溶剂-沉降法生产煤系针状焦
沥青基碳材料
本文来源:煤化工
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高温煤焦油在性质上有黏度及密度大、芳香族、胶质、沥青质及机械杂质含量高的特点。其中,高温煤焦油沥青是高温煤焦油提取馏分油后的产品,具有分子量范围大(2000 到 30000)、含碳量高(>90%)的特点,是生产浸渍剂沥青、针状焦、中间相炭微球、碳纤维等高附加值产品的原料。但是,生产这些产品都需要低杂质含量的净化沥青。
净化沥青的制备主要是脱除以原生喹啉不溶物(QI)为代表的杂质,原生 QI 分为原生无机 QI 和原生有机 QI,原生无机 QI 为原料中的无机杂质或煤焦化过程中带入焦油中的焦和煤的微粉,原生有机 QI 是炼焦或煤焦油加工过程中芳烃大分子裂解、或低分子量芳烃高温缩聚形成的稠环芳烃。原生 QI 的净化方法主要是采用芳香烃和脂肪烃按一定比例配制成混合溶剂,通过相似相溶的原理,溶解、萃取、分离原生有机 QI,降低煤沥青的黏度,使其利于采用沉降、过滤和离心分离等物理方法分离原生无机 QI。
针状焦是一种具有特殊结构的碳材,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,用于高功率或超高功率电炉炼钢,可使冶炼时间缩短30%~50%,节电 10%~50%。
张德保等在对针状焦制备过程中的中间相结构以及影响中间相形成的各种因素的概述中,指出生产针状焦的原料应符合以下要求:
密度≥1 020 kg/m3
灰 分≤0.05%
硫分<0.5%
QI 质量分数<0.1%
钒质量分数<50×10-6
镍质量分数<50×10-6
芳香指数(BMCI)>120
芳烃质量分数为 30%~50%
因此,为生产优质针状焦,必须对煤焦油沥青原料进行净化处理,以除去影响中间相结构生长的 QI 等有害杂质。目前,除去煤焦油和煤焦油沥青中 QI 等有害杂质的方法中,只有溶剂-沉降法得到大规模工业化应用,中钢集团鞍山热能研究院、山西宏特煤化工有限公司、喜科墨(江苏)针状焦科技有限公司等煤系针状焦项目,均采用溶剂-沉降法。
节选:煤化工 程志宇 高温煤焦油加氢联产针状焦工艺探讨