自 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，我國(guó)的針狀焦開(kāi)始得到重點(diǎn)發(fā)展，其主要用于生產(chǎn)多種類(lèi)型的電弧爐以及高功率的石墨電極，目前，我國(guó)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展速度相對(duì)較快，新能源汽車(chē)的比例在逐漸提升，在新能源汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展的基本前提下，對(duì)于鋰電池
負(fù)極材料針狀焦的需求量也在逐漸提升。目前，我國(guó)眾多的科研院所和企業(yè)都在對(duì)針狀焦的生產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行研究，且已經(jīng)取得了進(jìn)展，未來(lái)需要全面提高我國(guó)針狀焦產(chǎn)品的質(zhì)量。事實(shí)上，原材料是影響針狀焦生產(chǎn)質(zhì)量的重要因素，在開(kāi)始針狀焦生產(chǎn)作業(yè)之前，需要對(duì)針狀焦的原材料進(jìn)行全面族組成分析處理。

1. 針狀焦的分類(lèi)及特點(diǎn)分析

針狀焦呈現(xiàn)出了橢圓形的特征，屬于一種多孔性的固體介質(zhì)，其外觀具有銀灰色金屬光澤，由于該種類(lèi)型產(chǎn)品的結(jié)晶度相對(duì)較高，且容易石墨化，因此，其導(dǎo)電性相對(duì)較高，熱膨脹系數(shù)相對(duì)較低，屬于一種良好的各向異性炭材料。針狀焦可以用于生產(chǎn)超高功率
的電極，是石油焦中當(dāng)今最為關(guān)注的一種產(chǎn)品，該種產(chǎn)品的應(yīng)用可以大幅提升冶煉工業(yè)的效率，可以降低電能和電極的消耗。同時(shí)針狀焦也屬于電池生產(chǎn)和高溫耐火爐生產(chǎn)的重要材料。目前，常見(jiàn)的針狀焦主要可以分為兩種類(lèi)型，分別是石油系針狀焦和煤炭系針狀焦。石油系針狀焦主要是以重質(zhì)餾分油作為原材料生產(chǎn)而成，煤炭系針狀焦主要是將煤焦油瀝青和餾分油作為原材料生產(chǎn)而成。通過(guò)對(duì)兩種類(lèi)型的針狀焦進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，石油系針狀焦的原材料來(lái)源相對(duì)較為穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝技術(shù)相對(duì)較為簡(jiǎn)潔，生產(chǎn)得到的針狀焦性能相對(duì)較好，可以滿足下游企業(yè)對(duì)于高品質(zhì)針狀焦的需求。我國(guó)生產(chǎn)煤炭系針狀焦的企業(yè)相對(duì)較多，這些企業(yè)的發(fā)展時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)逐漸開(kāi)始完善，生產(chǎn)原材料也比較容易獲取，但是受到我國(guó)環(huán)保政策的影響，以及對(duì)于針狀焦需求量的提升，生產(chǎn)更加環(huán)保的石油系針狀焦屬于未來(lái)發(fā)展的重要方向。

2. 石油系針狀焦生產(chǎn)原料渣油、瀝青和裂化油漿成分特征

減壓渣油和高芳烴含量的催化裂化油漿在經(jīng)過(guò)壓縮和熱縮聚處理以后，可以生產(chǎn)針狀焦，該種類(lèi)型的針狀焦纖維的各向異性相對(duì)較好，屬于生產(chǎn)石油系針狀焦的重要原料。原料的族組成含量分析將會(huì)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，因此，有必要對(duì)原料的成分問(wèn)題進(jìn)行深入研究。我國(guó)減壓渣油的收率一般為 40%～50%，對(duì)減壓渣油進(jìn)行直接燃燒，則可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和資源浪費(fèi)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)減壓渣油進(jìn)行成分分析可以發(fā)現(xiàn)，其芳香成分的含量為 30%，飽和成分的含量為 14.3%～47.3%，這些成分屬于針狀焦生產(chǎn)的重要原料，但是減壓渣油中還含有一定量的膠質(zhì)、硫化物、氮化物以及金屬成分，這些成分的存在會(huì)對(duì)中間相小球體的生長(zhǎng)產(chǎn)生重要影響，且容易形成大面積的鑲嵌結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)這些成分分析以制訂生產(chǎn)過(guò)程去除這些不利成分尤其重要。

從上述內(nèi)容可以歸納針狀焦生產(chǎn)原料應(yīng)具有以下共性：

（3）灰分低。原料中的灰分包括催化劑粉末、重金屬和機(jī)械雜質(zhì)等。這些雜質(zhì)會(huì)使焦炭產(chǎn)品的灰分增高，對(duì)焦炭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。原料油中的高灰分還會(huì)阻礙中問(wèn)相小球體的長(zhǎng)大和融并，使焦炭結(jié)構(gòu)中的中間相不發(fā)達(dá)。一般要求原料油中的哇琳不溶物含量為零，催化劑粉的含量小于100μg/g。

（4）含硫量低。原料中的硫在碳化后大部分集中于焦炭中。而焦炭中的硫會(huì)導(dǎo)致石墨化過(guò)程中發(fā)生晶脹，使炭素制品帶有裂紋，成品率降低。為了保證針狀焦的質(zhì)量，一般要求焦化原料油硫含量不大于0.5%。

