針狀焦市場分析與生產技術研討

趙蘭文 中國石化勝利油田石油化工總廠

針狀焦呈銀灰色的碳素材料，具有金屬光澤與纖維狀或針狀的紋理。早在20 世紀70 年代，針狀焦就已經成為市場中一個比較熱門的品種，其在熱膨脹系數、金屬含量、導電率以及空隙率等性能參數上都具有一定的優勢，主要用途為制備石墨電極以及高端碳素制品。目前，針狀焦生產可以根據生產原料分為兩種類型，即油系針狀焦與煤系針狀焦。

一、針狀焦市場分析

早在20 世紀80 年代，我國就開始圍繞針狀焦生產技術進行了探索與研發。2008年，受到美國次貸危機的影響，針狀焦的市場需求量受到了比較大的沖擊，市場價格的波動比較嚴重；2011 年，國際上針狀焦的供給缺口接近19 萬t，其中我國的市場供應情況最為緊張；2012 年底，全球范圍內僅有7 家針狀焦生產企業，年產量約100 萬t，此時我國并不具備大規模生產針狀焦的條件。截至2020 年7 月，針狀焦市場價格再創新高，從7 月初開始國內煤系針狀焦主流價格為9000-14000 元/噸；油系針狀焦價格為15000 元/噸。

根據本年各針狀焦生產企業的情況來看，上海寶鋼化工生產正常，針狀焦目前優先滿足之前合約內的客戶，據負責人透露，下半年針狀焦計劃的產量并不高，但是也會根據實際的情況來調整產量，價格為9000 元/噸，生焦價格為6000 元/噸；錦州石化生產平穩，產量較上月有所上升達3000 噸左右，市場主流價格在15000 元/噸；山西宏特化工，庫存貨市場價格已上升至20000 萬/噸；平煤鞍山熱能保持正常運行，月產量保持在4000 噸，其中生焦和煅后焦各2000 噸，據負責人稱，目前工廠沒有余量對外銷售，進而也無市場報價。

關于針狀焦的進口貿易情況，本年7 月初菲利普66 公布了三季度價格為800 美金。7 月中旬，針狀焦市場價格再次進行了調整，國產針狀焦煤系價格為16500-25000 元/噸；油系針狀焦價格為20000 元/噸，生焦價格為10100-11000 元/噸。錦州石化油系針狀焦平穩生產，據負責人了解，為緩解市場緊張狀態，工廠一直在想辦法提高產量，價格報20000 元/噸，生焦價格10100 元/噸，寶鋼化工在7 月中旬價格調整至16500 元/噸，較之前上漲83%，生焦價格為11000元，據負責人介紹，寶鋼針狀焦接下來會保持每月4000 噸的產量，其中含針狀焦2000噸，合約客戶外提貨需在8 月下旬。平煤鞍山熱能針狀焦均專供開封炭素，生焦部分供應國內大型負極材料企業。7 月下旬，針狀焦價格未有調整，進口市場方面，7 月份有貨可賣的企業僅有韓國PMCT，據了解，上半年PMCT 銷售總量完成了1.2 萬噸，下半年預計在1.8 萬噸，目前市場有貨已經報到4000 美金/噸較年初的價格上漲了900%。

二、針狀焦生產技術探討

（一）針狀焦分類

根據上文所述，針狀焦根據原材料的不同，可分為油系針狀焦與煤系針狀焦。前者的材料主要為具有芳烴含量較高、雜原子含量與金屬含量較低的物質。這部分材料的灰分較低，在熱轉化過程中中間相轉化溫度較高，且中間相轉化溫度的范圍也比較大。例如催化裂化澄清油、減粘裂化渣油、延遲焦化循環油等等。在有針狀焦生產中，出于成本控制的考慮，上述材料可以選擇性的摻混使用；煤系針狀焦則屬于后期發展的一個品種。其生產工藝是以煤焦油瀝青為原料，通過預處理、延遲焦化與煅燒等工藝后制備而得。在我國，煤化工產業的發展勢頭良好，煤系針狀焦的生產也具有比較廣闊的前景，且有眾多企業針對煤系針狀焦進行了生產與研發。因此，本文選取煤系針狀焦生產技術進行探討與研究。

（二）原材料預處理

煤焦油瀝青是以芳香烴為主的一種材料，同時這種材料還含有少量的喹啉不溶物，這部分不溶物在中間相周邊附著，對球狀晶體的發展造成阻礙，即使經過焦化處理，也難以獲取到具有良好纖維結構的針狀焦組織。因此在生產過程中就采取預處理措施。具體方法包括蒸餾法、溶劑法、離心法、改質法等等。其中溶劑法與改質法在工業生產中最為常用，其工序技術具體如1 表所示。

在生產實踐中，根據瀝青來源的不同，其原料性質也存在較大差別。針對此，為了確保生產能夠具有穩定性與持續性，就需要保證沉降條件，即做好延遲焦化工作。為了實現這一點，就系要選擇具有良好沉降可控性的煤瀝青，提高原材料回收率，同時保障系統運轉穩定。

表1

（三）延遲焦化

經過原材料預處理后制備的精制瀝青與焦化自產循環油進行加熱，并送入到焦炭塔中進行焦化處理，形成目標產品針狀焦。在延遲焦化過程中，需要嚴格控制溫度、壓力以及循環比。通常來講，溫度應該控制在460～520℃，溫度應該維持6h 以上；壓力則要遵循安全性原則，控制在0.3～0.5MPa內；循環比為1～2。

（四）煅燒

在完成延遲焦化工序后，制得的針狀焦產品的水分與揮發分含量依然比較高，此時需要采取高溫煅燒措施，為碳素制品原料的制備提供支持。目前，在全球范圍內針狀焦大部分都選擇回轉窯進行煅燒。部分生產且會選擇旋轉多床爐或者罐式窯。在煅燒過程中，應該按照1400～1500℃的標準來控制煅燒溫度。

三、結束語

總而言之，當前國內市場對針狀焦的需求量正在不斷增加，而國內的技術研發機構與企業對針狀焦生產技術的掌握情況依然有很大的提升空間。針對此，我們有必要圍繞針狀焦的生產技術進行深入的探索與研究，不斷提高技術水平，推動行業可持續發展，為解決未來市場供需問題提供有力支持。