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山西大土河焦化有限责任公司化工厂关于沥青针状焦的生产工艺及市场调查报告 2010年3月1日一、煤系针状焦的用途及生产工艺何为煤系针状焦及针状焦的特性和用途1）精制的煤沥青，经过延迟焦化和煅烧而制得的层状结构明显的各向异性焦炭，外观具有金属光泽，导电和导热性能好，粉碎后呈细小的针状颗粒，因而得名针状焦，针状焦主要用于制造超高功率石墨电极和特种碳素制品。
针状焦是20世纪70年代碳素材料中大力发展的一个优质碳种，主要用于生产电炉炼钢用高功率、超高功率石墨电极，石墨电极分普通电极、高功率电极和超高功率电极，在原子反应堆中用作高能中子减速材料，也用于火箭技术中。
根据原料各线的不同，针状焦的生产分油系和煤系两种。
目前国际上的油系针状焦只有美、英、日等少数国家掌握着生产技术，煤系针状焦只有日本一家能生产。
而全世界大体上年生产针状焦120万吨左右，全部为上述几个国家所垄断，我国年需要大体40万吨左右，长期以来一直依赖进口，严重地影响了我国碳素工业的发展。
对此,我国从“六五”期间起将针状焦列为国家重点科技攻关项目，80多年来，先后建成了几套针状焦装臵，但均属工业性试验的性质。
2）随着超高功率电炉钢生产的发生，必然促进超高功率电极的生产，而针状焦就是制造超高功率电极的骨料。
针状焦具有各向异性，热膨胀系数小，比电阻小，含杂质少等优点，因此由针状焦制造的超高功率电极，必然具有电阻率小，热膨胀系数小，而热冲击性强，机械强度高，抗氧化性能好、消耗低等优点。
与普通电极炼钢相比，冶炼时间可缩短到三分之一，吨钢电耗可减少一半，生产能力可增加1.3倍。
二、煤系针状焦的生产工艺针状焦的生产工艺包括原料预处理、延迟焦化和煅烧工序。
1）原料预处理：原料预处理的目的是除去原料中的一次喹啉等杂质，调制相对分子质量分布适宜，制取适合于生产针状焦的精制沥青。
预处理的方法有加氢法、热聚合法和溶剂法等。
加氢法对去除杂原子和调制适宜时的相对分子质量分布比较有效。
催化油浆生产针状焦技术方案摘要：分析针状焦成焦机理和产品特点，结合公司生产情况，提出生产针状焦所需的原料来源及生产方案。
关键词：催化油浆，针状焦，技术方案1 前言重油催化裂化是国内石油加工企业重要的二次加工工艺，催化原料变重使装置结焦和结垢，不能正常运行，而外甩油浆是解决这一矛盾、维持装置热平衡的办法，从而被许多炼油厂采用。
随着原料不断重质化，油浆的产量也将进一步增加。
目前，国内的催化油浆一般作为廉价的重质燃料油出厂。
油浆中含有30%～50%的饱和烃，这部分饱和烃又是优质的催化裂化原料；同时油浆中的芳烃达50％以上，芳烃是一种极有价值的化工产品，能够进一步深加工生产附加值较高的产品，产品用途广泛，市场前景广阔。
因此催化油浆作为廉价的重质燃料油烧掉非常可惜，对其开发利用将会给炼油企业带来良好的经济效益。
石油针状焦是上世纪7O年代大力发展的优质焦种。
由于它具有高结晶度、高强度、高石墨化、低热膨胀、低烧蚀等特点，广泛地用做冶金工业中超高功率石墨电极的原料。
用石油针状焦制成的超高功率电极，可以明显地提高炼钢效率，使得炼钢时间缩短一半，能耗降低30%，电极损耗减少29%，减少环境污染。
国外针状焦已经具有相当成熟的工艺，相关技术均以专利形式出现，生产技术受到严格保密。
其中油系针状焦以美国为主，煤系针状焦以日本为主，中国的针状焦90%都依赖进口。
1995年11月，锦州石化公司采用石科院自主开发的石油系针状焦生产技术，建成投产100kt/a（原料）石油系针状焦生产装置，生产出合格的针状焦，结束了我国针状焦不能连续生产的历史。
