延遲焦化泡沫層的冷模擬研究

王 瑋，范啟明，閻 龍，羅 洋，申海平

（中國石化 石油化工科學研究院，北京 100083）

隨著環保要求的日益嚴苛和新能源行業的發展，針狀焦作為電池負極材料和高功率電極的原料，憑借熱膨脹系數低、電阻低、結晶度高、純度高、密度大和化學穩定性高等優勢［1-3］，再次成為研究熱點。但目前國內只能生產中低端品質的針狀焦，高端針狀焦產品仍需進口。面對當前復雜的國際局勢，開發高端針狀焦生產技術具有戰略意義。

制備方法決定結構，結構決定性質［4］。針狀焦的生產包括原料的選擇和預處理、延遲焦化和煅燒三個單元，其中，延遲焦化階段是通過深度熱轉化反應生成生焦的過程，在該階段，焦炭塔內的反應條件，如反應溫度、壓力和循環比等，以及物料的狀態均會影響針狀焦的性質［5-6］。反應過程中焦炭塔內按物料存在形態可以分為焦炭層、泡沫層和氣相層，泡沫層是焦化反應的主要發生區域。在該區域內，裂化反應生成的氣體穿過縮合反應生成的黏稠中間物質，生成大量具有一定穩定性的泡沫［7］，而泡沫參與針狀焦的生成過程，對針狀焦結構有直接影響。除此之外，在以針狀焦為目標產品進料時，焦炭塔內容易出現泡沫層快速增長的現象，導致泡沫沖塔，無法正常生產。又因泡沫層與焦化反應的特性相關，無法完全消除，故研究焦炭塔內泡沫層的存在形式對實現高質量針狀焦的生產具有重要意義。

本工作在冷模擬條件下，利用高溫泡沫特性測定儀，以氣速、溫度、焦化蠟油含量為因素，設計了3 因素4 水平正交實驗，考察了各因素對泡沫層體積、泡沫壽命及氣泡直徑的影響及影響顯著程度。……