一种用煤直接制备针状焦的工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用煤直接制备针状焦的工艺。包括：(1)第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥后与加氢溶剂油混合后进行沥青化反应；（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料与来自分馏单元的馏分混合后进行固液分离；（3）第二沥青化单元：进行沥青化反应；（4）第二固液分离单元：进行固液分离；（5）分馏单元：从第一和第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成不同温度的馏分；（6）预加氢单元：进行催化预加氢，得到加氢溶剂油；（7）预缩聚单元：进行预缩聚，得到预缩聚物；（8）焦化单元：进行焦化反应，得针状焦生焦；（9）煅烧单元：进行高温煅烧得针状焦成品。本发明专利技术直接用煤炭制备针状焦，实现了对煤炭的有效高值利用。

A process for direct preparation of needle coke from coal

【技术实现步骤摘要】
一种用煤直接制备针状焦的工艺
本专利技术涉及一种用煤直接制备针状焦的工艺，属于针状焦制备

技术介绍
针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种，其外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，其结构具有明显流动纹理，孔大而少且略呈椭圆形，颗粒有较大的长宽比，有如纤维状或针状的纹理走向，是生产超高功率石墨电极、锂电池负极材料、特种炭素材料、核石墨等高端炭素制品的原料。由于针状焦具有良好的石墨化性能，用其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，针状焦的生产企业逐渐增多，产量也在逐年增大。针状焦按原料的不同分为油系针状焦和煤系针状焦。煤系针状焦原料主要为煤焦油沥青，其主要来源于煤炼焦过程中副产的煤焦油。目前的煤系针状焦无法以煤沥青为原料进行生产，如中国专利CN200910198177.6（煤系针状焦的生产方法及系统），该方法对煤沥青脱除喹啉不溶物后，作为生产针状焦的原料。但随着针状焦企业的增多以及产量的扩大，炼焦行业所产的煤沥青不能满足针状焦生产的需要，因此有必要采取其他替代原料生产针状焦以缓解针状焦生产原料不足的矛盾。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用煤直接制备针状焦的工艺，其原理是将煤炭通过一定的手段将其转变成适合生产针状焦的芳香族化合物后，将芳香族化合物通过合适的焦化和煅烧工艺制得针状焦。本专利技术显著扩大了针状焦生产的原料范围；同时有效利用工艺中所产生的物料和能量，并通过增设预缩聚的方式提高针状焦生焦产率，具有环保、经济等多重效益。本专利技术提供了一种用煤直接制备针状焦的工艺，具体步骤如下：(1)第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥细磨至100目以下,与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进入沥青化反应器进行沥青化反应。（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料引入第一固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，固体进入第二沥青化单元。（3）第二沥青化单元：将第一固液分离单元分离出的固体与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进行沥青化反应。（4）第二固液分离单元：将第二沥青化单元反应后的物料引入第二固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，所分离固体固体质量的20%-70%进入第一沥青化单元，20%-78%进入第二沥青化单元，剩余部分作为副产物留作他用。（5）分馏单元：从第一、第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成小于210℃馏分、210-300℃馏分、300-360℃馏分和大于360℃馏分的四个组分；小于210℃馏分质量的30%-70%去第一固液分离单元，30%-70%去第二固液分离单元；210-300℃馏分质量的10%－60%去第一固液分离单元，10%－70%去第二固液分离单元，剩余部分去预加氢单元；300-360℃馏分质量的10%－70%去预加氢单元，10%－80%去焦化单元，剩余部分去预缩聚单元；大于360℃馏分去焦化单元。