[发明专利]一种同时生产碳纤维沥青及针状石油焦的工艺

说明书

本发明属于一种同时生产碳纤维沥青及针状石油焦的工艺，更具体地说，是以乙烯焦油为原料同时生产碳纤维沥青及针状石油焦的工艺。

针状石油焦是六十年代末发展起来的一种新型碳素材料，用它制成的碳素制品具有高结晶度、高纯度、低烧蚀量、低热膨胀系数等特点，因此被广泛应用于炼钢、宇航等重要国民经济部门中，特别是随着超高功率电炉炼钢的广泛使用，针状石油焦供不应求的现象日趋严重。迄今，全世界针状焦年产量为80万吨，主要产自美国，生产针状石油焦采用延迟焦化工艺，但其操作条件和原料与一般的延迟焦化不同，因为任何的重质油都可作为延迟焦化的原料，但是并不是所有的重质油都能用来生产针状石油焦。

根据针状焦成焦机理的研究，生产针状焦的原料必须是芳烃含量高，硫、氮、金属等杂质含量低，并在热转化过程中具有较高的中间相生成温度和较宽的中间相生成温度范围，能生成广域中间相的物质。国内外的研究表明生产针状石油焦较理想的原料是某些热裂化渣油和催化裂化澄清油。

随着催化裂化技术的发展，在今天的炼油工业中，热裂化已几乎全部被催化裂化工艺所取代，因此在炼厂中已经无法得到热裂化渣油，另外随着催化裂化技术的提高，重油的转化深度增加，自催化裂化装置外排的催化裂化澄清油愈来愈少，同时由于含硫原油在原油中的比例愈来愈大，催化裂化原料的含硫量日益提高，所以要得到含硫低的催化裂化澄清油也日益困难，因此必须开发其他适合于生产针状石油焦的原料来源。

据统计我国目前蒸汽裂解制乙烯年生产能力达300万吨，年产付产物乙烯焦油100万吨以上，乙烯焦油中含有大量的芳烃，并且由于蒸汽裂解制乙烯的原料是石脑油及轻柴油，其硫、氮及金属含量低，因此付产的乙烯焦油杂质含量也不高。用乙烯焦油作原料生产针状石油焦不足之处是其中含有较多的容易缩合的链烯基芳烃，它们容易在加热炉炉管中结焦并堵塞炉管，此外由于这些物质缩合的速度很快，由它们缩合生成的中间相小球体，不容易融并、长大并定向排列，因此无法由乙烯焦油得到优质的、热膨胀系数低的针状石油焦。

为克服以上的缺点，USP3,547,804提出将乙烯焦油与某些沸点约为380～410℃的轻馏分混合，利用这些轻馏分冲刷加热炉炉管以防止乙烯焦油在延迟焦化的炉管中结焦，该方法得到的针状石油焦热膨胀系数较低。

USP3,817,853提出乙烯焦油在进行延迟焦化以前先经加氢处理以除去其中的高反应活性物质，该方法虽然可以由乙烯焦油生产出优质的针状石油焦，但是由于加氢处理装置的建设及操作费用都很高，故该方法生产针状石油焦的生产成本很高。

USP4,624,775公开了一种在乙烯焦油中掺混10～40％的煤焦油生产针状石油焦的方法，这对于炼油厂来说，为了生产针状焦需外购大量的煤焦油，因而也非常不方便。

本发明的目的是提供一种比较经济有效的从乙烯焦油生产针状石油焦的工艺，并使乙烯焦油得到更好的综合利用。

本发明提供的工艺是：乙烯焦油经热处理后，生成的链烯基芳烃缩聚物经减压闪蒸后得到碳纤维沥青产品，剩下的乙烯焦油馏分经过延迟焦化得到针状石油焦产品。

本发明提供的工艺是这样具体实施的：以蒸汽裂解制乙烯的付产物乙烯焦油为原料，在常压下热处理20～60分钟后，减压闪蒸分离得到链烯基芳烃缩聚物即碳纤维沥青产品和沸点低于520℃的馏分，该馏分与热处理得到的轻馏分一起经过延迟焦化得到针状石油焦产品。

本发明中热处理温度既不能过低，也不能过高，最好为320～360℃。

本发明中减压闪蒸温度不超过350℃，所得的碳纤维沥青产品中不含有沸点低于520℃的馏分。

本发明中延迟焦化为本领域技术人员所公知的现有技术，温度为400～550℃。

以下结合附图详细说明本发明的工艺过程。

图1是乙烯焦油热处理的工艺流程示意图。

来自管线11的乙烯焦油原料经泵1送入加热炉2中加热，然后进入热处理反应器3中，在常压、320～360℃、停留20～60分钟的条件下进行缩合，乙烯焦油中的轻馏分从热处理反应器3顶部经管线8流出，而乙烯焦油中的重馏分及链烯基芳烃的缩聚物从热处理反应器3底部流出，进入加热器4中用蒸汽进一步加热后，进入闪蒸塔5，在真空发生器7的减压作用下使沸点低于520℃的乙烯焦油重馏分从闪蒸塔顶部流出，进入接受器6后经管线9与来自管线8的乙烯焦油轻馏分混合后称为予处理后的乙烯焦油，作为生产针状石油焦的原料，而从闪蒸塔底部流出的则是链烯基芳烃的缩聚物-碳纤维沥青产品。

图2是予处理后的乙烯焦油通过延迟焦化生产针状石油焦的工艺流程示意图。