针状焦原料的加工方法及其加工系统、针状焦及其制备方法和制备系统与流程

本发明涉及烃油加工，具体涉及一种针状焦原料的加工方法及其加工系统、一种针状焦及其制备方法和制备系统。

背景技术：

1、近年来，随着国内电炉炼钢和电动汽车及锂电池行业的发展，针状焦产品和相关项目受到市场主体的关注，陆续建成一批针状焦生产装置和企业。目前，我国针状焦(生焦、含煤系)装置产能达超过150万吨/年，但年实际产量约50万吨，还有一些企业正在规划和设计或建设针状焦项目。

2、国内针状焦实际产量约为产能的三分之一的主要原因是产品质量不高，企业实际运营的效益差。与此同时，我国每年进口用于生产超高功率电极如以上电极和电极接头的针状焦约20万吨，价格为国内同类产品的2-5倍。市场形成了中低端产品的产能过剩导致价格激烈竞争与高端产品高价大量进口的现实局面，反差明显。实际上，“原料的不足”和“中低端产品的产能过剩与高端产品大量进口”的本质都是我国的针状焦生产技术与国外大公司的相比还存在明显的差距和不足。

3、众所周知，高质量的针状焦产品需要特殊的工艺条件和优选的原料，对应的工艺技术和原料预处理技术，二者缺一不可。虽然针状焦生成基本原理为大家所公知，在工艺技术和原料预处理等方面也主张或公开了一系列的专利，国内企业依据这些技术建设的针状焦装置，但生产的针状焦大多存在质量不均匀且稳定性差、强度低及粉焦含量多，热膨胀系数真密度等参数还够理想等问题，难以达到进口产品的质量水平。究其原因，可能是在一些工艺细节、原料中理想组分的认识和非理想组分的去除等方面还显粗糙和不足。就原料预处理而言，大家都知道粗油浆中的硫、氮、灰分、胶质和沥青质为有害杂质，并要求油浆有一定的芳烃含量和密度，形成了明确的限定指标，如要求针状焦原料硫含量小于0.5wt％，氮含量小于0.4wt％，灰分小于100ppm，胶质小于5wt％，沥青质小于1wt％，20℃时密度大于1030kg/m3，芳烃含量大于45wt％。但基于实验研究的基础上对原料组分及与其对应的工艺条件和产品质量指标的深入分析和定量描述或关联是缺乏的。如原料中哪些是理想组分，哪些是非理想组分，相应的浓度需要控制在什么水平，如何约束和控制等。

4、cn101724420a公开了一种针状焦原料的生产方法，具体公开了一种利用延迟焦化工艺处理fcc油浆和常规焦化原料来生产针状焦原料的生产方法。该方法是在延迟焦化塔中上部引入低温的fcc油浆，与底部引入的常规焦化原料经高温裂解产生的高温油气相接触，并在延迟焦化条件下反应，生成的油气进入焦化分馏塔中进行分离，得到针状焦原料。但该方法由于：催化裂化油浆与焦化原料一起在焦炭塔内进行混合、传热、裂解反应，油浆中原本含有的三环和四环芳烃等有效理想组分因在焦炭塔条件下也同时发生部分缩合反应成普通石油焦或焦炭前驱物，导致所述的油气混合产物中三环和四环芳烃含量下降；另外，普通焦化的裂解反应生成的焦化蜡油馏分中的三环和四环芳烃含量相比油浆的是较低的。因此，在延迟焦化反应条件下生成的混合油气在焦化分馏塔中分馏得到的针状焦原料，其中的三环和四环芳烃等有效理想组分含量与油浆同等馏分的相比是下降了，且处于较低水平。以这种原料生产针状焦，难以获取性质好的针状焦产品，相应也无法增加针状焦产率。

5、usp4547284公开了一种石油焦的生产方法介绍了一种延迟焦化过程的焦炭生产方法，特别是用经过预处理的原料生产针状焦方法，该方法强调的是一个焦炭塔换塔后操作和处理，重点是对离线焦炭塔内的焦炭进行热处理，热处理介质是不裂化的气体，该方法提到热处理介质有焦化液体馏分，焦化气体，蒸汽，氮气，其它非氧化的非裂化气体；焦化循环油及含低浓度焦化原料的循环油也可作为热处理介质，只是这种介质能生焦，其焦炭质量比用非裂化气体的焦炭质量差。

6、因此，亟需一种针状焦原料的加工方法，以及一种针状焦的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有针状焦存在原料不足、原料理想组分控制不够精确，以及粗油浆为原料无法生产优质针状焦等问题，提供一种针状焦原料的加工方法及其加工系统，一种针状焦及其制备方法和制备系统，该加工方法以混合粗油浆为原料，在扩大针状焦原料的前提下，实现了对针状焦原料中理想组分的精确控制；同时，将该加工方法制得的针状焦原料用于制备针状焦，得到优质针状焦。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种针状焦原料的加工方法，所述加工方法包括：