近年来，超高功率电炉炼钢飞速发展，使得国际市场针状焦趋于紧俏，同时，我国针状焦需求量也不断扩大，截止2021 年底，国内针状焦需求量约400kt，由于国内缺乏生产能力，进口针状焦价格完全控制在发达国家手中，近 4 年时间，我国进口针状焦价格上涨近4 倍，特别是金融危机以来，大多数化工产品价格大幅下滑，但针状焦的价格却持续上升。
针状焦生产溶剂分离法的原理和机理针状焦是制造炼钢、炼铝、火箭、飞船等工业用大型电极材料的主要原料，可以用煤沥青为原料制备。
中温煤沥青中含有大量哇琳不溶物（QI），需要首先将其彻底脱除，然后在适当条件下，合成针状焦。
本文主要对针状焦生产溶剂分离法的原理和机理进行介绍，仅供相关工作者参考和借鉴。
标签：针状焦；溶剂分离法；哇琳不溶物；原理；机理在沥青热转化的过程中，组分对中间相的形成影响很大，这些高分子树脂由于分子量大，不能形成广域的中间相。
并且这些惰性物不能通过塑性区而聚集在球晶边缘，不利于球晶成长为合体，有碍各向异性流体结构的形成，因此需要将其彻底脱除。
基于此，研究针状焦生产溶剂分离法的原理和机理具有重要意义。
1 针状焦的用途针状焦是碳素材料中大力发展的一个优质碳种，根据生产原料的不同，针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦两种，两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。
针状焦外观具有明显的针状结构和纤维纹理，是生产超高功率电极、特种碳素材料、碳纤维及其复合材料等高端炭素制品的原料，具有热膨胀系数低和石墨化性能好的特点，广泛用于国防和冶金工业。
在冶金工业中，用于生产电炉炼钢用高功率、超高功率石墨电极，可提高冶炼效率和钢产量，降低电耗和原材料消耗；在原子反应堆中用作高能中子减速材料，也用于火箭技术中。
2 针状焦的成焦机理中间相成焦机理是针状焦生产的理论基础。
在中间相液晶体系的液相阶段被发现以后，相关研究认为：在较高的温度下，原料液相体系中的分子发生热分解和热缩聚反应，形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子，这些平面稠环芳香分子在热运动和外界搅拌的作用下取向成液晶态，为达到体系的最低能量状态，这些液晶在表面张力的作用下形成中间相小球体。
中间相小球体吸收母液中的分子后不断长大，直到最后球体的形状不能维持，形成非球中间相广域流线型、纤维状或镶嵌型中间相。
从物相角度来看，中间相球体的生成过程是物系内各向同性液相逐渐变成各向异性小球体的过程；从化学角度来看，它是液相反应物系内不断进行着的热分解和热缩聚反应达到一定程度的产物。
序号地区企业名称1辽宁中国石油锦州石化公司2辽宁中钢集团鞍山热能研究院有限公司3山西山西宏特煤化工有限公司4山西山西金州集团5上海上海宝钢化工有限公司6江苏喜科墨(江苏)针状焦科技有限公司7辽宁宝泰隆新材料股份有限公司8山东山东能源集团9山东山东益大新材料有限公司10山东山东海化集团有限公司11山东兖矿集团有限公司针状焦企业简介中国石油锦州石化公司是中国石油天然气股份有限公司下属的炼油化工骨干企业。
公司原油加工能力接近800万吨/年，现有生产装置85套。
公司特色产品有异丙醇、针状焦、煅烧焦、润滑油添加剂、稀土顺丁橡胶等。
中钢集团鞍山热能研究院有限公司（简称鞍山热能院）始建于1976年，是原冶金部直属院所。
鞍山热能院始终以煤焦化工工程研究与设计、能源与热工工程研究与设计、新型炭基化学功能材料研制为三大核心业务领域。
拥有炼焦技术国家工程研究中心、国家冶金工业焦化产品质量监督检测中心、国家冶金工业炭素材料质量监督检测中心、冶金氧枪实验室以及原冶金部节能技术中心等研究、检测机构，是国家高新技术企业、辽宁省企业技术中心。
