一种煤系针状焦的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于针状焦制备技术领域，公开了一种煤系针状焦的生产工艺，所述工艺将煤焦油沥青和溶剂送入混合装置混合后进入沉降装置，经分离得到轻相和重相，将轻相送入减压蒸馏塔，回收溶剂获得净化煤焦油沥青，将所述净化煤焦油沥青送入焦化塔焦化处理，得到所述煤系针状焦及焦化油气，所述工艺使用的溶剂中含有较多≤200℃的轻质馏分，相比于含大量重质馏分的溶剂，本发明专利技术的溶剂密度较低，将其与煤焦油沥青混合后，形成的轻相更易与重相分离，且因溶剂中含有大量的轻质馏分，去除轻相中的溶剂时所述溶剂更易与净化煤焦油沥青分离，降低了溶剂的回收能耗，提高了溶剂的回收率，降低了生产成本。

Production Technology of a Coal Series Needle Coke

The invention belongs to the technical field of needle coke preparation, and discloses a production process of coal-based needle coke. The process feeds coal tar pitch and solvent into the mixing device and then enters the settling device. After separation, light phase and heavy phase are obtained. The light phase is fed into the vacuum distillation tower, the solvent is recovered to obtain the purified coal tar pitch, and the purified coal tar pitch is sent to the coking tower for coking treatment. The needle coke of coal measures and coking oil and gas are obtained. The solvent used in the process contains more light fractions less than 200 C. Compared with the solvent containing a large number of heavy fractions, the solvent density of the invention is lower. After mixing it with coal tar pitch, the light phase formed is easier to be separated from the heavy phase, and because the solvent contains a large number of light fractions, the solvent in the light phase can be removed. It is easier to separate from purified coal tar pitch, reduces the energy consumption of solvent recovery, improves the solvent recovery rate and reduces the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种煤系针状焦的生产工艺
本专利技术属于针状焦制备
，涉及一种煤系针状焦的生产工艺。
技术介绍
针状焦是一种优质碳素材料，由于粉碎后呈细长的针状结构而得名，它取向性好，导电、导热性能强，是制造高级石墨电极的主要原料，用针状焦生产的超高功率石墨电极具有电阻率低、体积密度大、机械强度高、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点。针状焦石墨化制品被广泛应用于电炉炼钢电极、核反应堆减速材料及火箭技术等领域。目前生产的针状焦根据其使用原料的不同可以分为石油系针状焦和煤系针状焦两大类。其中，石油系针状焦是以石油重质油为原料生产，煤系针状焦则是以煤焦油沥青及其馏分为原料生产。在针状焦生产初期，石油系针状焦占主导地位，其后由于石油价格居高不下以及石油加工的日趋轻质化，致使石油系针状焦原料减少，于是自上世纪70年代后期开始，煤系针状焦得到了广泛发展。煤系针状焦的形成须经历不稳定中间相小球体的形成以及小球体的生长和融并过程，而煤焦油沥青原料中的甲苯不溶-喹啉可溶物(QS-TI)和喹啉不溶物(QI)会阻碍中间相小球体的进一步长大和融并，从而不能形成纤维结构良好的煤系针状焦。