煤系针状焦生产过程中同一生焦周期内焦炭微观结构差异性分析

程俊霞，赵雪飞，刘 巍，朱亚明，高丽娟，赖仕全

（辽宁科技大学化工学院，辽宁 鞍山 110451）

针状焦是一种易石墨化的优质炭材料，广泛应用于超高功率石墨电极和锂离子电池负极材料等方面。近几年，随着电炉炼钢以及锂离子电池负极材料的发展，市场对针状焦需求激增，中国建立并投产了数十套煤系针状焦的生产装置。延迟焦化是煤系针状焦工业生产过程其中一个重要的工序，其工艺示意图如图1 所示。

图1 延迟焦化工艺示意图Figure 1 Diagram of delayed coking process

延迟焦化工段得到的生焦，决定了煤系针状焦的基础微观结构[1]，进而影响针状焦的最终性能。整个焦化生产过程是连续的，但是两座焦炭塔交替使用，一座焦炭塔需要持续进料一定的时间后切换另一座焦炭塔继续进料，该时间称为生焦周期。在焦化工段进入到焦炭塔内的物料是精制沥青和重油按照一定的质量比组成的混合物—混合油[2]。根据液相炭化理论，为了得到流线型微观结构的生焦，同一生焦周期内延迟焦化的操作工艺采用变温变压变循环比的操作制度[3]。一方面，该操作优化了精制沥青在焦炭塔内的成焦环境，有利于优质焦炭的形成；另一方面，该操作制度也带来了一定的问题：变温变压变循环比的工艺操作制度使得焦炭塔内的物料裂解产生的气体产物发生了改变，从而直接影响混合油的组成和性质发生了变化，具体结构和性质的变化在前期研究工作中已进行过详细的讨论[4,5]。……