（5）焦化原料油的相對(duì)分子質(zhì)量分布范圍窄，餾程范圍適當(dāng)，黏度小，也會(huì)有利于操作和保證針狀焦的質(zhì)量。

（6）煉油廠中的熱裂化渣油、催化裂化澄清油和從催化裂化循環(huán)油抽出的重芳烴等，都可用于生產(chǎn)針狀焦的原料。此外，裂解制乙烯的渣油、煤焦油等也是生產(chǎn)針狀焦的適宜原料。由于這些油料的性質(zhì)各異，數(shù)量也不一，應(yīng)根據(jù)具體情況，通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)按照一定比例進(jìn)行調(diào)合才能做到優(yōu)化原料、生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)針狀焦。

3. 族組成分析儀器

依據(jù)針狀焦生產(chǎn)原料的要求，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)原料組分檢測(cè)分析尤其重要。其中，飽和烴、芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的四組分測(cè)定極為關(guān)鍵，其組分比例直接關(guān)系生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）儀器功能綜述

棒狀薄層色譜儀是采用棒狀薄層分離技術(shù)與氫火焰離子化檢測(cè)（TLC/FID）手段組合而成的專(zhuān)用分析儀器，可檢測(cè)幾乎所有的有機(jī)化合物，特別適用于重油類(lèi)分析，示蹤有機(jī)合成反應(yīng)過(guò)程。RY-CF19是在吸收國(guó)內(nèi)外薄層色譜基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多年的不斷完善和發(fā)展新近推出的一款可國(guó)產(chǎn)替代的棒狀薄層色譜分析儀器，可在開(kāi)放的氣氛下檢測(cè)用氣相色譜和液相色譜方法很難檢測(cè)的樣品，并可非常簡(jiǎn)單的對(duì)于點(diǎn)在色譜棒上的樣品進(jìn)行定量分析。

RY-CF19棒狀薄層色譜儀采用了新型的電子傳感流量控制技術(shù)和激光精密加工工藝，不論是實(shí)驗(yàn)分析方法的建立還是儀器質(zhì)量都非常穩(wěn)定可靠，從而保證了實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可操作性，尤其對(duì)重質(zhì)油品及大分子族組成定量分析是行之有效的手段。廣泛應(yīng)用于石油化工、石油地質(zhì)、煤炭化學(xué)、精細(xì)化工、中西醫(yī)藥、衛(wèi)生疾控、生物工程及環(huán)境化學(xué)等方面，具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、分析周期短、環(huán)保等特點(diǎn)。

（2）儀器工作原理

將原油、重油、渣油、蠟油、油漿、潤(rùn)滑油、色譜固定液、油脂、中藥等樣品，用稀釋劑稀釋后點(diǎn)到涂有硅膠氧化鋁吸附的薄層棒上，揮發(fā)溶劑后放入裝有不同展樣試劑的色譜展開(kāi)缸內(nèi)，在一定的溫度和濕度下進(jìn)行樣品自動(dòng)展開(kāi)分離；分離后的薄層棒置入到薄層色譜氫火焰離子檢測(cè)器中，按一定速度進(jìn)行掃描檢測(cè)；得到離子流信號(hào)由計(jì)算機(jī)分析軟件采集處理，從而得到分析結(jié)果。

（3）儀器應(yīng)用范圍

該儀器可廣泛應(yīng)用于原油、重油、渣油、蠟油、油漿、燃料油、潤(rùn)滑油、基礎(chǔ)油、石油瀝青、色譜固定液、油脂類(lèi)、脂肪酸、中藥和各類(lèi)烴類(lèi)物質(zhì)、聚合物，食用油，醫(yī)藥試劑的分析檢測(cè)?？煽焖俜治鰳悠分械乃慕M分即飽和烴、芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)。分析周期快速只需1-2小時(shí)，比傳統(tǒng)溶EC法節(jié)省96%分析時(shí)間（EC法分析一個(gè)樣品需要48小時(shí)）。

對(duì)幾乎所有有機(jī)化合物尤其是氣相色譜不易分離、液相色譜難以定量的有機(jī)化合物及藥物中大分子化合物、跟蹤有機(jī)合成反應(yīng)過(guò)程。可在開(kāi)放的條件下檢測(cè)氣相色譜和液相色譜方法很難檢測(cè)的復(fù)雜樣品，并可以簡(jiǎn)單的對(duì)所分析的樣品進(jìn)行定量。

綜上所述，在開(kāi)展石油系針狀焦生產(chǎn)作業(yè)之前，為了提高石油系針狀焦的生產(chǎn)質(zhì)量，需要對(duì)原料進(jìn)行檢測(cè)分析以便合理的制訂生產(chǎn)工藝和預(yù)處理。所謂的預(yù)處理主要是對(duì)原料中的膠質(zhì)、硫化物、氮化物以及金屬成分等組分進(jìn)行脫除，進(jìn)而使得中間相的形成質(zhì)量提升，通過(guò)開(kāi)展生產(chǎn)原料分析和預(yù)處理研究，可以為提升石油系針狀焦產(chǎn)品的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

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