专利名称：一种煤系针状焦的制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及针状焦的制备技术领域，具体地说，涉及一种煤系针状焦的制备
>J-U ρ α装直。
背景技术：
针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种，外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，其结构具有明显的纤维状或针状纹理走向，孔大而少且略呈椭圆形，颗粒有较大的长宽比。针状焦是制造高功率和超高功率石墨电极的优质材料，用针状焦制成的石墨电极具有电阻率低、热膨胀系数小、耐热冲击性能强、机械强度高、抗氧化性强、电极消耗低、允许的电流密度大等优点。按照原料不同，针状焦分为油系和煤系两种。目前，国际上生产油系针状焦的国家主要有美国、英国和日本，而仅有日本能生产煤系针状焦。随着工业化发展，由于原油资源的紧缺，致使石油加工的原料受到限制，而相对丰富的煤炭资源将使得煤系针状焦占主导地位，煤系针状焦的制备技术也成为行业研究的热点。我国对煤系针状焦的研究目前取得了很大的进展。煤系针状焦是以煤炼焦副产品煤焦油或煤浙青为原料，生产工序包括原料预处理、延迟焦化、煅烧三个部分。原料预处理的目的是去除原料中的杂质(主要指喹啉不溶物QI)，制取精制浙青。延迟焦化是把精制浙青在加热炉内快速加热到反应温度后，立即送入焦化塔，利用其自身显热使浙青裂解和缩合，生产出生焦。煅烧是将生焦经1450°C左右高温煅烧，以除去其中的挥发性组分和水分，提高密度、机械强度、导电性能和化学稳定性，得到针状焦。 目前，国内外制备煤系针状焦的典型装置，如附图1所示的专利号为ZL98114371.7的中国发明专利，主要设备包括闪蒸塔101、反应釜102、分馏塔103和焦化塔104，原料在闪蒸塔101内闪蒸得到闪蒸油缩聚原料，然后在反应釜102内缩聚后得到缩聚浙青，重闪蒸油和缩聚浙青在分馏塔103内混合后进入焦化塔104内经焦化处理得到煤系针状焦。这套装置虽然能将原料浙青中的有害杂质除去，但是缺点是在缩聚过程中，重组分容易结渣造成管道堵塞，焦化原料在焦化塔104内焦化时易形成镶嵌结构，导致拉焦效果差，造成针状焦的质量降低。
实用新型内容为了克服上述装置存在的不足，本实用新型的目标在于提供一种煤系针状焦的制备装置，采用该装置煤焦油或煤浙青等原料与作为稀释剂的煤焦油轻质组分轻油或洗油充分混合后，依次经过加压热过滤和离心过滤，脱除煤焦油或煤浙青中的喹啉不溶物(QI )，制取的净化原料在反应塔内以循环的方式进行缩聚，缩聚精料在焦化塔内焦化成焦，制得的生焦在煅烧炉中煅烧后得到针状焦产品。为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:[0008]一种煤系针状焦的制备装置，包括搅拌釜、及与搅拌釜相连的1#加热炉，1#加热炉分别连通有加压热过滤釜、净化原料槽和反应塔，所述加压热过滤釜依次连通离心机和净化原料槽；所述反应塔分别连通分馏罐、2#加热炉和净化原料槽，所述分馏罐连通搅拌釜进料口构成轻油回用回路；所述2#加热炉连通焦化塔，焦化塔顶部连通反应塔构成焦化油气回路；焦化塔底部连通煅烧炉。进一步地，所述搅拌釜通过原料泵和管道与1#加热炉相连通，搅拌釜为立式空釜，釜内设有轴向搅拌器，顶部设有稀释剂入口和原料入口，底部设有残渣出口，搅拌釜中部的原料与稀释剂的混合液出口通过管道与原料泵的进料口相连。进一步地，所述1#加热炉为立式盘管圆筒炉，炉体上部和下部各有一套加热盘管，原料泵的出料口与加热炉下部加热盘管的进料口通过管道相连。进一步地，所述加压热过滤釜为立式空釜，底部为锥形结构，釜顶分别设有惰性气体进气口和惰性气体放气口，釜内设有滤材层，靠近滤材层的釜体侧壁设有带密封装置的残渣出口，釜体底部设有滤液出口。进一步地，所述加压热过滤釜设为两个并联相连的釜体，釜顶的原料入口通过带有三通球阀的管道与加热炉下部加热盘管的出料口相连。进一步地，所述滤材层设在加热加压过滤釜腔体内塔底至塔顶的1/6处，所述滤材层由固体颗粒物均匀的铺在不锈钢滤网上。进一步地，所述反应塔的顶部设有油气逸出口，逸出口与分馏罐的进料口通过管道相连；所述反应塔的侧壁分别设有焦化重油出口、焦化油气入口、进料口和缩聚循环物料出口，反应塔的底部设有缩聚精料采出口。进一步地，所述分馏罐的顶部设有气体出口，中部设有轻油出口，下部设有重油出口，轻油出口通过管道 与搅拌釜的稀释剂入口管道相连。进一步地，所述2#加热炉通过加热炉进料泵和管道与反应塔相连通，在管道上设有水蒸气入口。进一步地，所述焦化塔设为两个并联相连的塔体，其顶部设有焦化油气逸出口，两台焦化塔顶部的焦化油气逸出口通过三通管道与反应塔的焦化油气入口相连，焦化塔底部的出料口通过管道与煅烧炉的进料口相连，煅烧炉的底部设有针状焦出口。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:能够避免管道堵塞，物料反应均匀，原料预处理后的收率比其他装置原料预处理后的收率提高了 10 20%，并且制得的精制净化浙青中喹啉不溶物(QI)的含量远小于其他装置制得的浙青中喹啉不溶物(QI)的含量，采用此装置制备的针状焦热膨胀系数低，质量好。