（6）预加氢单元：将分馏单元来的210-300℃馏分和300-360℃馏分进行催化预加氢，得到加氢溶剂油。（7）预缩聚单元：将分馏单元来的300-360℃馏分进行预缩聚，得到预缩聚物。（8）焦化单元：将从分馏单元出来的300-360℃馏分和大于360℃馏分以及预缩聚单元出来的预缩聚物以1－10：1－20：0.1－10比例混合后进入焦化单元进行焦化反应，得针状焦生焦；焦化单元副产的液体油品引入分馏单元进行分馏。（9）煅烧单元：将针状焦生焦进行高温煅烧得针状焦煅后焦成品。上述方法中，所述的第一沥青化单元和第二沥青化单元中，固体（既有煤粉，又有固液分离单元出来的固体产品）与加氢溶剂油的质量比为1：0.1-5，沥青化温度为350-480℃，沥青化过程中通入氢气，压力0.1-30MPa，沥青化时间为0.01-300min。上述方法中，所述的沥青化过程中同时添加物料质量百分数0.01%-30%的铁系催化剂或镍钼钴类催化剂。上述方法中，所述的分馏单元为石油化工行业通用设备，如分馏塔，可将固液分离单元来的液体分成小于210℃馏分，210-300℃馏分，300-360℃馏分和大于360℃馏分。上述方法中，所述的预加氢单元的加氢反应温度为280-380℃，加氢反应压力为5-15MPa，加氢催化剂为镍钼系催化剂。上述方法中，所述的预缩聚单元为可控温度和压力的高压反应器，控制预缩聚压力为0.1MPa～8MPa，温度为280-460℃，时间为0.1-10小时。上述方法中，所述的焦化单元控制焦化反应压力为0.1－1MPa，温度为420-520℃，反应时间为3-40小时。上述方法中，所述的煅烧单元中，控制煅烧温度1250-1500℃，煅烧时间1-24小时。所述的第一固液分离单元和第二固液分离单元可为重力沉降设备也可为离心沉降设备，或二者的组合。所述的煅烧单元为针状焦生产所用的常规的煅烧装置,可为箱式煅烧炉，也可为罐式炉或回转窑。本专利技术的有益效果：1)本专利技术工艺拓宽了针状焦生产的原料范围，易于实现工业化生产，为针状焦的生产提供了一种新工艺。2)有效利用工艺中所产生的物料和能量，提高了针状焦产率，具有环保、经济等多重效益。附图说明图1是用煤直接制备针状焦的工艺流程图。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。实施例1：（1）煤炭经破碎干燥细磨至100目以下,与来自预加氢单元的加氢溶剂油以质量混合比为1：0.1混合后加热到480℃后进入沥青化反应器在氢气压力30MPa下，同时添加物料质量百分数30%的铁系催化剂后进行沥青化反应0.01min。（2）将沥青化反应后的物料引入第一固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行重力沉降式固液分离，所分离液体进入分馏单元，所分离固体进入第二沥青化单元。（3）将第一固液分离单元分离出的固体与来自预加氢单元的加氢溶剂油以质量混合比为1：0.5混合后加热到460℃后进入沥青化反应器在氢气压力15MPa下，同时添加物料质量百分数1%的铁系催化剂后进行沥青化反应1min。（4）将第二沥青化反应后的物料引入第二固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行重力沉降式固液分离，所分离液体进入分馏单元，所分离固体质量的30%进入第一沥青化单元，60%进入第二沥青化单元，剩余部分排出系统作为副产物。（5）从第一和第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成小于210℃馏分，210-300℃馏分，300-360℃馏分和大于360℃馏分；小于210℃馏分质量的30%去第一固液分离单元，70%去第二固液分离单元；210-300℃馏分质量的60%去第一固液分离单元，10%去第二固液分离单元，剩余部分去预加氢单元；300-360℃馏分质量的10%去预加氢单元，80%去焦化单元，剩余部分去预缩聚单元；大于360℃馏分去焦化单元。（6）将分馏单元来的210-300℃馏分和300-360℃馏分在5MPa，350℃,镍钼系催化剂存在下进行催化预加氢，得到加氢溶剂油。