针状焦工业生产中影响形成的主要条件
- 分类：公司新闻
- 作者：中国碳素网
- 来源：中国碳素网
- 宣布时间：2023-07-21
- 会见量：0
【提要描述】我国作为全球最大的钢铁生产国 ，随着近年来石墨电极行业产品结构的连续优化 ，超高功率石墨电极比重不绝增加 ，针状焦的需求量越来越大。虽然我国针状焦经过近30年来的研发已经实现工业化生产 ，且产能全球迅速扩大 ，但产品质量与进口相比仍有一定差别。
针状焦工业生产中影响形成的主要条件
【提要描述】我国作为全球最大的钢铁生产国 ，随着近年来石墨电极行业产品结构的连续优化 ，超高功率石墨电极比重不绝增加 ，针状焦的需求量越来越大。虽然我国针状焦经过近30年来的研发已经实现工业化生产 ，且产能全球迅速扩大 ，但产品质量与进口相比仍有一定差别。
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- 作者：中国碳素网
- 来源：中国碳素网
- 宣布时间：2023-07-21
- 会见量：0
我国作为全球最大的钢铁生产国 ，随着近年来石墨电极行业产品结构的连续优化 ，超高功率石墨电极比重不绝增加 ，针状焦的需求量越来越大。虽然我国针状焦经过近30年来的研发已经实现工业化生产 ，且产能全球迅速扩大 ，但产品质量与进口相比仍有一定差别。本文主要从以下五个方面 ，探讨这些因素如何影响针状焦质量 ，并起到指导工业生产的目的。
一、原料沥青中QI对针状焦形成的影响
针状焦生产中 ，一般要求原料沥青中QI含量在0.1%以下。但实际生产中 ，因沥青预处理难度较大 ，很难长时间稳定将原料沥青中QI控制在0.1%以下 ，一般要求在0.3%以内即可。原料沥青QI含量高 ，可视为在焦化塔内的反应为非均相成核 ，其反应特点为：在反应初期 ，原料沥青中的QI起到了“核”的作用 ，该“核”会加速体系内中间相小球体的生成速率。且非均相反应形成的中间相小球体 ，初期不易融并 ，且险些没有新的小球体生成。后期待小球体长大融并后 ，其热形变能力差 ，在外力不作用下 ，不易形成针状结构。QI含量高的沥青 ，即非均相反应形成的焦炭 ，多为镶嵌结构 ，纤维结构很少 ，焦炭发黑 ，煅烧后 ，其颜色也没有银灰色的金属光泽。原料沥青QI含量低 ，可视为在焦化塔内反应为均相成核 ，该反应的特点为：在反应前期的任意时期内 ，体系内的中间相小球体的生成、生长及融并同时进行 ，融并后的结构热变形能力强 ，易在高温油气溢出的外力作用下 ，形成针状结构。该原料沥青中形成的焦炭多为广域—流线型结构 ，煅烧后 ，其颜色呈银灰色金属光泽。
二、进料漫衍方法对针状焦生产的影响
在没有装置进料漫衍器的焦化塔内 ，进料口在焦化塔底盖中心位置 ，进料后呈浪花状向四周扩散 ，进料通道为焦化塔中心位置。由于进料管道较细 ，焦化塔直径较粗 ，进料后 ，物料向四周扩散历程中 ，流向塔壁的时间较长。在此历程中 ，一方面由于疏散面较大 ，向四周扩散时间长 ，导致体系内轻组分溢出速率较快 ，越向四周漫衍 ，体厦魅粘度越大 ，不易中间相小球体的生成与融并。且越向四周 ，体厦魅粘度越大 ，轻组分越小 ，造成拉焦油气缺乏 ，导致焦炭结构欠好 ，特别是塔壁焦。另一方面是 ，因扩散时间长 ，导致焦化塔内径向温度漫衍不均匀 ，倒运于反应的进行。通过改变焦化塔底的进料方法 ，使进料向四周扩散 ，形成的进料通道在焦化塔中心与塔壁中间某位置 ，呈圆筒漫衍 ，其利益为：物料进入塔内 ，很快就会铺满焦化塔径向层面 ，温度漫衍均匀 ，物料黏度也均匀 ，可为中间相小球体的生张与融并形成有利条件。因进料通道漫衍变广 ，不但会为吹油气时创立有利条件 ，还可改善塔壁焦质量欠好的问题。
