本發(fā)明涉及針狀焦制備，具體涉及一種針狀焦的制備方法和生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、針狀焦在生產(chǎn)超高功率石墨電極的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷混捏、擠壓成型等過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，部分針狀焦被壓碎造成超高功率石墨電極機(jī)械強(qiáng)度差、電阻高、抗氧化性能低等問(wèn)題。

2、目前針狀焦的生產(chǎn)多采用延遲焦化工藝，在現(xiàn)有技術(shù)中其工業(yè)生產(chǎn)采用一爐兩塔流程，即一臺(tái)加熱爐給兩個(gè)焦化塔加熱原料，加熱爐連續(xù)加熱原料，兩個(gè)焦化塔交替切換。且在對(duì)一個(gè)焦化塔加熱原料時(shí)，后期要變換循環(huán)油進(jìn)行拉焦、干燥，其缺點(diǎn)是循環(huán)油部分結(jié)焦、原料和循環(huán)油之間的切換不清晰，操作不穩(wěn)定、拉焦、干燥時(shí)間短等，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較低，主要表現(xiàn)為熱膨脹系數(shù)(cte)高、粒度小、強(qiáng)度低，無(wú)法到達(dá)進(jìn)口針狀焦的水平。另外，國(guó)內(nèi)現(xiàn)已建成的針狀焦生產(chǎn)工藝流程存在實(shí)際操作復(fù)雜，運(yùn)行不平穩(wěn)，設(shè)備使用壽命短，產(chǎn)品質(zhì)量低且不穩(wěn)定的問(wèn)題。

3、cn?104560104?b公開(kāi)了一種針狀焦生產(chǎn)工藝，將原料油裝入焦化釜中，升溫至350-400℃，達(dá)到溫度后繼續(xù)升溫至420-480℃恒溫4-16h，繼續(xù)升溫至430-450℃恒溫6-10h，焦化釜壓力控制為0.2-3.0mpa，恒溫結(jié)束后，焦化釜內(nèi)殘余的重餾分油經(jīng)過(guò)延遲焦化加熱爐加熱后進(jìn)入焦炭塔進(jìn)行裂化、縮合反應(yīng)制得針狀焦。該方法利用高溫焦化條件制備針狀焦，工藝過(guò)程采用持續(xù)升溫過(guò)程，末期進(jìn)料在焦炭塔內(nèi)停留時(shí)間短，難以保證針狀焦產(chǎn)品高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)和穩(wěn)定性。

4、cn102021005a一種針狀焦的生產(chǎn)方法，該方法使針狀焦原料經(jīng)換熱和加熱爐加熱后進(jìn)焦炭塔，在一定的溫度下，反應(yīng)生成的針狀焦留在焦炭塔內(nèi)，將焦炭塔的一個(gè)操作周期按時(shí)間先后順序分四個(gè)階段。該技術(shù)生成的針狀焦粒度提高，但cte改善不明顯。

5、因此，本領(lǐng)域尚需對(duì)針狀焦的制備進(jìn)一步進(jìn)行研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種針狀焦的制備方法和生產(chǎn)系統(tǒng)，以提高全塔針狀焦的強(qiáng)度，并降低其膨脹系數(shù)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種針狀焦的制備方法，焦炭塔a、b、c周期性交替進(jìn)行生焦反應(yīng)、拉焦反應(yīng)和清焦處理，針狀焦的制備方法包括如下步驟：

3、(1)使原料油進(jìn)入分餾塔進(jìn)行分餾，得到焦化富氣、焦化蠟油及塔底聯(lián)合油，塔底聯(lián)合油進(jìn)入聯(lián)合油加熱爐進(jìn)行加熱；

4、(2)使加熱后的塔底聯(lián)合油進(jìn)料至焦炭塔a，開(kāi)始進(jìn)行生焦反應(yīng)；

5、(3)焦炭塔a內(nèi)生焦反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，終止其塔底聯(lián)合油進(jìn)料；然后同時(shí)開(kāi)始焦炭塔a的拉焦介質(zhì)進(jìn)料和焦炭塔b的塔底聯(lián)合油進(jìn)料；進(jìn)料時(shí)，焦炭塔a隨即進(jìn)行拉焦反應(yīng)，焦炭塔b隨即進(jìn)行生焦反應(yīng)；

6、(4)焦炭塔b內(nèi)生焦反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，終止焦炭塔a的拉焦介質(zhì)進(jìn)料和焦炭塔b的塔底聯(lián)合油進(jìn)料；然后同時(shí)開(kāi)始焦炭塔b的拉焦介質(zhì)進(jìn)料、焦炭塔c的塔底聯(lián)合油進(jìn)料，進(jìn)料時(shí)，焦炭塔b隨即進(jìn)行拉焦反應(yīng)，焦炭塔c隨即進(jìn)行生焦反應(yīng)；

7、(5)對(duì)焦炭塔a進(jìn)行清焦處理，得到針狀焦產(chǎn)品；

8、(6)焦炭塔c的生焦反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，終止焦炭塔b的拉焦介質(zhì)進(jìn)料和焦炭塔c的塔底聯(lián)合油進(jìn)料；然后同時(shí)開(kāi)始焦炭塔c的拉焦介質(zhì)進(jìn)料、焦炭塔a的塔底聯(lián)合油進(jìn)料，進(jìn)料時(shí)，焦炭塔c隨即進(jìn)行拉焦反應(yīng)，焦炭塔a隨即進(jìn)行生焦反應(yīng)；

