煤焦油制备针状焦的技术研究
针状焦制备研究进展
化工科技,2020,28(5) ：71 〜74SCIENCE & TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY综述专论针状焦制备研究进展**基金项目：陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2019JQ-905)；陕西省教育厅科研计划项目(19JSO71)；陕西省高校科协青年人才托举计划资助项目(20180608)；榆林市2019年科技计划产学研项目(2019-83-1)；榆林学院博 士科研启动基金项目(17GK12,17GK13)o作者简介：孟宇(1988-),男，陕西神木人，榆林学院讲师，博士，主要从事C 1催化转化及煤基功能材料制备开发研究。
收稿日期：2020-08-29孟 宇郭 卓1，，朱仕元1，，彭 娜12(.榆林学院化学与化工学院，陕西榆林719000；.陕西省低变质煤洁净利用重点实验室，陕西榆林719000)摘要：煤沥青作为煤焦油加工的主要产品，可用于加工煤系针状焦，且表现出多方面优势.煤系 针状焦的特征为强度高，低硫，热稳定性强.对针状焦的结构及性能、生产现状及应用、生产工艺等方面进行了综述讨论，分析得出了针状焦在生产过程中存在的问题，并对针状焦的发展趋势给出了建议.关键词：煤沥青;针状焦；制备技术中图分类号：TQ 524 文献标识码：A 文章编号：1008-0511(2020)05-0071-04中国焦化行业每年产生大量的副产物煤焦 油，其在蒸馏过程中主要馏分为煤沥青。
煤沥青 是生产煤系针状焦的优质原料，其组分包括碳氢化合物和碳环、杂环化合物。
针状焦是20世纪70年代发现的优质碳素材料品种，具有低金属含量、低空隙度、低热膨胀系数、易石墨化的特点，且 表现出很强的导电性，因而在制备高功率石墨电 极方面表现出很高的应用价值［14］。
1针状焦结构及性能针状焦属于一种常用的易石墨化炭，在进行其结构研究时一般用到Franklin 模型［5］,由微观 结构分析可知，其主要组成单元为层状缩合芳烃,以及相应的微晶单元。
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油制备针状焦的技术研究一、煤焦油制备针状焦的工艺流程1、煤炭粉碎：首先对原始煤炭进行破碎，将煤炭破碎成较小颗粒的煤粉，以便后续的焦化过程。
2、煤粉干燥：将破碎后的煤粉进行干燥处理，去除煤粉中的水分，以提高后续煤焦油制备的效率。
3、煤粉预热：将干燥后的煤粉进行预热处理，使其达到适合炼焦的温度。
4、煤粉焦化：将预热后的煤粉送入焦炉进行焦化，产生煤焦油和焦炭。
5、煤焦油提取：对焦炉产生的煤焦油进行提取和精制处理，得到纯净的煤焦油产品。
6、针状焦制备：通过特殊的加工技术，将煤焦油转化为针状焦产品。
1、煤焦油提取技术：煤焦油的提取是制备针状焦的关键环节之一。
目前常用的煤焦油提取技术包括萃取法、蒸馏法和萃取-蒸馏结合法。
这些方法可以有效提取煤焦油中的有用成分，为后续的针状焦制备提供原料保障。
2、针状焦加工技术：针状焦的形成需要通过特殊的加工技术来实现。
目前常用的针状焦加工技术包括真空渗透法、沥青质改性法和高温处理法等。
这些技术可以使煤焦油中的有机物质聚合成为针状结构，提高针状焦的质量和热值。
3、煤焦油纯化技术：煤焦油中含有大量的杂质和不纯物质，需要进行纯化处理才能制备高质量的针状焦。
