张磊 于得水

摘要：针状焦是一种优质碳种，在石油化工行业中有广泛应用。在针状焦生产利用过程中，生产工艺技术直接关系到针状焦生产效益，加强工艺技术研究改进意义重大。基于此，本文通过对相关文献研究以及结合自己多年工作实践经验情况下，就针状焦生产现状及工艺技术进行了探讨，旨在促进针状焦生产工艺技术水平地提高，并未促进其利用效益以及企业生产打下坚实基础。

关键词：针状焦；生产现状；工艺；技术

针状焦是石油化工中使用较为广泛的一种新型工业材料，用其作为用石墨电极，具有化学性能稳定性强、耐腐蚀性能好、高导热率及抗氧化性能突出等优点。从整体而言，目前针状焦生产中仍存在一定问题，因此在准确把握针状焦生产现状基础上，加强对针状焦利用工艺技术研究对于进一步提高石油化工生产效益有深远意义。

一、针状焦生产现状

从生产原料不同进行分类，针状焦分为油系针状焦和煤系针状焦两种。其中，油系针状焦主要以石油渣油为原料进行生产，而煤系则以煤焦油沥青及其刘芬作为主要原料。从国外发展看，石油系针状焦自1950年美国太湖碳素公司发明以来，经过近70年发展，随着高功率电炉冶炼技术不断提高，针状焦作为超高功率电极主要原料得到快速发展，石化领域对其生产工艺技术研究也越来越重视。目前，美国和日本针状焦生产能力处于领先地位，针状焦总产能以达到86万t/a。而相对于国外大多国家而言，我国针状焦工业起步比较晚，开发研究始于20世纪80年代，1995年我国针状焦实现了连续生产，2006年山西宏特煤化工有限公司5万t/a煤系针状焦生产技术项目通过相关鉴定，有力推动了我国煤系针状焦工业化生产发展。尽管我国针状焦生产发展速度较快，但整体而言目前仍处于初成规模，产量基本能够满足国内生产需要阶段。目前我国具有生产超高功率及大型高功率石墨电极用针状焦能力的企业并不多，且在装置规模、质量等方面与国外先进企业相比还有一定差距，尤其是在针对石墨电极接头生产方面还比较欠缺，还不能生产出能够满足电极接头要求的优质接頭针状焦。因此，我国针状焦生产相关工艺技术仍有待不断完善提高。

二、针状焦生产工艺技术

（一）原料预处理

通过对原料进行预处理，可以将原料沥青中杂质去除掉，制取出精制沥青。一般情况下，煤沥青中除主要成分芳香烃外，还含有一定量喹啉不溶物（QI），其存在会导致焦化体系发生晶核作用，从而出现过早生成小球体并妨碍中间相小球体融并而生成镶嵌结构焦的情况，因此对原料进行预处理是非常重要的一个环节。从目前生产现状看，原料预处理中主要运用蒸馏法、离心法、溶剂法及改质法，各种处理方法各具特点和优势。

（1）蒸馏法。通过真空蒸馏将适合生产针状焦原料切取出来，特点是工艺操作简单，但是精制沥青收率比较低。（2）离心法。就是利用离心机等机械设备去除QI的一种方法。在方法运用中，对煤焦油沥青进行离心机中的温度及粘度的控制是个关键，关系到QI去除情况。这种处理方法相对于蒸馏法而言，精制沥青收率有所提高，但是由于其对设备有较高要求、投资大，但生产出来的针状焦质量缺一般，因此目前没有实现工业化。（3）溶剂法。萃取剂主要以芳烃和脂肪烃进行配制。原料中喹啉不溶物杂质非常细小，但溶入混合溶剂后在凝聚沉降作用下颗粒会变大，经分离就可以得到澄清液（轻相）和沉降液（重相）两部分，喹啉不溶物主要聚集在沉降液中，再以蒸馏方式将两相混合物进行溶剂回收，就可以取得精制沥青和重质沥青。溶剂法突出有点就是精制沥青收率高，针状焦质量好，其不足主要体现在工艺比较复杂，且投资较大。（4）改质法。这种方法主要是利用特定闪蒸塔等设备，将混合煤系原料油放入后，在特定温度及真空度下进行闪蒸，之后闪蒸油通过聚合釜而形成针状焦原料缩聚沥青。与蒸馏法一样，该种方法虽然工艺简单，但精制沥青收率较低，且工艺控制存在一定难度。

（二）延迟焦化

延迟焦化工艺是实现精制沥青深加工的重要工艺技术，目前而言工艺已比较成熟。延迟简化工艺在设备及工艺操作方面比较复杂，工艺步骤如下：将通过预处理工艺得到的精制沥青进行加热，达到工艺要求温度后投入到焦化塔中，经过裂解、缩合等反应后得到延迟焦。在延迟焦工艺技术操作中，主要有以下技术控制要点：

（1）焦化温度控制。一般情况下，焦化温度低其升温慢对于中间相生成是最有利的，但过低的话也会影响产品最终质量，因此为生产出优质针状焦，需要对焦化温度进行合理控制。（2）成焦压力控制。加强成焦压力控制目的主要是降低体系粘度，提升产品质量。由于压力过高原料中小分子成分会发生挥发，将成焦压力控制在合理范围内，可以使其以液体状态存在于体系中，从而降低体系整体黏度，以为中间相小球体成长提供更有利条件，这样就可以在提高产品质量及生产效率。实践证明，成焦压力控制在0.2-0.5MPa之间较适宜。（3）循环比控制。循环比对针状焦生产质量和产率都有很大影响，通过对循环比进行控制不仅可以实现针状焦质量及产率的有效控制，同时其也是控制系统热平衡及物料平衡的重要参数，因此在确保针状焦生产系统稳定性方面也有重要作用。一般煤系针状焦生产中循环比应控制在0.5-2.0。

（三）煅烧

煅烧工艺是针状焦生产的最后环节，主要是通过将生焦进行高温热处理，以将其中蕴含水份及挥发份等排出，同时也有助于提升其强度、密度以及导电性等，这样一来实现原料理化性能地提升。煅烧工艺技术应用在针状焦生产中具有提高炭质原料密度、机械强度、导电性及化学稳定性的作用，是针状焦生产工艺中的一项重要技术应用。需要特别注意的是在煅烧环境中我们必须要做好加热炉变温操作，其中温度应当控制在476-500℃范围内。同时因为属于变温操作，这就使得焦炭塔顶溢出热油气波动情况增大，且在高温阶段中由于热油气线速大大提升而容易出现冲塔情况。对此，企业在加热炉变温操作中必须要严格基于相关手册开展，并做好冲塔情况应对。

三、结束语

综上所述，目前我国针状焦生产虽然发展迅速，但是在生产各工艺流程中仍存在着较多问题。如在原料选择和预处理中，由于各方面因素影响，精制沥青质量不稳定现象普遍；在延迟焦化中要实现针状焦质量地提高，就要对工艺参数进行优化，而如何优化是个需要不断探讨的问题。针状焦作为一种石油化工中的重要材料，加强相关生产工艺研究在促进工业生产及社会经济方面有着重要意义，因此相关人员应在全面分析我国针状焦生产现状基础上，加强生产工艺技术研究，结合国外先进生成工艺及实践，不断优化针状焦生产工艺技术，促进行业快速发展。

参考文献：

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