石油焦
段干木石油焦(Petroleum coke)是原油经蒸馏将轻重质油分离后,重质油再经热裂的过程,转化而成的产品,从外观上看,焦碳为形状不规则,大小不一的黑色块状(或颗粒),有金属光泽,焦碳的颗粒具多孔隙结构,主要的元素组成为碳,占有80wt%以上,其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质,本身是发热部份的不挥发性碳,挥发物和矿物杂质(硫、金属化合物、水、灰等)这些指标决定焦炭的化学性质。
一、石油焦分类及性质
石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。从石油焦工场所生产的石油焦均称为生焦(green cokes),含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份,生焦就可当做燃料级的石油焦,如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极,则需再经高温锻烧成熟焦,使其完成碳化,降低挥发份至最少程度。
大部份石油焦工场所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状,此种焦又称为海绵焦(sponge coke)。第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦(needle coke)与海绵焦比,由于其具较
低的电阻及热膨胀系数,因此更适合做电极。有时另一种坚硬石油焦亦会产生,称之为球状焦(shot coke)。这种焦形如弹丸,表面积少,不易焦化,故用途不多。
石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质,本身是发热部份的不挥发性碳,挥发物和矿物杂质(硫、金属化合物、水、灰等)这些指针决定焦炭的化学性质。物理性质中孔隙度及密度,决定焦炭的反应能力和热物理性质。机械性质有硬度、耐磨性、强度及其它机械特性,颗粒组成及其它加工和运输、堆放、贮存等性质影响的情形。
二、石油焦的加工工艺
石油焦是以原油经蒸馏后的重油或其它重油为原料,以高流速通过500℃1℃加热炉的炉管,使裂解和缩合反应在焦炭塔内进行,再经生焦到一定时间冷焦、除焦生产出石油焦。
用途:主要用于制取炭素制品,如石墨电极、阳极弧,提供炼钢、有色金属、炼铝之用;制取炭化硅制品,如各种砂轮、砂皮、砂纸等;制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品;也可做为燃料。
三、石油焦的质量标准
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延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦,也称普通焦,目前还没有相应的国家标准。现国内生产企业主要依据原中国石化总公司制定的行业标准SH0527-92 生产(详见附表)。该标准主要根据石油焦硫含量分类,其中一级品、1 号焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极,也适用于炼铝业作铝用碳素;2 号焦用作
炼铝工业中电解槽(炉)所用的电极糊和生产电极,3 号焦用作生产碳化硅(研磨材料)及碳化钙(电石),以及其它碳素制品,亦用于制造炼铝电解槽的阳极底块及用于高炉碳素衬砖或炉底构筑。
表1延迟石油焦标准SH0527-92 项目质量指标
石油焦硫含量挥发分灰分水分真密度粉焦量硅含量钒含量铁含量用途
岳飞几个儿子(1300℃5小时煅烧)(块粒8mm以下)
一级品≤0.5% ≤12% ≤0.3% ≤3% 2.08-2.13g/cm 3 25% ≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 炼钢用石墨电极、炼铝用碳素
1#A≤0.5% ≤10% ≤0.3% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 炼钢用石墨电极、炼铝用碳素
1#B ≤0.8% ≤12% ≤0.5% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 炼钢用石墨电极、炼铝用碳素
2#A≤1.0% ≤12% ≤0.5% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 炼铝用电极糊、生产电极
2#B ≤1.5% ≤15% ≤0.5% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 炼铝用电极糊、生产电极
3#A≤2.0% ≤16% ≤0.8% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% 碳化硅研磨料、碳化钙电石、其他碳素制品
3#B ≤3.0% ≤18% ≤1.2% ≤3% 实测实测≤0.08% ≤0.015% ≤0.08% &铝电解槽的阳极底块、高炉碳素衬砖等
四、石油焦的用途
1.可当锅炉、汽电共生、水泥窑等燃料
2.制作炼铝阳极电极
3.直接当做化学品如元素磷、碳化钙、碳化硅的碳素来源
4.制成生产元素磷、二氧化钛、碳化、碳化硅电炉的电极
5.制成石墨
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五、石油焦的应用
石油焦可当燃料,其热值较煤炭高;挥发物及灰份较煤炭少,但水份及硫份较煤炭高,常被用来取代水泥窑的煤炭。根据统计资料显示,全世界生产的石油焦约有38%用在水泥业,约有12%当工业锅炉燃料。以年产八十五万吨的水泥工厂为例,比较用百分之百用煤当燃料及用煤与石油焦各百分之五十当燃料之经济分析结果显示,每年可节省18.6%燃料费,处理双燃料所需的投资约一年就可以回收。
六、石油焦与煤的比较
项目石油焦煤
热值,Btu/lb 13,000-15,000 10,500-13,000
挥发物,wt%4-18 6-40
硫份,wt% 2.5-5.5+ 0.7-4
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灰份,wt%0.3-0.5 3-19
水份,wt%8 1.5-5
碳含量,wt%82-97 49-79
密度,g/cm3 1.2-1.8 1.36
硬度(HGI)35-80 60-7
用途:
海底世界手抄报主要用于制取炭素制品,如石墨电极、预焙阳极,提供炼钢、有色金属、炼铝之用;
制取炭化硅制品,如各种砂轮、砂皮、砂纸、炭素制品等;
制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品;也可做为燃料,但做燃料用时需用分级式冲击磨来进行超微粉碎,通过JZC-1250设备制成焦粉后才能进行燃烧,目前用焦粉做燃料的主要是些玻璃厂、电厂等。
分类:按照不同的形态分为四种:
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(1)针状焦:具有明显的真状结构和纤维纹理,主要作用炼钢中的高功率和超高功率石墨电极.
(2)海绵焦:含硫高,含水率高,表面粗糙,价格高.
(3)弹丸焦或球状焦:形状呈圆球形,直径0.6~30mm,因表面光滑所以含水率较低.一般是由高硫高沥青质渣油生产,只能用于发电,水泥等工业燃料.
