海綿狀石油焦

石油焦是目前廣泛應(yīng)用的增碳劑。石油焦是精煉原油得到的副產(chǎn)品，原油經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青，都可以作為制造石油焦的原料，再經(jīng)焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產(chǎn)量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產(chǎn)量約3000萬t。生石油焦中的雜質(zhì)含量高，不能直接用作增碳劑，必須先經(jīng)過煅燒處理。生石油焦有海綿狀、針狀、粒狀和流態(tài)等品種。海綿狀石油焦是用延遲焦化法制得的，由于其中硫和金屬含量較高，通常用作鍛燒時的燃料，也可作為煅燒石油焦的的原料。經(jīng)鍛燒的海綿焦，主要用于制鋁業(yè)和用作增碳劑。針狀石油焦，是用芳香烴的含量高、雜質(zhì)含量低的原料，由延遲焦化法制得的。這種焦炭具有易于破裂的針狀結(jié)構(gòu)，有時稱之為石墨焦，煅燒后主要用于制造石墨電極。粒狀石油焦呈硬質(zhì)顆粒狀，是用硫和瀝青烯含量高的原料，用延遲焦化法制得的，主要用作燃料。流態(tài)石油焦，是在流態(tài)床內(nèi)用連續(xù)焦化法制得的，呈細(xì)小顆粒狀，結(jié)構(gòu)無方向性，硫含量高、揮發(fā)分低。石油焦的煅燒，是為了除去硫、水分、和揮發(fā)分。將生石油焦于1200?1350°C煅燒，可以使其成為基本上純凈的碳。煅燒石油焦的最大用戶是制鋁業(yè)，70%用以制造使鋁磯土還原的陽極。美國生產(chǎn)的煅燒石油焦，用于鑄鐵增碳劑的約占6%。針狀焦是制造高功率和超高功率電極的優(yōu)質(zhì)材料，用針狀焦制成的石墨電極具有耐熱沖擊性能強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、氧化性能好、電極消耗低及允許的電流密度大等優(yōu)點(diǎn)。目前生產(chǎn)的針狀焦根據(jù)使用的原料可分為石油系和煤系兩類。石油系以美國為代表，煤系則以日本為代表。日本的三菱化成和新日化公司的生產(chǎn)裝置于20世紀(jì)70年代末和80年代初投產(chǎn)。美國大湖炭素公司卻在1950年首先開發(fā)成功。1964年美國聯(lián)合碳化物公司成功地以針狀焦為原料制造出超高功率電極。據(jù)最新統(tǒng)計，國內(nèi)高功率和超高功率電極的需求量為6?10萬t/a，相應(yīng)的針狀焦需要量為6?12萬t/a。目前，因進(jìn)口的針狀焦數(shù)量有限，錦州石化公司的產(chǎn)

量也只有3萬t/a。因此國內(nèi)超高功率電極的產(chǎn)量只好由針狀焦的數(shù)量來決定。煤系針狀焦的生產(chǎn)工藝技術(shù)主要有如下4種。真空蒸餾法。1971年美國LCI公司首先提出用真空分離法從煤焦油瀝青內(nèi)分離出針狀焦，并申請了美國專利，核心技術(shù)是通過真空蒸餾切取適合生產(chǎn)針狀焦的原料，工藝較簡單，且針狀焦的收率低。溶劑萃取法。1981年LCI公司用溶劑處理方法除去瀝青中的喹啉不溶物(QI)成分的方法申請了美國專利。即先用助聚劑液體使QI凝聚，凝聚體在重力沉降器內(nèi)被分離。該處理技術(shù)類似于日本新日化公司用煤焦油瀝青生產(chǎn)針狀焦的工業(yè)化裝置。溶劑處理技術(shù)所得針狀焦的收率高，質(zhì)量好，但工藝較復(fù)雜，投資也較高。M-L法。1985年LCI公司和日本Mardzen石油化學(xué)公司的M-L工藝申請了美國專利，該工藝是把特殊的原料預(yù)處理技術(shù)和獨(dú)特的兩段延遲焦系統(tǒng)結(jié)合起來，是第一套以煤焦油瀝青為原料的針狀焦生產(chǎn)裝置。生產(chǎn)的針狀焦質(zhì)量最好，但也存在收率較低、工藝復(fù)雜和投資高的問題。閃蒸一縮聚法。1985年鞍山焦耐院、鞍山鋼鐵大學(xué)和石家莊焦化廠共同開發(fā)了閃蒸-縮聚工藝，并申請了中國專利。該法是將混合原料油送到特定的閃蒸塔內(nèi)，在一定溫度和真空下閃蒸出閃蒸油，閃蒸油進(jìn)入縮聚釜進(jìn)行聚合得到縮聚瀝青。此工藝收率適中，工藝簡單。國內(nèi)鞍山沿?；蕪S曾投入工業(yè)化試驗，但由于工藝不夠完善，因此也就停頓下來。國內(nèi)，煤系針狀焦的主要質(zhì)量指標(biāo)是參照了日本新日化公司的標(biāo)準(zhǔn)。即真比重$2.13、灰分W0.1%、揮發(fā)分W0.5%、硫分W0.5%、熱膨脹系數(shù)CTE1X10-6/°C和水分W0.2%。目前，寶山鋼鐵股份公司化工分公司正在進(jìn)行中試，且針狀焦質(zhì)量已達(dá)到與日本新日化和三菱的相當(dāng)。鞍山熱能研究院也在進(jìn)行中試并取得了較大進(jìn)展。山西朔州三元碳素股份有限公司的小試報告也已通過了山