鞍山热能院下设煤焦化工工程研究设计分院、能源与热能工程研究设计分院、精细化工研究分院、环境工程研究设计所、煤焦油及新型碳素材料研究所、煤质及煤化工研究所、设备研制厂、煤焦自动化仪表厂等业务与研究单元，参股经营以院自主知识产权技术产业化项目——针状焦。
山西宏特煤化工有限公司是一家集生产、科研、销售为一体的现代化大型煤焦油深加工专业公司，成立于2002年9月，产业结构以煤炭→焦化→化工为主业，目前生产的主要产品包括煤沥青、炭黑系列产品、蒽油、工业萘、洗油、粗酚、轻油、脱酚油、间对甲酚、邻位甲酚、二甲酚、苯酐、富马酸、沥青焦、煤系针状焦等40余种。
山西金州集团子公司山西金州化工有限责任公司。
公司成立于2011年8月，是山西省循环经济重点项目和吕梁市转型发展的标杆企业。
项目分为三期，已建成投产的一期10万吨/年煤系针状焦及配套50万吨/年煤焦油加工和正在建设的15万吨蒽油加工项目，采用了与国际同步的负压蒸馏技术不加碱馏分工艺、溶剂沉降法结合热缩聚法和内外喷水冷却方式等高新技术，使针状焦质量达到了日本水平。
针状焦针状焦是制造高级石墨电极的主要原料。
其按原料不同分为油系和煤系两种。
以石油重油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。
两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。
从外观看，有明显的条纹，焦块内的空隙是均匀定向呈细长椭圆形，当碰撞时焦块碎裂成针状化。
针状焦致密如纤维状，又称优质焦，它在性质上与海绵焦有显著差别，具有密度高、强度高、热膨胀系数低等特点，在导热、导电、导磁和光学上都有明显的各向异性。
美国在50年代后期首先掌握了石油系针状焦的生产技术。
由于石油加工趋向催化裂化等轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少。
加之70年代两次石油危机，更使人们感到原料供应的不稳定。
于是，70年代以来，日本、德国等国家均致力于开发煤系针状焦技术。
1979年，日本煤系针状焦已实现工业化规模生产，形成油系、煤系针状焦共存的现象。
全球针状焦目前年产能大约在100多万吨，集中在美国、日本和英国。
石油针状焦是生产超高功率和高功率石墨电极的重要原料之一。
石墨电极主要用于电炉炼钢，其生产和发展取决于电炉炼钢的发展。
由于超高功率电炉炼钢从普通功率和高功率电炉在炼钢时间方面比原来缩短一半，可减少电极消耗29%(一般从吨钢耗电极7千克减为5千克)，同时可节能30%，从而使得超高功率电炉正逐渐发展到全部替代高功率电炉。
目前世界上针状焦年产量已达130万吨左右，并为美国所垄断，由于针状焦生产对原料要求严，生产技术保密，致使针状焦产量增长缓慢，从国外进口针状焦，最早是400到500美元一吨，目前价格是1600美元一吨，上涨近三倍。
目前我国主要从美国、日本和英国进口。
我国进入上世纪九十年代以后，短流程电炉钢已占钢总产量近20,。
近年来，随着钢铁工业调整产品结构力度的加大，电炉钢特别是大吨位电炉钢生产急需大规格超高功率石墨电极。
但作为生产石墨电极的主要原料针状焦长期以来却一直依赖进口，制约了我国炭素行业的发展。
针状焦是制造高级石墨电极的主要原料。
其按原料不同分为油系和煤系两种。
以石油重油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。
两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。