三、焦化塔操作压力对针状焦生成的影响
针状焦生产时 ，需在较高的反应压力下进行。在操作历程中 ，需对焦化塔进行提压操作。进料中后期 ，可视情况进行降压操作 ，但应小幅度降压。因差别单位所用原料性质及设备参数差别 ，反应所需最佳压力也差别 ，需结合本单位情况而定。
操作压力对针状焦生产的影响为：中间相小球体的生成、长大及融并 ，需在较低的黏度体系内进行。如焦化塔压力过低 ，物料进入焦化塔后 ，轻组分很快就会以油气的形式溢出 ，使反应体系内的黏度增大 ，倒运于中间相小球体间的相互接触。反应后期 ，因体系内没有足够的油气进行拉焦 ，对生成纤维结构也会造成影响。反应体系在较长的时间内维持低粘度 ，有利于中间相小球体生长融并。增大焦化塔压力 ，可减慢轻组分在体系内的溢出速度 ，增大停留时间 ，可使油气进行定向拉焦 ，增进融并后的小球体转化为广域—流线型结构。在进料后期 ，为使物料快速反应 ，生成针状结构 ，适当降压后 ，可增大油气溢出速率 ，使拉焦外力增强 ，加速形成纤维结构时间。
四、温度对针状焦生成的影响
焦化生产时 ，温度要求一般指加热炉出口温度。物料进入焦化塔后 ，因差别单位的管道保温、焦化塔保温及散热量的差别 ，进料温度也不尽相同 ，但总体所遵循的原则为：初期进料时 ，温度控制应偏低 ，后期进料时 ，温度控制应偏高。温度对针状焦生产的影响为：由沥青最终生成针状焦的历程可大致概括为：稠环及大分子芳烃—中间相小球体—小球体长大并融并—气流拉焦形成纤维结构—固化成焦。由于延迟焦化单塔反应周期为36小时左右 ，进料初期的物料反应时间最长 ，所以初期温度控制应较低 ，为中间相小球体的生长与融并提供富足的反应时间。随着连续进料 ，物料的反应时间逐渐变短 ，需相应提高反应温度 ，来缩短中间相小球体生长为纤维结构的时间。所以在进料后期 ，需要较高的温度。反应温度过低 ，会影响焦炭的强度及成焦率等指标；反应温度过高 ，会导致反应过快 ，会对针状焦纤维结构排列的有序性造成影响。
五、循环比对针状焦生成的影响
因各地区原料性质不完全相同 ，所用循环比也不尽相同。循环比主要影响反应体系内的黏度与拉焦强度。循环比过大 ，一方面会造成原料沥青内非均相反应的进行 ，另一方面 ，因油气溢出速率过大 ，会造成拉焦过于剧烈 ，影响针状焦纤维结构的排列规整性。循环比过低 ，一方面会造成体系内粘度过高 ，倒运于中间相小球体的长大与融并。另一方面也会造成拉焦油气缺乏 ，倒运于形成纤维结构。
结论
通过长时间的生产实践 ，本文主要从工业化生产的角度 ，探索原料沥青中喹啉不溶物含量（QI）、焦化塔进料漫衍方法、焦化加热炉出口温度、焦化塔压力、循环比等因素对针状焦的形成及结构纹理的影响 ，得出以下结论：
（1）原料沥青中QI含量越低越好 ，一般不可凌驾0.3%。
（2）焦化塔进料应向四周漫衍 ，会改善焦化塔内反应情况 ，一般需加进料漫衍器。
（3）加热炉出口温度应尽量控制在470—500℃之间。太低会使反应不完全 ，太高会加速物料结焦 ，并且增大加热炉结焦危害。
（4）操作压力应凭据本单位物料性质决定 ，应适中 ，过低过高对针状焦的形成都没有利益。
（5）循环比一般控制在1左右。
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