目前常用的煤焦油纯化技术包括溶剂萃取法、物理吸附法和化学处理法等。
这些技术可以有效去除煤焦油中的杂质和微量金属，提高煤焦油的纯度和稳定性。
1、绿色环保：随着环保意识的增强，煤焦油制备针状焦的技术将朝着清洁高效的方向发展。
未来将重点研究煤焦油的提取、加工和纯化技术，减少环境污染，实现绿色生产。
2、高效节能：未来煤焦油制备针状焦的技术将更加注重节能和高效。
通过优化工艺流程和改进设备技术，提高生产效率，降低能源消耗，实现资源的最大化利用。
3、产品多样化：未来煤焦油制备针状焦的技术将提高产品的多样化和附加值。
同时研发新型的针状焦产品，满足不同行业的需求，拓展市场空间。
煤焦油制备针状焦的技术研究对于我国的能源结构调整和节能减排具有重要的意义。
我国煤系针状焦的研究及生产状况
我国煤系针状焦的研究及生产状况针状焦是制备炼钢用超高功率电极的优质原料。
采用高功率或超高功率电炉炼钢时，可使冶炼时间缩短30%～50%，节电10%～50％，经济效益十分明显。
随着我国电炉炼钢比例的逐年提高，电炉钢的总产量已达到4000多万吨，对超高功率石墨电极的需求量也逐年增加，进一步促进了针状焦的发展。
但是国内针状焦的产能只有5万吨左右，大量依赖进口。
我国是焦炭生产大国，焦炭总产量占世界产量的50％以上，具有充足的高温煤焦油资源，可以为煤系针状焦的生产提供优质的原料。
因此，进一步开发和完善自主知识产权的煤系针状焦生产技术和扩大煤系针状焦的产能迫在眉睫。
1 国内煤系针状焦的研究状况1.1 研究发展过程我国煤系针状焦的开发研究始于20世纪80年代初，1986年由鞍山热能研究院承担的煤沥青针状焦中间试验顺利完成，1987年初，济宁煤化公司与鞍山热能研究院合作开展了以济宁煤化公司煤焦油沥青为原料的针状焦生产可行性试验和扩大的中间试验，1989年初，该试验顺利完成并通过鉴定。
主要技术路线是采用溶剂处理静置沉降法制备煤焦油精制沥青，延迟焦化制备生焦，经回转窑煅烧制得针状焦。
与此同时，由鞍山钢铁学院完成实验室研究、鞍山焦耐院完成小试和工业性装置设计，在鞍山沿海化工有限公司建造了2万吨的生产装置。
主要技术路线是采用闪蒸热缩聚工艺获得煤焦油精制沥青，延迟焦化制备生焦，箱式炉煅烧生产针状焦。
由于技术成熟度、原料及资金等方面的原因，当时生产的针状焦质量与国外的产品相比还有一定差距。
近年来，宝钢煤化工公司正在开展煤系针状焦的开发实验工作，经过多年努力，宝钢研发的煤系针状焦产品已顺利完成中试，产品质量接近国际领先水平，能满足生产超高功率石墨电极和特殊碳素制品的需要。
该项目现已进入工业化设计阶段。
山西宏特煤化工有限公司于2005年建成1套5万t/a的延迟焦化装置，经过几年调试，现在已生产出针状焦，并且质量在不断改善。
2008年，又开展了年产10万吨的煤系针状焦工程项目的建设。
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油制备针状焦的技术研究【摘要】本文主要探讨了煤焦油制备针状焦的技术研究。
首先分析了煤焦油的特性，然后探讨了针状焦的制备方法及工艺参数优化。
同时进行了反应机理研究，并对产品性能进行了测试。
通过实验结果分析，总结了煤焦油制备针状焦的技术，并展望了未来的研究方向。
本研究对于提高煤焦油的加工利用价值，实现能源资源的高效利用具有一定的指导意义和实践价值。