因此，为了得到高品质的煤系针状焦，首先必须对生产煤系针状焦的煤焦油沥青进行预处理以脱除其中的QS-TI及QI成分，然后对得到的净化煤焦油沥青进行焦化处处理。如中国专利文献CN103509572A公开了一种利用溶剂法制备高品质煤系针状焦的工艺，该工艺使煤系原料与溶剂混合，通过物理分离除去喹啉不溶物，分离之后对澄清液进行蒸馏，对蒸馏后的重质馏分进行加氢处理，然后焦化得到煤系针状焦。然而，该工艺中使用的溶剂其重质馏分含量高，溶剂密度较大，与煤系原料混合后，不易分离，增大了溶剂回收的难度，提高了生产成本高；此外，该工艺中没有对不溶物进行综合利用，降低了煤系原料的整体利用率，不利于提高环境经济效益。另外，现有技术中，溶剂与煤焦油沥青的混合常采用搅拌釜，但沉降时存在轻重两相界面不清，需要多个搅拌釜切换使用才能实现连续化生产，间歇操作存在轻相及溶剂损失大的问题。为此，中国专利文献CN102051191A公开了一种煤系针状焦的生产方法及系统，所述生产系统包括进行煤焦油沥青的净化部分和进行净化沥青的碳化部分，其中，所述进行煤焦油沥青的净化部分包括混合设备、沉降设备及分离设备，所述混合设备为管道混合器，但煤焦油沥青与溶剂在管道混合器中温度不能保持稳定，影响沥青的充分溶解，降低了精制沥青的收率，也不利于稳定连续化生产的进行。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有制备煤系针状焦的工艺存在溶剂回收难度大且没有对原料综合利用以及煤焦油沥青净化部分的混合设备不能保持温度稳定而影响沥青溶解的问题，从而提供一种煤系针状焦的生产工艺，该工艺中溶剂回收能耗低、回收率高，且该工艺对煤焦油的全馏分进行了综合利用，煤焦油沥青与溶剂混合过程中温度能维持稳定。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种煤系针状焦的生产工艺，包括如下步骤：(1)将煤焦油沥青和溶剂送入混合装置中混合，形成煤焦油沥青与溶剂的混合物；(2)将所述煤焦油沥青与溶剂的混合物送入沉降装置中，经沉降分离得到轻相和重相；(3)将所述轻相和重相分别从所述沉降装置中排出；(4)将所述轻相送入第一减压蒸馏塔，回收溶剂并获得净化煤焦油沥青；(5)将所述净化煤焦油沥青送入焦化塔进行焦化处理，得到所述煤系针状焦和焦化油气；其中，步骤(1)中所述溶剂的制备包括如下步骤：将煤焦油和/或所述焦化油气送入第一分馏塔进行蒸馏，得到第一塔顶油气、270～360℃馏分、150～270℃馏分和塔底的煤焦油沥青，其中，将所述第一塔顶油气和270～360℃馏分送入加氢反应器经加氢反应后得到的产物送入第二分馏塔进行蒸馏，采出130～310℃馏分，将其与所述第一分馏塔采出的所述150～270℃馏分混合，即为所述溶剂。进一步地，所述150～270℃馏分与所述130～310℃馏分混合的质量比为5：5～7：3。进一步地，步骤(1)所述溶剂与所述煤焦油沥青的质量比为(0.8～1.2)：1。进一步地，步骤(1)所述混合装置为混合槽，所述混合槽外周设有第一加热保温装置，所述第一加热保温装置包括套设在所述混合槽外周的第一保温套，所述第一保温套内设有第一加热层和第一导热层，所述第一导热层设置在所述第一保温套内靠近所述混合槽的侧壁。进一步地，步骤(2)所述沉降装置为沉降槽，所述沉降槽外周设有第二加热保温装置，所述第二加热保温装置包括套设在所述沉降槽外周的第二保温套，所述第二保温套内设有第二加热层和第二导热层，所述第一导热层设置在所述第二保温套内靠近所述沉降槽的侧壁。进一步地，所述第一加热保温装置还包括隔热层，其设置在所述第一保温套内远离所述混合槽的侧壁；所述第二加热保温装置还包括隔热层，其设置在所述第二保温套内远离所述沉降槽的侧壁。进一步地，所述第一加热保温装置及所述第二加热保温装置还包括温度传感器，分别设置在对应的保温套内并贴近对应的导热层。进一步地，所述混合槽内的温度为100～140℃；所述沉降槽内的温度为60～100℃。进一步地，从所述沉降槽排出的轻相与重相的质量比为(17～19)：1。进一步地，在步骤(3)之后还包括将所述重相送入第二减压蒸馏塔，回收溶剂并获得粘结剂沥青。进一步地，所述第一减压蒸馏塔及所述第二减压蒸馏塔的溶剂出口分别与混合溶剂罐连接，用以将回收的溶剂作为步骤(1)中的所述溶剂。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的煤系针状焦的生产工艺，所述工艺将煤焦油沥青和溶剂送入混合沉降装置中混合后，经分离得到轻相和重相，将轻相送入减压蒸馏塔，回收溶剂获得净化煤焦油沥青，将所述净化煤焦油沥青送入焦化塔焦化处理，得到所述煤系针状焦及焦化油气，所述工艺使用的溶剂为芳香烃溶剂和脂肪烃溶剂的混合物，所述芳香烃溶剂和脂肪烃溶剂均为煤系溶剂，由煤焦油和/或煤焦油生产针状焦过程中的副产焦化油气经处理得到，提高了煤焦油的整体利用率，降低了生产成本，具有很好的环境经济效益。