針狀焦市場(chǎng)分析與生產(chǎn)技術(shù)研討

趙蘭文 中國(guó)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(jì)70 年代，針狀焦就已經(jīng)成為市場(chǎng)中一個(gè)比較熱門(mén)的品種，其在熱膨脹系數(shù)、金屬含量、導(dǎo)電率以及空隙率等性能參數(shù)上都具有一定的優(yōu)勢(shì)，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(chǎn)可以根據(jù)生產(chǎn)原料分為兩種類(lèi)型，即油系針狀焦與煤系針狀焦。

一、針狀焦市場(chǎng)分析

早在20 世紀(jì)80 年代，我國(guó)就開(kāi)始圍繞針狀焦生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了探索與研發(fā)。2008年，受到美國(guó)次貸危機(jī)的影響，針狀焦的市場(chǎng)需求量受到了比較大的沖擊，市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)比較嚴(yán)重；2011 年，國(guó)際上針狀焦的供給缺口接近19 萬(wàn)t，其中我國(guó)的市場(chǎng)供應(yīng)情況最為緊張；2012 年底，全球范圍內(nèi)僅有7 家針狀焦生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量約100 萬(wàn)t，此時(shí)我國(guó)并不具備大規(guī)模生產(chǎn)針狀焦的條件。截至2020 年7 月，針狀焦市場(chǎng)價(jià)格再創(chuàng)新高，從7 月初開(kāi)始國(guó)內(nèi)煤系針狀焦主流價(jià)格為9000-14000 元/噸；油系針狀焦價(jià)格為15000 元/噸。

根據(jù)本年各針狀焦生產(chǎn)企業(yè)的情況來(lái)看，上海寶鋼化工生產(chǎn)正常，針狀焦目前優(yōu)先滿足之前合約內(nèi)的客戶(hù)，據(jù)負(fù)責(zé)人透露，下半年針狀焦計(jì)劃的產(chǎn)量并不高，但是也會(huì)根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)調(diào)整產(chǎn)量，價(jià)格為9000 元/噸，生焦價(jià)格為6000 元/噸；錦州石化生產(chǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)量較上月有所上升達(dá)3000 噸左右，市場(chǎng)主流價(jià)格在15000 元/噸；山西宏特化工，庫(kù)存貨市場(chǎng)價(jià)格已上升至20000 萬(wàn)/噸；平煤鞍山熱能保持正常運(yùn)行，月產(chǎn)量保持在4000 噸，其中生焦和煅后焦各2000 噸，據(jù)負(fù)責(zé)人稱(chēng)，目前工廠沒(méi)有余量對(duì)外銷(xiāo)售，進(jìn)而也無(wú)市場(chǎng)報(bào)價(jià)。

關(guān)于針狀焦的進(jìn)口貿(mào)易情況，本年7 月初菲利普66 公布了三季度價(jià)格為800 美金。7 月中旬，針狀焦市場(chǎng)價(jià)格再次進(jìn)行了調(diào)整，國(guó)產(chǎn)針狀焦煤系價(jià)格為16500-25000 元/噸；油系針狀焦價(jià)格為20000 元/噸，生焦價(jià)格為10100-11000 元/噸。錦州石化油系針狀焦平穩(wěn)生產(chǎn)，據(jù)負(fù)責(zé)人了解，為緩解市場(chǎng)緊張狀態(tài)，工廠一直在想辦法提高產(chǎn)量，價(jià)格報(bào)20000 元/噸，生焦價(jià)格10100 元/噸，寶鋼化工在7 月中旬價(jià)格調(diào)整至16500 元/噸，較之前上漲83%，生焦價(jià)格為11000元，據(jù)負(fù)責(zé)人介紹，寶鋼針狀焦接下來(lái)會(huì)保持每月4000 噸的產(chǎn)量，其中含針狀焦2000噸，合約客戶(hù)外提貨需在8 月下旬。平煤鞍山熱能針狀焦均專(zhuān)供開(kāi)封炭素，生焦部分供應(yīng)國(guó)內(nèi)大型負(fù)極材料企業(yè)。7 月下旬，針狀焦價(jià)格未有調(diào)整，進(jìn)口市場(chǎng)方面，7 月份有貨可賣(mài)的企業(yè)僅有韓國(guó)PMCT，據(jù)了解，上半年P(guān)MCT 銷(xiāo)售總量完成了1.2 萬(wàn)噸，下半年預(yù)計(jì)在1.8 萬(wàn)噸，目前市場(chǎng)有貨已經(jīng)報(bào)到4000 美金/噸較年初的價(jià)格上漲了900%。

二、針狀焦生產(chǎn)技術(shù)探討

（一）針狀焦分類(lèi)

根據(jù)上文所述，針狀焦根據(jù)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(zhì)。這部分材料的灰分較低，在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中中間相轉(zhuǎn)化溫度較高，且中間相轉(zhuǎn)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(huán)油等等。在有針狀焦生產(chǎn)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(fā)展的一個(gè)品種。其生產(chǎn)工藝是以煤焦油瀝青為原料，通過(guò)預(yù)處理、延遲焦化與煅燒等工藝后制備而得。在我國(guó)，煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭良好，煤系針狀焦的生產(chǎn)也具有比較廣闊的前景，且有眾多企業(yè)針對(duì)煤系針狀焦進(jìn)行了生產(chǎn)與研發(fā)。因此，本文選取煤系針狀焦生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行探討與研究。

（二）原材料預(yù)處理

煤焦油瀝青是以芳香烴為主的一種材料，同時(shí)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(duì)球狀晶體的發(fā)展造成阻礙，即使經(jīng)過(guò)焦化處理，也難以獲取到具有良好纖維結(jié)構(gòu)的針狀焦組織。因此在生產(chǎn)過(guò)程中就采取預(yù)處理措施。具體方法包括蒸餾法、溶劑法、離心法、改質(zhì)法等等。其中溶劑法與改質(zhì)法在工業(yè)生產(chǎn)中最為常用，其工序技術(shù)具體如1 表所示。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)瀝青來(lái)源的不同，其原料性質(zhì)也存在較大差別。針對(duì)此，為了確保生產(chǎn)能夠具有穩(wěn)定性與持續(xù)性，就需要保證沉降條件，即做好延遲焦化工作。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，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(shí)保障系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

表1

（三）延遲焦化

經(jīng)過(guò)原材料預(yù)處理后制備的精制瀝青與焦化自產(chǎn)循環(huán)油進(jìn)行加熱，并送入到焦炭塔中進(jìn)行焦化處理，形成目標(biāo)產(chǎn)品針狀焦。在延遲焦化過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制溫度、壓力以及循環(huán)比。通常來(lái)講，溫度應(yīng)該控制在460～520℃，溫度應(yīng)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(nèi)；循環(huán)比為1～2。

（四）煅燒

在完成延遲焦化工序后，制得的針狀焦產(chǎn)品的水分與揮發(fā)分含量依然比較高，此時(shí)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(nèi)針狀焦大部分都選擇回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒。部分生產(chǎn)且會(huì)選擇旋轉(zhuǎn)多床爐或者罐式窯。在煅燒過(guò)程中，應(yīng)該按照1400～1500℃的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制煅燒溫度。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)針狀焦的需求量正在不斷增加，而國(guó)內(nèi)的技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)與企業(yè)對(duì)針狀焦生產(chǎn)技術(shù)的掌握情況依然有很大的提升空間。針對(duì)此，我們有必要圍繞針狀焦的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行深入的探索與研究，不斷提高技術(shù)水平，推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，為解決未來(lái)市場(chǎng)供需問(wèn)題提供有力支持。