为溢流、过滤、抽滤中的一种或几种。实施例一：取200g中低温煤焦油置于反应釜内，常压蒸馏至360℃分离出重质组分，将甲醇和苯按质量比7:3混合均匀得到混合溶剂，将上述分离出的重质组分送入反应釜，加热至60℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，混合溶剂与重质组分的质量比为1:0.5，在60℃下搅拌3h，停搅拌在60℃下静置分层3h，采用过滤的方法分离出高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青1#，所得到针状焦原料沥青1#经焦化和煅烧工艺获得针状焦1#，其偏关显微结构如图1所示。实施例二：取200g中低温煤焦油置于反应釜内，常压蒸馏至380℃分离出重质组分，将乙酸和庚烷按质量比5：5混合均匀得到混合溶剂，将上述分离出的重质组分送入反应釜，加热至90℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，混合溶剂与重质组分的质量比为1:2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，其特征在于，包括如下步骤：将中低温煤焦油经蒸馏得到重质组分，将极性溶剂、非极性溶剂、极性溶剂和非极性溶剂的混合物其中的两种按质量比为1:10～10:1混合均匀得到混合溶剂，将中低温煤焦油的重质组分送入反应釜，加热至60～200℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，所述混合溶剂与重质组分的质量比为0.5:1～3:1，在50～200℃搅拌1～10h后静置1～20h，采用物理分离的方法除去高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出澄清液中的未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青，将所述针状焦原料沥青经焦化和煅烧工艺获得针状焦。

【技术特征摘要】
1.一种中低温煤焦油制备针状焦的方法，其特征在于，包括如下步骤：将中低温煤焦油经蒸馏得到重质组分，将极性溶剂、非极性溶剂、极性溶剂和非极性溶剂的混合物其中的两种按质量比为1:10～10:1混合均匀得到混合溶剂，将中低温煤焦油的重质组分送入反应釜，加热至60～200℃搅拌均匀，再向反应釜内加入混合溶剂，所述混合溶剂与重质组分的质量比为0.5:1～3:1，在50～200℃搅拌1～10h后静置1～20h，采用物理分离的方法除去高反应活性物质，将除去高反应活性物质后得到的澄清液进行解析，解析出澄清液中的未反应的混合溶剂，得到针状焦原料沥青，将所述针状焦原料沥青经焦化和煅烧工艺获得针状焦。2.根据权利要求1所述的一种中低温煤焦油制备针状焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈滨，何莹，刘海丰，郑海峰，刘书林，陈雪，张勇，孙刚，武全宇，
申请(专利权)人：中钢集团鞍山热能研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21