美国在50年代后期首先掌握了石油系针状焦的生产技术。
由于石油加工趋向催化裂化等轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少。
加之70年代两次石油危机，更使人们感到原料供应的不稳定。
于是，70年代以来，日本、德国等国家均致力于开发煤系针状焦技术。
1979年，日本煤系针状焦实现工业化生产,使油系和煤系针状焦市场共存。
国内针状焦技术开发工作启步较晚。
近年，随着国内电炉炼钢工业的发展和电极生产技术的进步，针状焦需求量逐年增加，针状焦生产技术也有了较大进展。
90年代中期煤系针状焦和石油系针状焦工业化装置先后建成并投入生产。
沿海化工煤系针状焦采用鞍山焦化耐火材料设计研究院专利技术。
装置始建于1992年4月，1994年6月完成装置建设转入试车及以原专利技术为基础的工业化技术研究。
历经生产试车、装置改造、技术改进等过程，1998年煤系针状焦工业化突破了工艺顺行关，实现了连续生产,产品用于制造高级石墨电极煤系针状焦生产工艺针状焦是制造高级石墨电极的主要原料。
其按原料不同分为油系和煤系两种。
以石油重油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。
两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。
美国在50年代后期首先掌握了石油系针状焦的生产技术。
由于石油加工趋向催化裂化等轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少。
加之70年代两次石油危机，更使人们感到原料供应的不稳定。
于是，70年代以来，日本、德国等国家均致力于开发煤系针状焦技术。
煤系针状焦原料在成焦过程中的RD结构分析一、本文概述随着全球能源结构的转变和环保意识的增强，煤系针状焦作为一种清洁、高效的炭材料，其在能源、化工、冶金等领域的应用逐渐受到重视。
煤系针状焦的原料在成焦过程中，其RD（即径向和轴向）结构的演化与调控对于最终产品的性能具有决定性影响。
因此，深入研究煤系针状焦原料在成焦过程中的RD结构分析，对于提升产品质量、优化生产工艺、推动煤系针状焦的产业化发展具有重要意义。
本文旨在通过系统研究煤系针状焦原料在成焦过程中的RD结构变化，揭示其成焦机理，为煤系针状焦的生产提供理论依据和技术指导。
本文将概述煤系针状焦的基本性质和应用现状，阐述研究背景和研究意义。
详细介绍实验原料、实验方法以及结构分析手段，确保研究的科学性和可靠性。
接着，通过对比分析不同成焦阶段煤系针状焦原料的RD结构特征，探究其结构演化规律。
结合实验结果，讨论成焦过程中RD结构调控的关键因素，提出优化成焦工艺的建议和展望。
通过本文的研究，期望能够为煤系针状焦的生产实践提供理论支持，促进煤系针状焦产业的可持续发展，同时为推动相关领域的研究进展做出贡献。
二、煤系针状焦原料的基本特性煤系针状焦原料是一种特殊的炭化材料，其独特的物理和化学性质使其在成焦过程中表现出显著的特点。
煤系针状焦原料主要来源于煤焦油，经过一系列复杂的热处理和化学转化过程，形成了具有针状结构的焦炭。
煤系针状焦原料具有较高的挥发分含量，这意味着在炭化过程中，大量的挥发性物质会逸出，影响成焦的结构和性能。
挥发分主要包括轻质烃类、酚类、萘类等化合物，它们在成焦过程中会发生热解和缩聚反应，对针状焦的形成和发展起到关键作用。
煤系针状焦原料的灰分含量较低，这意味着其杂质含量相对较少，有利于制备出高质量的针状焦。
灰分主要由无机矿物质组成，如氧化铝、二氧化硅等，它们在成焦过程中不易被热解或缩聚，因此通常以颗粒状存在于焦炭中，对针状焦的结构和性能产生一定影响。
