自 20 世紀 70 年代開始，我國的針狀焦開始得到重點發展，其主要用于生產多種類型的電弧爐以及高功率的石墨電極，目前，我國在新能源汽車領域的發展速度相對較快，新能源汽車的比例在逐漸提升，在新能源汽車行業快速發展的基本前提下，對于鋰電池
負極材料針狀焦的需求量也在逐漸提升。目前，我國眾多的科研院所和企業都在對針狀焦的生產問題進行研究，且已經取得了進展，未來需要全面提高我國針狀焦產品的質量。事實上，原材料是影響針狀焦生產質量的重要因素，在開始針狀焦生產作業之前，需要對針狀焦的原材料進行全面族組成分析處理。

1. 針狀焦的分類及特點分析

針狀焦呈現出了橢圓形的特征，屬于一種多孔性的固體介質，其外觀具有銀灰色金屬光澤，由于該種類型產品的結晶度相對較高，且容易石墨化，因此，其導電性相對較高，熱膨脹系數相對較低，屬于一種良好的各向異性炭材料。針狀焦可以用于生產超高功率
的電極，是石油焦中當今最為關注的一種產品，該種產品的應用可以大幅提升冶煉工業的效率，可以降低電能和電極的消耗。同時針狀焦也屬于電池生產和高溫耐火爐生產的重要材料。目前，常見的針狀焦主要可以分為兩種類型，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餾分油作為原材料生產而成，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而成。通過對兩種類型的針狀焦進行對比可以發現，石油系針狀焦的原材料來源相對較為穩定，生產工藝技術相對較為簡潔，生產得到的針狀焦性能相對較好，可以滿足下游企業對于高品質針狀焦的需求。我國生產煤炭系針狀焦的企業相對較多，這些企業的發展時間相對較長，生產工藝技術已經逐漸開始完善，生產原材料也比較容易獲取，但是受到我國環保政策的影響，以及對于針狀焦需求量的提升，生產更加環保的石油系針狀焦屬于未來發展的重要方向。

2. 石油系針狀焦生產原料渣油、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過壓縮和熱縮聚處理以后，可以生產針狀焦，該種類型的針狀焦纖維的各向異性相對較好，屬于生產石油系針狀焦的重要原料。原料的族組成含量分析將會對產品的生產工藝和質量產生重要影響，因此，有必要對原料的成分問題進行深入研究。我國減壓渣油的收率一般為 40%～50%，對減壓渣油進行直接燃燒，則可能會出現嚴重的環境污染問題和資源浪費問題，通過對減壓渣油進行成分分析可以發現，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的重要原料，但是減壓渣油中還含有一定量的膠質、硫化物、氮化物以及金屬成分，這些成分的存在會對中間相小球體的生長產生重要影響，且容易形成大面積的鑲嵌結構，因此，對這些成分分析以制訂生產過程去除這些不利成分尤其重要。

從上述內容可以歸納針狀焦生產原料應具有以下共性：

（3）灰分低。原料中的灰分包括催化劑粉末、重金屬和機械雜質等。這些雜質會使焦炭產品的灰分增高，對焦炭結構產生影響。原料油中的高灰分還會阻礙中問相小球體的長大和融并，使焦炭結構中的中間相不發達。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。而焦炭中的硫會導致石墨化過程中發生晶脹，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）焦化原料油的相對分子質量分布范圍窄，餾程范圍適當，黏度小，也會有利于操作和保證針狀焦的質量。

（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油抽出的重芳烴等，都可用于生產針狀焦的原料。此外，裂解制乙烯的渣油、煤焦油等也是生產針狀焦的適宜原料。由于這些油料的性質各異，數量也不一，應根據具體情況，通過中試實驗按照一定比例進行調合才能做到優化原料、生產出優質針狀焦。

3. 族組成分析儀器

依據針狀焦生產原料的要求，為簡化生產工藝，提高產品質量，對原料組分檢測分析尤其重要。其中，飽和烴、芳烴、膠質、瀝青質的四組分測定極為關鍵，其組分比例直接關系生產工藝和產品質量。

（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與氫火焰離子化檢測（TLC/FID）手段組合而成的專用分析儀器，可檢測幾乎所有的有機化合物，特別適用于重油類分析，示蹤有機合成反應過程。RY-CF19是在吸收國內外薄層色譜基礎上經過多年的不斷完善和發展新近推出的一款可國產替代的棒狀薄層色譜分析儀器，可在開放的氣氛下檢測用氣相色譜和液相色譜方法很難檢測的樣品，并可非常簡單的對于點在色譜棒上的樣品進行定量分析。

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和激光精密加工工藝，不論是實驗分析方法的建立還是儀器質量都非常穩定可靠，從而保證了實驗分析數據的準確性和可操作性，尤其對重質油品及大分子族組成定量分析是行之有效的手段。廣泛應用于石油化工、石油地質、煤炭化學、精細化工、中西醫藥、衛生疾控、生物工程及環境化學等方面，具有操作簡單、分析速度快、分析周期短、環保等特點。

（2）儀器工作原理

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

（3）儀器應用范圍

該儀器可廣泛應用于原油、重油、渣油、蠟油、油漿、燃料油、潤滑油、基礎油、石油瀝青、色譜固定液、油脂類、脂肪酸、中藥和各類烴類物質、聚合物，食用油，醫藥試劑的分析檢測。可快速分析樣品中的四組分即飽和烴、芳烴、膠質、瀝青質。分析周期快速只需1-2小時，比傳統溶EC法節省96%分析時間（EC法分析一個樣品需要48小時）。

對幾乎所有有機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化合物及藥物中大分子化合物、跟蹤有機合成反應過程。可在開放的條件下檢測氣相色譜和液相色譜方法很難檢測的復雜樣品，并可以簡單的對所分析的樣品進行定量。

綜上所述，在開展石油系針狀焦生產作業之前，為了提高石油系針狀焦的生產質量，需要對原料進行檢測分析以便合理的制訂生產工藝和預處理。所謂的預處理主要是對原料中的膠質、硫化物、氮化物以及金屬成分等組分進行脫除，進而使得中間相的形成質量提升，通過開展生產原料分析和預處理研究，可以為提升石油系針狀焦產品的質量奠定基礎。

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