9、(7)對(duì)焦炭塔b進(jìn)行清焦處理，得到針狀焦產(chǎn)品；

10、(8)焦炭塔a的生焦反應(yīng)再次達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，終止焦炭塔a的塔底聯(lián)合油進(jìn)料和焦炭塔c的拉焦介質(zhì)進(jìn)料；然后同時(shí)開(kāi)始焦炭塔a的拉焦介質(zhì)進(jìn)料、焦炭塔b的塔底聯(lián)合油進(jìn)料；

11、(9)對(duì)焦炭塔c進(jìn)行清焦處理，得到針狀焦產(chǎn)品；

12、(10)重復(fù)步驟(4)-(9)，重復(fù)的次數(shù)為至少一次，即可連續(xù)得到針狀焦產(chǎn)品；

13、其中，所述拉焦介質(zhì)包括所述焦化富氣和所述焦化蠟油。

14、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，任一焦炭塔進(jìn)行生焦反應(yīng)時(shí)塔頂生成的油氣循環(huán)進(jìn)入分餾塔與原料油混合進(jìn)行分餾。

15、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，所述拉焦介質(zhì)經(jīng)拉焦加熱爐加熱后再進(jìn)入各焦炭塔；及/或，拉焦加熱爐采用實(shí)時(shí)變溫控制，變溫范圍為480-540℃，變溫速率為10-100℃/h。

16、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，原料油進(jìn)入分餾塔進(jìn)行分餾時(shí)，塔底溫度為340-365℃，塔頂溫度為90～120℃，塔頂壓力為0.1～0.4，分餾還得到焦化汽油、焦化柴油。

17、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，聯(lián)合油加熱爐采用實(shí)時(shí)變溫控制，變溫范圍為440-480℃，變溫速率為10-100℃/h；

18、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，拉焦介質(zhì)與塔底聯(lián)合油的進(jìn)料質(zhì)量比為1～2；及/或，拉焦介質(zhì)的空塔線(xiàn)速度為0.01-0.2m/s。

19、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，任一焦炭塔內(nèi)的生焦反應(yīng)時(shí)間為生產(chǎn)周期的25～50％，所述生產(chǎn)周期為完成生焦反應(yīng)、拉焦反應(yīng)和清焦處理三個(gè)階段所需的時(shí)間。

20、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，任一焦炭塔在生焦反應(yīng)和拉焦反應(yīng)階段的塔頂壓力為0.4～1mpa；所述拉焦介質(zhì)中焦化富氣與焦化蠟油質(zhì)量比為1:1～1:5；及/或，焦化蠟油的餾程為350～450℃。

21、本發(fā)明所述的針狀焦的制備方法，其中，所述清焦處理包括水蒸氣吹掃和除焦操作。

22、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種針狀焦的生產(chǎn)系統(tǒng)，用于上述的制備方法，包括：聯(lián)合油加熱爐、拉焦加熱爐、焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c和分餾塔；

23、其中，分餾塔設(shè)置有原料油入口，用于輸入原料油；分餾塔的聯(lián)合油出口連接聯(lián)合油加熱爐的入口，分餾塔的富氣出口和蠟油出口分別連接拉焦加熱爐的入口；聯(lián)合油加熱爐的出口和拉焦加熱爐的出口分別連接焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c的入口；焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c的塔頂油氣出口連接分餾塔的入口。

24、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

25、(1)本發(fā)明制備的針狀焦全塔產(chǎn)品均一性好。傳統(tǒng)一爐二塔的針狀焦工藝末期進(jìn)料反應(yīng)時(shí)間短，沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分的中間相發(fā)展階段，生成的針狀焦熱膨脹系數(shù)及強(qiáng)度差，造成整塔針狀焦性質(zhì)不均一；而本發(fā)明在生成中間相后停止沖焦，改為通入不能生成針狀焦的拉焦介質(zhì)進(jìn)行拉焦，減少了低質(zhì)量針狀焦產(chǎn)品。

26、(2)本發(fā)明采用自產(chǎn)焦化富氣與焦化蠟油混合作為拉焦介質(zhì)，能夠大幅度提升針狀焦的強(qiáng)度，降低其熱膨脹系數(shù)，并提升全塔針狀焦產(chǎn)品的均一性。此外，還避免了廢水廢氣的產(chǎn)生，可以循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了低成本零污染。

27、(3)本發(fā)明提供的針狀焦的制備方法中，通過(guò)控制聯(lián)合油加熱爐溫度使焦炭塔內(nèi)物料長(zhǎng)時(shí)間保持低溫狀態(tài)，保證了中間相充分發(fā)育與纖維單元有序生長(zhǎng)，并且在適當(dāng)時(shí)機(jī)通入自產(chǎn)焦化富氣和焦化蠟油的混合物作為拉焦介質(zhì)，工藝條件將中間相結(jié)構(gòu)廣泛形成與氣流拉焦過(guò)程耦合，形成了針狀焦廣域纖維結(jié)構(gòu)的工藝條件，從而使針狀焦產(chǎn)品具有更低的熱膨脹系數(shù)。

28、(4)本發(fā)明制備的針狀焦全塔產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度。傳統(tǒng)一爐二塔的針狀焦工藝末期進(jìn)料成焦質(zhì)量差，因此末期一般高溫短時(shí)間進(jìn)料；而本發(fā)明采用單獨(dú)的拉焦加熱爐給焦炭塔提供熱量，輕組分不結(jié)焦，焦炭塔內(nèi)溫度及時(shí)間可控，從而實(shí)現(xiàn)針狀焦強(qiáng)度及產(chǎn)品穩(wěn)定性的精準(zhǔn)調(diào)控。