3、将混合粗油浆进行减压蒸馏，得到塔顶油气、馏分-i、馏分-ii、馏分-iii和减底油，其中，所述混合粗油浆含有催化裂化单元在线抽出的粗油浆-i和来自罐区的粗油浆-ii；

4、可选地，将所述馏分-ii进行第一萃取，得到的第一萃取相进行溶剂分离-i，得到富含理想组分的馏分-ii；将所述馏分-iii进行第二萃取，得到的第二萃取相进行溶剂分离-ii，得到富含理想组分的馏分-iii；

5、其中，所述馏分-ii和馏分-i的分离精度≥-20℃，所述馏分-iii和馏分-ii的分离精度≥-20℃；

6、其中，将所述馏分-ii、馏分-iii、富含理想组分的馏分-ii和富含理想组分的馏分-iii中的至少一种作为针状焦原料。

7、优选地，所述馏分-ii和馏分-i的分离精度≥0℃，所述馏分-iii和馏分-ii的分离精度≥0℃。

8、优选地，所述馏分-ii的馏程为395-455℃；所述馏分-iii的馏程为435-495℃。

9、本发明第二方面提供一种针状焦原料的加工系统，所述加工系统包括：依次连接的催化裂化单元、混合装置、减压蒸馏装置，以及可选地第一萃取装置和第二萃取装置；

10、其中，所述催化裂化单元用于在线抽出粗油浆-i；

11、所述混合装置用于将所述粗油浆-i和来自罐区的粗油浆-ii进行混合，得到混合粗油浆；

12、所述减压蒸馏装置用于将所述混合粗油浆进行减压蒸馏，得到塔顶油气、馏分-i、馏分-ii、馏分-iii和减底油；

13、所述第一萃取装置连接所述减压蒸馏装置的馏分-ii出口，用于将所述馏分-ii进行第一萃取，得到的第一萃取相进行溶剂分离-i，得到富含理想组分的馏分-ii；

14、所述第二萃取装置连接所述减压蒸馏装置的馏分-iii出口，用于将所述馏分-iii进行第二萃取，得到的第二萃取相进行溶剂分离-ii，得到富含理想组分的馏分-iii；

15、其中，将所述馏分-ii、馏分-iii、富含理想组分的馏分-ii和富含理想组分的馏分-iii中的至少一种作为针状焦原料。

16、本发明第三方面提供一种针状焦的制备方法，该方法包括：将第一方面提供的加工方法制得的针状焦原料进行延迟焦化，得到针状焦。

17、本发明第四方面提供由第三方面提供的方法制得的针状焦。

18、本发明第五方面提供了一种针状焦的制备系统，该系统包括：第二方面提供的加工系统，以及延迟焦化单元；

19、其中，所述延迟焦化单元分别连接所述加工系统中减压蒸馏装置的馏分-ii出口、减压蒸馏装置的馏分-iii出口、第一萃取装置和第二萃取装置，用于将所述针状焦原料进行延迟焦化，得到针状焦。

20、相比现有技术，本发明具有以下优势：

21、(1)本发明提供的加工方法以混合粗油浆为原料，尤其是通过调整混合粗油浆中粗油浆-i和粗油浆-ii的重量比，解决了针状焦原料不足的问题；

22、(2)本发明提供的加工方法以含有催化裂化单元在线抽出的粗油浆-i和来自罐区的粗油浆-ii的混合粗油浆为原料，结合减压蒸馏、可选的萃取(即，第一萃取和第二萃取)的技术手段，通过对混合粗油浆中理想组分(即，馏分-ii和馏分-iii)的精确控制，不仅克服了粗油浆脱固的难题，还解决了粗油浆由于低理想组分无法生产优质针状焦的缺陷，尤其是结合加氢脱硫(即，第一加氢脱硫和第二加氢脱硫)和萃取，分别对馏分-ii和馏分-iii进行纯化浓缩，得到富含理想组分的馏分-ii和富含理想组分的馏分-iii，有利于提高针状焦的性能参数；

23、(3)将本发明提供的加工方法制得的针状焦原料进行延迟焦化，得到的针状焦具有高振实密度、高真密度和低热膨胀系数，进而得到优质针状焦；

24、(4)本发明提供的方法简化工艺流程，便于工业化大规模生产；尤其是将非理想组分(即，减顶油、减底油、馏分-i、富含非理想组分的馏分-ii和富含非理想组分的馏分-iii)返回并进行回炼，进而增加了针状焦原料的用量。