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(shù)、金屬含量、導電率以及空隙率等性能參數(shù)上都具有一定的優(yōu)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(jù)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(fā)。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(yè)，年產量約100 萬t，此時我國并不具備大規(guī)模生產針狀焦的條件。截至2020 年7 月，針狀焦市場價格再創(chuàng)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(jù)本年各針狀焦生產企業(yè)的情況來看，上海寶鋼化工生產正常，針狀焦目前優(yōu)先滿足之前合約內的客戶，據(jù)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(jù)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(wěn)，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(jù)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(wěn)生產，據(jù)負責人了解，為緩解市場緊張狀態(tài)，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(jù)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(yè)。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(yè)僅有韓國PMCT，據(jù)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(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。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(huán)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(fā)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(yè)的發(fā)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(yè)針對煤系針狀焦進行了生產與研發(fā)。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(fā)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(yè)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(jù)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(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。為了實現(xiàn)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(tǒng)運轉穩(wěn)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(huán)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(huán)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(huán)比為1～2。

（四）煅燒

在完成延遲焦化工序后，制得的針狀焦產品的水分與揮發(fā)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(fā)機構與企業(yè)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(yè)可持續(xù)發(fā)展，為解決未來市場供需問題提供有力支持。