[发明专利]一种最大化利用煤焦油生产煤系针状焦的生产方法

说明书

本发明属于煤化工技术领域，公开了一种最大化利用煤焦油生产煤系针状焦的方法，所述方法将煤焦油沥青和溶剂混合后，经分离得到轻相和重相，去除轻相中的溶剂得到净化煤焦油沥青，对净化煤焦油沥青进行焦化处理得到煤系针状焦，所述方法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。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及针状焦的生产，具体涉及一种最大化利用煤焦油生产煤系针状焦的方法。

背景技术

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，煤系针状焦的制备得到了广泛发展。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，该工艺中没有对高喹啉不溶物残渣进行综合利用，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，随着溶剂重复回收利用次数的增加，其净化煤焦油沥青的性能也会随之下降。

发明内容

因此，本发明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、没有对原料综合利用以及溶剂重复回收利用后性能下降的问题，从而提供一种最大化利用煤焦油生产煤系针状焦的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种最大化利用煤焦油生产煤系针状焦的方法，包括煤焦油沥青的净化步骤和净化煤焦油沥青的焦化步骤，所述煤焦油沥青的净化步骤包括如下步骤：

(1)蒸馏煤焦油和/或焦化油气，将得到的残渣作为原料煤焦油沥青；将得到的150～270℃馏分作为芳香烃溶剂；将得到的270～360℃馏分和/或分馏塔塔顶油气与脱酚油混合后经加氢处理得到的产物再经分馏得到的130～310℃馏分作为所述脂肪烃溶剂；将上述芳香烃溶剂和脂肪烃溶剂混合，得到混合溶剂；

(2)将上述混合溶剂与煤焦油沥青混合，得到煤焦油沥青和混合溶剂的混合物；

(3)分离所述煤焦油沥青和混合溶剂的混合物，得到轻相和重相；

(4)将所述轻相和所述重相分别排出；

(5)分别去除所述轻相与重相中的混合溶剂，得到净化煤焦油沥青及副产粘结剂沥青，回收得到的混合溶剂作为步骤(1)中的溶剂。

进一步地，步骤(1)中所述芳香烃溶剂与脂肪烃溶剂混合的质量比为5：5～7：3。