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。热聚合法适用于焦油或沥青闪蒸油为原料，采用热聚合调制相对分子质量分布，溶剂法对去除沥青中的喹啉不溶物等杂质很有效。
2）延迟焦化：针状焦原料的延迟焦化工艺流程和设备与软沥青延迟焦化基本相同，只有在焦化条件和操作上采取某些必要的措施，如控制进料的升温速度，注汽量和调整循环比，使油料在焦化塔内维持一个相对稳定的状态，充分利用中间物质的塑性流动和分子排列的有序性，同时使气相物产生剪切力，创造调“汽流拉焦”的条件，最终形成流线状结构的针状焦。
3）煅烧：通常采用回转窑进行煅烧，其煅烧温度比普通沥青焦高100—150℃，约为1450℃。经过煅烧后的针状焦，可以改善炭结构，提高焦炭真密度和降低挥发份，煅烧后的针状焦质量指标如下：
热膨胀系数（100—600℃） ≤1.15×10-6/℃
电阻率 ≤600
真密度 ≥2.13g/cm3
硫 ≤0.4%
长宽比(k) ≥1.65
挥发份 ≤0.5%
氮 ≤0.7%
灰分 0.07%
碳 18.63%
氢 0.07%
三、针状焦的特点:
1、纯度高, 主要有碳元素组成, 含有少量的氧、硫、氮和某些金属元素、高硫、氮含量的焦碳会导致石墨化时发生“气胀”, 高灰分会阻碍形成晶体的结构和影响石墨制品的纯度.
2、密度大, 气孔率低, 结晶度高, 在液相炭化阶段形成的中间相小球、球体大、融并好、则各向异性高, 结晶度好。
3、热膨胀系数(CTE)小, 抗热震性好,CTE 小表示制品随温度的变化体积变化小, 同样在承受突然升至高温或从高温急剧冷却的热冲击时的抗震性好, 针状焦质量分级标准主要根据CTE 进行划分。
4、石墨化程度高, 有良好的导电性和导热性。
四、煤系针状焦的市场调查及我公司生产针状焦的优势和有利条件：
1、沥青针状焦投资情况,3--5万吨生产线约投资2--3亿, 建厂时长约一年半, 总占地面积70亩左右。
2、国内有关针状焦项目搞调研和计划建厂的有内蒙, 云南, 曲靖. 目前国内石油系针状焦运行厂家辽宁锦州石化, 原设计了3万吨, 实际生产1.5万吨.
3、煤焦油系针状焦运行较好的是宏特. 原设计5万吨生产线, 实际生产年4万吨.
4、目前煤系针状焦的国内市场价是每吨9000元，国际市场价是每吨12000—15000元。
我公司生产针状焦的优势和有利条件:
一、以宏特对照, 煤气, 电, 原料购买. 而我公司的产业链能充分保障. 对此优势非常强.
二、目前我公司自己的原料焦油质量较好,15万吨焦油加工装臵
基础好, 而针状焦在生产过程中产生的不凝气可以作为燃料气, 为15万吨焦油加工提供部分燃气, 节省的煤气可为甲醇提供.
三、根据目前的生产情况来看，我公司比较适合上一套5万吨的针状焦装臵。
妥否，请公司领导参阅！
2010
化工厂 年 3月1日
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。热聚合法适用于焦油或沥青闪蒸油为原料，采用热聚合调制相对分子质量分布，溶剂法对去除沥青中的喹啉不溶物等杂质很有效。
2）延迟焦化：针状焦原料的延迟焦化工艺流程和设备与软沥青延迟焦化基本相同，只有在焦化条件和操作上采取某些必要的措施，如控制进料的升温速度，注汽量和调整循环比，使油料在焦化塔内维持一个相对稳定的状态，充分利用中间物质的塑性流动和分子排列的有序性，同时使气相物产生剪切力，创造调“汽流拉焦”的条件，最终形成流线状结构的针状焦。
3）煅烧：通常采用回转窑进行煅烧，其煅烧温度比普通沥青焦高100—150℃，约为1450℃。经过煅烧后的针状焦，可以改善炭结构，提高焦炭真密度和降低挥发份，煅烧后的针状焦质量指标如下：
热膨胀系数（100—600℃） ≤1.15×10-6/℃
电阻率 ≤600
真密度 ≥2.13g/cm3
硫 ≤0.4%
长宽比(k) ≥1.65
挥发份 ≤0.5%
氮 ≤0.7%
灰分 0.07%
碳 18.63%
氢 0.07%
三、针状焦的特点:
1、纯度高, 主要有碳元素组成, 含有少量的氧、硫、氮和某些金属元素、高硫、氮含量的焦碳会导致石墨化时发生“气胀”, 高灰分会阻碍形成晶体的结构和影响石墨制品的纯度.
2、密度大, 气孔率低, 结晶度高, 在液相炭化阶段形成的中间相小球、球体大、融并好、则各向异性高, 结晶度好。
3、热膨胀系数(CTE)小, 抗热震性好,CTE 小表示制品随温度的变化体积变化小, 同样在承受突然升至高温或从高温急剧冷却的热冲击时的抗震性好, 针状焦质量分级标准主要根据CTE 进行划分。
4、石墨化程度高, 有良好的导电性和导热性。
四、煤系针状焦的市场调查及我公司生产针状焦的优势和有利条件：
1、沥青针状焦投资情况,3--5万吨生产线约投资2--3亿, 建厂时长约一年半, 总占地面积70亩左右。
2、国内有关针状焦项目搞调研和计划建厂的有内蒙, 云南, 曲靖. 目前国内石油系针状焦运行厂家辽宁锦州石化, 原设计了3万吨, 实际生产1.5万吨.
3、煤焦油系针状焦运行较好的是宏特. 原设计5万吨生产线, 实际生产年4万吨.
4、目前煤系针状焦的国内市场价是每吨9000元，国际市场价是每吨12000—15000元。
我公司生产针状焦的优势和有利条件:
一、以宏特对照, 煤气, 电, 原料购买. 而我公司的产业链能充分保障. 对此优势非常强.
二、目前我公司自己的原料焦油质量较好,15万吨焦油加工装臵
基础好, 而针状焦在生产过程中产生的不凝气可以作为燃料气, 为15万吨焦油加工提供部分燃气, 节省的煤气可为甲醇提供.
三、根据目前的生产情况来看，我公司比较适合上一套5万吨的针状焦装臵。
妥否，请公司领导参阅！
2010
化工厂 年 3月1日