图1是现有国内外制备煤系针状焦的典型装置结构示意图。图2是本实用新型所述一种煤系针状焦的制备装置结构示意图。图中1-搅拌釜2-原料泵3-1#加热炉4-加压热过滤釜5-离心机6_净化原料槽7-缩聚进料泵8-反应塔9-分馏罐10-加热炉进料泵11-2#加热炉12-焦化塔13-煅烧炉。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图2所示，一种煤系针状焦的制备装置，包括搅拌釜1、及通过原料泵2和管道与搅拌釜I相连的1#加热炉3，1#加热炉3通过管道分别连通有加压热过滤釜4、净化原料槽6和反应塔8，1#加热炉3和净化原料槽6之间通过缩聚进料泵7和管道相连；加压热过滤釜4为两个相同的釜体，两个釜体底部连通离心机5，离心机5再和净化原料槽6相连；反应塔8顶部连通分馏罐9，分馏罐9连通搅拌釜I进料口构成轻油回用回路，反应塔8的侧壁连通净化原料槽6，塔底部通过加热炉进料泵10和管道与2#加热炉11相连通;2#加热炉11连通焦化塔12的进口，焦化塔12为两个相同的塔体，两个塔体的顶部连通反应塔8的侧壁构成焦化油气回路；两个焦化塔12的底部连通煅烧炉13。其中，搅拌釜I为立式空釜，釜内设有轴向搅拌器，顶部设有稀释剂入口和原料入口，底部设有残渣出口，搅拌釜I中部的原料与稀释剂的混合液出口通过管道与原料泵2的进料口相连。
1#加热炉3为立式盘管圆筒炉，炉体上部和下部各有一套加热盘管，原料泵2的出料口与1#加热炉3下部加热盘管的进料口通过管道相连。加压热过滤釜4为立式空釜，底部为锥形，两个相同的加压热过滤釜4顶部的原料入口通过带有三通球阀的管道与1#加热炉3下部加热盘管的出料口相连，通过三通球阀来控制两个加压热过滤釜4交替操作以实现连续生产。加压热过滤釜4的顶部还设有惰性气体进气口和惰性气体放气口，惰性气体进气口通过管道与惰性气体气瓶相连，惰性气体放气口通过管道排空，在进气口管道和放气口的管道上都设有阀门，控制加压热过滤釜4内惰性气体的充气和放气。加压热过滤釜4内部设有滤材层，滤材层设在加热加压过滤釜4腔体内塔底至塔顶的1/6处，滤材层由固体颗粒物均匀的铺在不锈钢滤网上。加压热过滤釜4的中部设有带密封装置的残渣出口，用于滤材的更换和滤渣的清除。加压热过滤釜4的底部设有滤液出口，两个加压热过滤釜4底部的滤液出口通过三通管道与离心机5的进料口相连。离心机5为三足式离心机，底部设有残渣排出口，离心机5的出料口与净化原料槽6的进料口通过管道相连，位于净化原料槽6下部的出料口通过管道与缩聚进料泵7的进料口相连，聚进料泵7的出料口通过管道与1#加热炉3上部加热盘管的进料口相连，1#加热炉3上部加热盘管的出料口与反应塔8的进料口通过管道相连。反应塔8的顶部设有油气逸出口，逸出口与分馏罐9的进料口通过管道相连，反应塔8的一侧壁自上至下依次设有焦化重油出口、焦化油气入口，另一侧壁设有进料口和缩聚循环物料出口，缩聚循环物料出口与净化原料槽6顶部的进料口通过管道相连。反应塔8的底部设有缩聚精料采出口，缩聚精料采出口通过管道与加热炉进料泵10的入口相连，力口热炉进料泵10的出口通过管道与2#加热炉11的入口相连，在管道上设有水蒸气入口，在水蒸气入口管道上设有阀门，控制水蒸气的加入量。分馏罐9的顶部设有气体出口，中部设有轻油出口，下部设有重油出口，轻油出口通过管道与搅拌釜I的稀释剂入口管道相连。2#加热炉11是立式盘管圆筒炉，2#加热炉11的出口通过带有三通球阀的管道与两台焦化塔12的底部进料口相连，通过三通球阀来控制两台焦化塔12交替操作以实现连续生产。焦化塔12的顶部设有焦化油气逸出口，两台焦化塔12顶部的焦化油气逸出口通过三通管道与反应塔8的焦化油气入口相连，焦化塔12底部的出料口通过管道与煅烧炉13的进料口相连，煅烧炉13的底部设有针状焦出口。采用本实用新型进行煤系针状焦的制备时，原料煤焦油或煤浙青与稀释剂轻油或洗油在搅拌釜I中充分搅拌后，经1#加热炉3加热，进入加压热过滤釜4中进行热过滤，滤液进入离心机5进行离心过滤，得到的净化原料在反应塔8中以循环的方式进行缩聚反应，采出的缩聚精料进入焦化塔12焦化，制得的生焦在煅烧炉13中高温煅烧得到产品针状焦。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利 要求书确定专利保护范围。