（7）将分馏单元来的300-360℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用煤直接制备针状焦的工艺，其特征在于：步骤如下：(1) 第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥细磨至100目以下,与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350‑480℃后进入沥青化反应器进行沥青化反应；（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料引入第一固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210‑300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，固体进入第二沥青化单元；（3）第二沥青化单元：将第一固液分离单元分离出的固体与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350‑480℃后进行沥青化反应；（4）第二固液分离单元：将第二沥青化单元反应后的物料引入第二固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210‑300℃馏分混合后进行固液分离；所分离液体进入分馏单元，所分离固体质量的20%‑70%进入第一沥青化单元，所分离固体质量的20%‑78%进入第二沥青化单元，剩余部分作为副产物留作他用；（5）分馏单元：从第一、第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成小于210℃馏分、210‑300℃馏分、300‑360℃馏分和大于360℃馏分的四个组分；小于210℃馏分质量的30%‑70%去第一固液分离单元，30%‑70%去第二固液分离单元；210‑300℃馏分质量的10%－60%去第一固液分离单元，10%－70%去第二固液分离单元，剩余部分去预加氢单元；300‑360℃馏分质量的10%－70%去预加氢单元，10%－80%去焦化单元，剩余部分去预缩聚单元；大于360℃馏分去焦化单元；（6）预加氢单元：将分馏单元来的210‑300℃馏分和300‑360℃馏分进行催化预加氢，得到加氢溶剂油；（7）预缩聚单元：将分馏单元来的300‑360℃馏分进行预缩聚，得到预缩聚物；（8）焦化单元：将从分馏单元出来的300‑360℃馏分、大于360℃馏分和预缩聚单元出来的预缩聚物以质量比为1－10：1－20：0.1－10的比例混合后进入焦化单元进行焦化反应，得针状焦生焦；焦化单元副产的液体油品引入分馏单元进行分馏；（9）煅烧单元：将针状焦生焦进行高温煅烧得针状焦煅后焦成品。...

【技术特征摘要】
1.一种用煤直接制备针状焦的工艺，其特征在于：步骤如下：(1)第一沥青化单元：煤炭经破碎干燥细磨至100目以下,与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进入沥青化反应器进行沥青化反应；（2）第一固液分离单元：将沥青化反应后的物料引入第一固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离，所分离液体进入分馏单元，固体进入第二沥青化单元；（3）第二沥青化单元：将第一固液分离单元分离出的固体与来自预加氢单元的加氢溶剂油混合后加热到350-480℃后进行沥青化反应；（4）第二固液分离单元：将第二沥青化单元反应后的物料引入第二固液分离单元与来自分馏单元的小于210℃馏分和210-300℃馏分混合后进行固液分离；所分离液体进入分馏单元，所分离固体质量的20%-70%进入第一沥青化单元，所分离固体质量的20%-78%进入第二沥青化单元，剩余部分作为副产物留作他用；（5）分馏单元：从第一、第二固液分离单元来的液体在分馏塔内分馏成小于210℃馏分、210-300℃馏分、300-360℃馏分和大于360℃馏分的四个组分；小于210℃馏分质量的30%-70%去第一固液分离单元，30%-70%去第二固液分离单元；210-300℃馏分质量的10%－60%去第一固液分离单元，10%－70%去第二固液分离单元，剩余部分去预加氢单元；300-360℃馏分质量的10%－70%去预加氢单元，10%－80%去焦化单元，剩余部分去预缩聚单元；大于360℃馏分去焦化单元；（6）预加氢单元：将分馏单元来的210-300℃馏分和300-360℃馏分进行催化预加氢，得到加氢溶剂油；（7）预缩聚单元：将分馏单元来的300-360℃馏分进行预缩聚，得到预缩聚物；（8）焦化单元：将从分馏单元出来的300-360℃馏分、大于360℃馏分和预缩聚单元出来的预缩聚物以质量比为1－...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少青，曹艳芝，高丽兵，卫贤贤，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14