【关键词】煤焦油、针状焦、技术研究、特性分析、制备方法、工艺参数、优化、反应机理、产品性能测试、总结、展望1. 引言1.1 煤焦油制备针状焦的技术研究针状焦具有较高的结晶度和机械强度，可以提高焦炭的燃烧效率和热值，减少环境污染和能源消耗。
针状焦的制备方法和工艺参数对产品质量和经济效益具有重要影响。
通过对煤焦油的特性分析、针状焦的制备方法探讨、工艺参数优化、反应机理研究以及产品性能测试，可以更好地理解煤焦油制备针状焦的技术要点和关键问题。
本文旨在系统总结煤焦油制备针状焦的技术研究现状，为工程实践和未来研究提供参考。
通过深入探讨煤焦油制备针状焦的关键技术和发展趋势，可以推动焦化工业的技术创新和产业升级，促进能源资源的高效利用和环境保护的可持续发展。
2. 正文2.1 煤焦油的特性分析煤焦油是煤焦化工业中的一个重要副产品，具有复杂的化学成分和多样的性质。
其主要成分包括苯、脂环烷烃和脂环烯烃等，具有一定的挥发性和粘度。
在煤焦油中，含量较高的多环芳香烃使其具有较高的碳原子密度和柔软性，这为其制备针状焦提供了较好的基础。
煤焦油中还包含一定量的杂质，如硫、氮等元素，这些杂质会影响针状焦的质量和性能。
在制备针状焦的过程中，需要对煤焦油的特性进行深入分析，以确定最佳的制备方法和工艺参数。
通过对煤焦油的特性分析，可以确定其挥发性、粘度、含硫量等关键特性参数，并且根据这些特性参数来选择最合适的制备方法和工艺路线。
通过对煤焦油的特性分析，还可以了解其在制备针状焦过程中的反应机理，从而指导后续工艺参数的优化和产品性能的测试工作。
针状焦的制备工艺研究
针状焦的制备工艺研究摘要：在金属制造提炼、航天航空等淋雨，都离不开大型电极材料，而针状焦正是制作电极材料的重要原料。
而中温煤沥青中有相当含量的喹啉不溶物，因此在针状焦制备过程中需要对其进行处理。
本文对针状焦的成交机理与目前的工业现状进行梳理与阐述，并着重对工业生产工程当中针对温度、热聚合时间、压力等参数的控制，以实现对合成质量与效率的提升。
关键词：针状焦；制备工艺；控制；研究1 引言我国地域内煤的含量十分丰富，焦炭的生产总量也已达到了1亿多吨，回收获取的煤焦油资源也高达400万t/a，在其中沥青成分占据了一半富余。
而针状焦则是在碳素工业中应用十分广泛的材料。
在针状焦的传统制备方案中，由于闪蒸聚合法需要进行二次热聚合，会对针状焦的性能造成影响，因此本次研究主要通过对溶剂净化法进行优化。
2 针状焦的成焦机理针状焦生产制备需要基于中间相成焦机理。
施予足够高的温度，让原料的液态体系中的分子进行分解与缩聚反应，最终得到多环缩合芳烃平面分子，经过搅拌之后形成液晶态的分子。
并且在表面张力的作用下变成球体，再与母液分子进行融合，不断膨大，变成非球中间相。
总而言之，这一化学过程是由于液态反应物由于温度而发生的分解与缩聚形成的产物，从物相来看，则是各向同性的液相向各向异性的小球体的转化。
最终形成的针状焦主要为纤维状。
3 针状焦制备的研究进展我国在上个世纪的80年代就开始着手于针状焦技术的研究，其中宝钢通过从日本引进更加成熟的焦化工艺与设备，然后由中冶焦化耐火研究院进行优化，但最后仍然没有成功，产品的良品率与质量都存在缺陷。
经过几十年的发展，中钢热能研究院通过采用沥青进行制备，不断优化各项参数，在针状焦的制备工作上取得了长足的进步。
李开喜等人通过将石油系油浆与煤系闪蒸油重量配比为3：2的条件下，再施加440℃、1MPa进行三个半小时的热解，然后将温度提升至530℃进行焦化，时间控制为8个小时，能够得到流线型结构原料，能够作为制备针状焦的起始原料。