权利要求1.一种煤系针状焦的制备装置，其特征在于，包括搅拌釜(I)、及与搅拌釜(I)相连的1#加热炉(3 )，1#加热炉(3 )分别连通有加压热过滤釜(4)、净化原料槽(6 )和反应塔(8 )，所述加压热过滤釜(4)依次连通离心机(5)和净化原料槽(6);所述反应塔(8)分别连通分馏罐(9)、2#加热炉(11)和净化原料槽(6)，所述分馏罐(9)连通搅拌釜(I)进料口构成轻油回用回路；所述2#加热炉(11)连通焦化塔(12)，焦化塔(12)顶部连通反应塔(8)构成焦化油气回路；焦化塔(12)底部连通有煅烧炉(13)。
2.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述搅拌釜(I)通过原料泵(2)和管道与1#加热炉(3)相连通，搅拌釜(I)为立式空釜，釜内设有轴向搅拌器，顶部设有稀释剂入口和原料入口，底部设有残渣出口，搅拌釜(I)中部的原料与稀释剂的混合液出口通过管道与原料泵(2)的进料口相连。
3.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述1#加热炉(3)为立式盘管圆筒炉，炉体上部和下部各有一套加热盘管，原料泵(2)的出料口与加热炉(3)下部加热盘管的进料口通过管道相连。
4.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述加压热过滤釜(4)为立式空釜，底部为锥形结构，釜顶分别设有惰性气体进气口和惰性气体放气口，釜内设有滤材层，靠近滤材层的釜体侧壁设有带密封装置的残渣出口，釜体底部设有滤液出口。
5.根据权利要求4所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述加压热过滤釜(4)设为两个并联相连的釜体，釜顶的原料入口通过带有三通球阀的管道与加热炉(3)下部加热盘管的出料口相连。
6.根据权利要求4所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述滤材层设在加热加压过滤釜(4)腔体内塔底至塔顶的1/6处，所述滤材层由固体颗粒物均匀的铺在不锈钢滤网上。
7.根据权利要 求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述反应塔(8)的顶部设有油气逸出口，逸出口与分馏罐(9)的进料口通过管道相连；所述反应塔(8)的侧壁分别设有焦化重油出口、焦化油气入口、进料口和缩聚循环物料出口，反应塔(8)的底部设有缩聚精料采出口。
8.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述分馏罐(9)的顶部设有气体出口，中部设有轻油出口，下部设有重油出口，轻油出口通过管道与搅拌釜(I)的稀释剂入口管道相连。
9.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述2#加热炉(11)通过加热炉进料泵(10)和管道与反应塔(8)相连通，在管道上设有水蒸气入口。
10.根据权利要求1所述的煤系针状焦的制备装置，其特征在于，所述焦化塔(12)设为两个并联相连的塔体，其顶部设有焦化油气逸出口，两台焦化塔(12)顶部的焦化油气逸出口通过三通管道与反应塔(8)的焦化油气入口相连，焦化塔(12)底部的出料口通过管道与煅烧炉(13)的进料口相连，煅烧炉(13)的底部设有针状焦出口。
专利摘要本实用新型公开了一种煤系针状焦的制备装置，包括搅拌釜、及与搅拌釜相连的1#加热炉，1#加热炉分别连通有加压热过滤釜、净化原料槽和反应塔，所述加压热过滤釜依次连通离心机和净化原料槽；所述反应塔分别连通分馏罐、2#加热炉和净化原料槽，所述分馏罐连通搅拌釜进料口构成轻油回用回路；所述2#加热炉连通焦化塔，焦化塔顶部连通反应塔构成焦化油气回路；焦化塔底部连通煅烧炉。该装置能够避免管道堵塞，物料反应均匀，原料收率提高；并且制得的精制净化沥青中喹啉不溶物(QI)的含量远小于其他装置制得的沥青中喹啉不溶物(QI)的含量，采用此装置制备的针状焦热膨胀系数低，质量好。
文档编号C01B31/02GK203079908SQ20132004947
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者杨阳, 付东升, 尚建选 申请人:陕西煤业化工技术研究院有限责任公司