所述芳香烃溶剂和脂肪烃溶剂混合后得到的混合溶剂中含有较多≤200℃的轻质馏分，相比于含大量重质馏分的溶剂，本专利技术的溶剂密度较低，将其与煤焦油沥青混合后，形成的轻相更易与重相分离，且因溶剂中含有大量的轻质馏分，去除轻相中的溶剂时所述溶剂更易与净化煤焦油沥青分离，降低了溶剂的回收能耗，提高了溶剂的回收率，降低了生产成本。本专利技术将所述净化煤焦油沥青焦化中产生的焦化油气作为制备溶剂的原料，降低了生产的成本，提高了煤焦油的整体利用率，降低了针状焦的生产成本，具有很好的环境经济效益。2.本专利技术提供的煤系针状焦的生产工艺，所述工艺对溶剂的芳脂比进行限定，以使形成的溶剂黏度适中，不仅具有较强的原料沥青溶解能力，使净化煤焦油沥青的回收率高，QI及QS-TI含量少，提高了煤系针状焦的品质，而且所述溶剂还易于回收，经济效益高。3.本专利技术提供的煤系针状焦的生产工艺，对所述溶剂与煤焦油沥青的质量比进行限定，一方面避免质量比过小限制TS溶解，减少净化煤焦油沥青的收率，从而降低煤系针状焦的产量，另一方面也避免溶质量比过大导致溶剂的浪费。4.本专利技术提供的煤系针状焦的生产工艺，对所述煤焦油沥青和溶剂的混合温度进行限定，是因为混合的温度过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤系针状焦的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将煤焦油沥青和溶剂送入混合装置中混合，形成煤焦油沥青与溶剂的混合物；(2)将所述煤焦油沥青与溶剂的混合物送入沉降装置中，经沉降分离得到轻相和重相；(3)将所述轻相和重相分别从所述沉降装置中排出；(4)将所述轻相送入第一减压蒸馏塔(18)，回收溶剂并获得净化煤焦油沥青；(5)将所述净化煤焦油沥青送入焦化塔(1)进行焦化处理，得到所述煤系针状焦和焦化油气；其中，步骤(1)中所述溶剂的制备包括如下步骤：将煤焦油和/或所述焦化油气送入第一分馏塔(2)进行蒸馏，得到第一塔顶油气、270～360℃馏分、150～270℃馏分和塔底的煤焦油沥青，其中，将所述第一塔顶油气和270～360℃馏分送入加氢反应器(10)经加氢反应后得到的产物送入第二分馏塔(7)进行蒸馏，采出130～310℃馏分，将其与所述第一分馏塔(2)采出的所述150～270℃馏分混合，即为所述溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种煤系针状焦的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将煤焦油沥青和溶剂送入混合装置中混合，形成煤焦油沥青与溶剂的混合物；(2)将所述煤焦油沥青与溶剂的混合物送入沉降装置中，经沉降分离得到轻相和重相；(3)将所述轻相和重相分别从所述沉降装置中排出；(4)将所述轻相送入第一减压蒸馏塔(18)，回收溶剂并获得净化煤焦油沥青；(5)将所述净化煤焦油沥青送入焦化塔(1)进行焦化处理，得到所述煤系针状焦和焦化油气；其中，步骤(1)中所述溶剂的制备包括如下步骤：将煤焦油和/或所述焦化油气送入第一分馏塔(2)进行蒸馏，得到第一塔顶油气、270～360℃馏分、150～270℃馏分和塔底的煤焦油沥青，其中，将所述第一塔顶油气和270～360℃馏分送入加氢反应器(10)经加氢反应后得到的产物送入第二分馏塔(7)进行蒸馏，采出130～310℃馏分，将其与所述第一分馏塔(2)采出的所述150～270℃馏分混合，即为所述溶剂。2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述150～270℃馏分与所述130～310℃馏分混合的质量比为5：5～7：3。3.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述溶剂与所述煤焦油沥青的质量比为(0.8～1.2)：1。4.根据权利要求1-3任一项所述的生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述混合装置为混合槽(14)，所述混合槽(14)外周设有第一加热保温装置，所述第一加热保温装置包括套设在所述混合槽(14)外周的第一保温套(141)，所述第一保温套(141)内设有第一加热层(142)和第一导热层(143)，所述第一导热层(143)设置在所述第一保温套(141)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁，李秀辉，毛世强，吕子胜，王彦军，述子清，王雄雄，刘宁，姬锐，刘伟，赵修洪，
申请(专利权)人：陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61