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油制备针状焦是一种重要的工艺流程，可以有效提高焦炭的质量和产量。
本文将
介绍煤焦油制备针状焦的技术研究。
针状焦是一种优质的炭材料，具有高密度、高热值、低杂质等特点，广泛应用于冶金、化工、电力等行业。
制备针状焦的关键是控制煤焦油的特性和加工参数。
煤的选择是制备针状焦的关键。
选择具有较高固定碳和较低挥发分的煤种，可以提高
焦炭的质量。
煤的粒度也需要控制在适当范围内，一般为3-25毫米。
煤焦油的处理对于制备针状焦也至关重要。
煤焦油中的杂质和挥发分会影响焦炭的质量，因此需要进行脱硫、脱氮、脱氧等处理。
还可以通过加入适量的添加剂来改善煤焦油
的流动性和黏度。
然后，煤焦油的加工参数对于制备针状焦也有较大影响。
加工参数包括加热温度、加
热时间和加热方式等。
一般来说，高温和长时间的加热有利于形成针状焦。
不同的加热方式，如电加热、气体加热和直接加热等，也会对焦炭的形成产生影响。
煤焦油制备针状焦的工艺流程还包括冷却和干燥等环节。
通过适当的冷却和干燥处理，可以增加焦炭的硬度和强度。
高温煤焦油制备针状焦工艺及机理研究
族 组 成 （狑），％
ＱＩ（α）
０．５４８
０．０８７
ＴＩＱＳ（ ） ＨＩＴＳ（）
４．５２６ ５３．０１７
２．２２３ ４６．２７０
ＨＳ（）
４１．９０９
５１．４２０
由表２可以 看 出，通 过 加 氢，精 制 沥 青 中 的 α 组分 质 量 分 数 大 幅 度 降 低 至 ０．１％ 以 下， 组 分 含 量进一步降低。沥 青 体 系 的 Ｈ?Ｃ 原 子 比 提 高，Ｎ、 Ｓ元素含量进一步降低，有利于 提 高针状 焦 制品 的 导电性能。
２３ 净 化 沥 青 加 氢 精 制 工 艺
为脱除净化沥青中的 Ｎ、Ｓ 元素以及进 一步降 低 ＱＩ含量，需对其进行 温 和 催 化 加 氢 处 理 。 ［５］ 采 用自制加氢催化剂，将净化沥青２００ｇ与催 化剂按 照质量比１００∶１ 加 入 到 ３００ ｍＬ 高 压 反 应 釜 中， 拧紧螺栓，检验反应 釜 的 气 密 性，将 氢 气 压 力 升 至 ５ ＭＰａ后 按 程 序 升 温 至 ３６０ ℃，控 制 搅 拌 速 率 为 ４００ｒ?ｍｉｎ，自升压超过７ ＭＰａ，恒温２ｈ后，停止搅 拌，缓慢冷却至２００ ℃，得 到 精 制 沥 青。 表 ２ 是 加 氢前后沥青的物性参数。
２４ 精 制 沥 青 延 迟 焦 化 工 艺 加氢精制沥青的延迟焦化是体系内分子热分
解、热缩聚以及分子 间 整 合 的 过 程，也 是 中 间 相 生 成以及进一步固化形成生焦的过程 。 ［６７］ 通过试验 研究，得到优化的工艺方法：称取２００ｇ加 氢沥 青， 置于立式 高 压 反 应 釜 内，对 角 拧 紧 螺 栓。 打 开 氮 气瓶，调节 压 力 至 ０．１ ＭＰａ，打 开 流 量 计，打 开 反 应釜上的进气阀，稳定５ｍｉｎ后，关闭进气阀，打 开 出气阀，观 察 缓 冲 瓶 内 气 泡 产 生 的 速 率 是 否 均 匀 稳定，重复操 作 ３ 次 以 置 换 釜 内 空 气。 在 １５０ ℃ 下预热 １ｈ，使原料充分熔融；然后以１０ ℃?ｍｉｎ的 速 率 升 至 ５００ ℃、在 保 持 压 力 ０．５ ＭＰａ 下 恒 温 １２ｈ；自然降温，缓慢排气至试验结束，得到 针状焦 生焦。
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油是一种极为重要的化工原料，其中针状焦是一种高附加值产品，广泛应用于制
