神木煤化工天元公司中低溫煤焦油制取高端碳材料(針狀焦)取得新突破

                              神木煤化工天元化工有限公司自2018年起一直致力于國內市場高端碳材料的研發,歷時3年,經過不斷探索和實驗,目前在“中低溫煤焦油制取高端碳材料(針狀焦)”領域取得了突破性進展。

                              因勢而動,謀局布子

                              面對碳素制品市場供需情況出現的新機遇,高端產品如超高功率、高功率石墨電極及電動汽車負極材料等均呈現快速增長、供不應求的局面。天元公司審時度勢,充分利用中低溫煤焦油的特性生產深加工產品——針狀焦或其它碳素材料,打造了“不斷延伸煤焦油深加工產業鏈”的發展棋局,開啟了公司由單一煤焦油深加工產品向差異化、高端化和高附加值轉型升級的破局之路。

                              2017年底,天元公司技術人員多次奔赴上海、遼寧、山西、山東等地,對中低溫煤焦油制取高端碳材料(針狀焦)市場進行深度調研。調研發現,國內生產針狀焦企業是以山西宏特煤化工有限公司為代表,其煤系針狀焦真密度大、導電率高的特點更加優于石油系針狀焦,具有非??捎^的市場經濟效益。

                              目前,中低溫煤焦油在榆林的產能約1000萬噸/年,但以中低溫煤焦油為原料制取針狀焦項目在國內卻是空白。究其原因,是中低溫煤焦油芳烴相對含量較低,分子分布范圍大,芳烴中三環四環含量低,所以開發以中低溫煤焦油為原料制備碳材料針狀焦的工藝技術難度極大。

                              動須相應,妙手開局

                              因勢而謀,應勢而為,天元公司從2018年開始,通過分析試驗,探究中低溫煤焦油其作為煤系針狀焦原料的可行性。對比分析目前實現產業化的煤系針狀焦生產工藝,結合公司現有中溫煤焦油深加工技術,一條技術先進、運行可靠、產品質量穩定的、符合公司生產實際的中低溫煤焦油生產針狀焦工藝路線的科技創新棋局徐徐展開。

                              面對科技創新這盤棋,天元公司沒有選擇尋常之道,而是將眼光投射長遠,選擇了從0到1的突破之路。2019年該技術立項,以中低溫煤焦油瀝青為原料,充分運用膠體形成理論和瀝青炭化動力學理論知識,探索了一條適合中低溫煤焦油生產優質針狀焦和負極材料的創新發展之路。

                              落子從容,擲地有聲

                              先手棋已然下定,行軍圖躍然紙上,中低溫煤焦油中制取高端碳材料(針狀焦)小試、中試的棋路穩健打開。

                              針對中低溫煤焦油的特殊性質,天元公司技術人員集思廣益、思如泉涌,迸發出無數的科技創新弈棋智慧,通過優化原料預處理工藝,生產出喹啉不溶物含量合格且分子組成合理的優質的針狀焦原料——精制瀝青,所得到的焦化原料精制瀝青喹啉不溶物遠低于設計值(<0.1%)。同時,采用延遲焦化小試和中試裝置,在精制瀝青制備的基礎上完成制備針狀焦工藝條件的優化;通過考察焦化溫度、焦化時間、升溫速率和焦化壓力等工藝條件對生焦顯微結構的影響,最終獲得廣域型致密度較好、產品外觀帶有銀灰色金屬光澤的針狀焦生焦。

                              2020年,通過復配溶劑萃取,脫除原料雜質,制取出合格的針狀焦原料(精制瀝青),其指標優于設計值。

                              聚變鼎新,博弈方圓

                              重器在手,方能舉棋若定,穩持弈勝之道。2021年,在精制瀝青制備的基礎上完成制備針狀焦工藝條件的選擇,探索出煤焦油瀝青在溶劑中膠體的形成和破壞機理,以及精制瀝青焦化反應條件等,并在技術研發中心通過小試和生產裝置中試,解決了溫度、壓力、升溫速率等影響因素,得到了產品外觀帶有銀灰色金屬光澤的焦體。

                              通過偏光顯微鏡、掃描電鏡分析檢測,產品微觀呈各向異性度好且為廣域流線型的多孔結構,該產品具備熱膨脹系數低、導電率高和易石墨化等特點,產出品質遠高出預期效果,完全可以用作高功率和超高功率石墨電極的生產基料。填補了中低溫煤焦油制取針狀焦項目在國內技術領域的空白。

                              該項基礎研究成果,為天元公司“預處理裝置擴能升級項目”提供了設計基礎數據。至此,該技術申請發明專利5件,申請實用新型專利1件。

                              科技賦能孕生機,棋盤經緯顯智慧。天元公司將繼續開拓創新,主動擔當作為,用一流的科創標桿成果,篤行趕超之路,堅定邁出創建對中間相的炭纖維和中間相樹脂方面研究的新步伐,提高公司在行業中的影響力。

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