备电极、碳纤维、炭黑等领域。
因此，煤焦油制备针状焦的技术研究具有重要意义。
目前，煤焦油制备针状焦的主要工艺流程包括煤气化、焦油分离、针状焦制备等步骤。
在这些步骤中，针状焦制备是最关键的环节，其制备工艺的改进和优化能够明显提高针状
焦产率和质量。
目前，煤焦油制备针状焦的工艺主要分为干法制备和湿法制备两种方式。
干法制备主
要是通过碳化处理原材料，再进行筛分、热处理等工艺步骤，制备出具有针状结构的针状焦。
湿法制备主要是通过煤焦油的处理和精制，获得具有针状结构的针状焦。
在这些制备方法中，干法制备的成本较低，而湿法制备的产品质量更加稳定、纯净。
因此，在实际生产中，选择具体的制备方法需要综合考虑成本、产品质量以及设备技术等
因素。
此外，煤焦油制备针状焦的关键技术还包括选择适合的原材料、采用适合的碳化工艺
和热处理工艺、控制工艺参数以及开发新型连续化生产设备等方面。
这些技术的不断改进
和优化，能够显著提高针状焦产率、质量和市场竞争力。
综上所述，煤焦油制备针状焦的技术研究具有重要意义，其制备工艺的优化和升级能
够有效提高产品价值和市场竞争力。
因此，需要国家和企业在这个领域进行更加深入、系
统的研究和投入，力求在制备工艺方面不断创新，为针状焦产业的健康发展贡献力量。
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煤焦油制备针状焦的技术研究
煤焦油是由煤炭在高温下热解产生的复杂混合物，主要由苯系化合物、酚和杂原子组成。
煤焦油是石化工业的重要原料之一，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、染料、催化剂等
领域。
为了提高煤焦油的利用价值，针状焦的制备技术备受关注。
针状焦是煤焦油热解过程中产生的一种特殊形状的焦炭，具有较高的比表面积和孔隙率，广泛应用于锂离子电池电极材料、超级电容器电极材料等领域。
本文通过文献综述，
总结了目前煤焦油制备针状焦的技术研究进展。
针状焦的制备方法主要有两种：一种是通过物理方法实现，例如调控煤焦油的流动性
和表面张力等参数，以使其形成针状结构；另一种是通过化学方法实现，例如添加某些添
加剂，以促进煤焦油分子结构的重排和断裂，从而形成针状焦。
在物理方法方面，研究表明，煤焦油的流动性对针状焦的形成具有重要影响。
煤焦油
的流动性取决于其粘度和表面张力。
通过调节煤焦油的工艺参数，如热解温度、速度和压
力等，可以实现煤焦油的流动性和表面张力的调控，从而实现针状结构的形成。
还可以通
过添加一些表面活性剂，如聚合物、表面活性剂等，以改变煤焦油分子之间的相互作用力，从而形成针状焦。
在化学方法方面，研究表明，添加剂对煤焦油分子结构的重排和断裂具有重要作用。
常用的添加剂包括金属盐、酸类、碱类和氧化剂等。
这些添加剂可以与煤焦油中的特定成
分发生化学反应，从而改变其分子结构，促进针状焦的形成。
某些金属盐可以与煤焦油中
的苯系化合物发生配位反应，从而形成针状结构。
煤焦油制备针状焦的技术研究需要综合应用物理和化学方法，并通过调节工艺参数和
添加剂等手段实现。
煤焦油制备针状焦的技术研究不仅对提高煤焦油的利用价值具有重要
意义，还对促进能源转型和可持续发展具有积极意义。
未来的研究应进一步深入探究煤焦
油分子结构和针状焦形成机制，以提高针状焦的产率和质量，并开发出更加高效、环保的
制备工艺。