石油焦.doc

1、石油焦定义：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，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦炭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。 性状：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

2、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，则需再经高温煅烧，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。 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 5001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

3、、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。一、石油焦的性质 石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物，含碳 9097%，含氢 1.58%，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。 石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油焦的产量约为原料油的25-30%。其低位发热量约为煤的 1.5-2 倍，灰分含量不大于 0.5%，挥发分约为 1

4、1%左右，品质接近于无烟煤。 二、石油焦的质量标准 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 SH052792 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。 三、石油焦的主要用途 石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极

5、糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。 根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦 4 种： （1）针状焦，具有明显的针状结构和纤维纹理，主要用作炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质量指标要求，所以对针状焦的生产工艺和原料都有特殊的要求。 （2）海绵焦，化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及炭素行业。 （3）弹丸焦或球状焦：形状呈圆球形，直径 0.6-30mm，一般是由高硫、高沥青质渣油生产，只能用作发电、水泥等工业燃料。 （4）粉焦：经流态化焦化工艺生产，其颗粒细（直径 0.1-0.4mm），

6、挥发分高，热胀系数高，不能直接用于电极制备和炭素行业。 根据硫含量的不同，可分为高硫焦（硫含量 3%以上）和低硫焦（硫含量 3%以下）。低硫焦可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。其中高品质的低硫焦（硫含量小于0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂。一般品质的低硫焦（硫含量小于 1.5%）常用于生产预焙阳极。而低品质石油焦主要用于冶炼工业硅和生产阳极糊。高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂的燃料。 煅后石油焦： 在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在 1300左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样

7、可减少石油焦再制品的氢含量，使使油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。 生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等。石油焦质量和市场分析 石油焦质量及要求 3.1 石油焦质量现状 为考察石油焦质量现状，分别从国内生产企业采集了 15 个焦炭样品，海关采集 7 个具有代表性的进口石油焦样品。所有样品均为普通煅烧前石油焦，对这些样品进行了全面质量检

8、验，分析结果归纳见表 5。 国产石油焦挥发分的平均值与进口石油焦相当，但波动幅度较大。部分企业的挥发分太高，首先影响石油焦质量和使用，其次降低石油焦挥发分含量有助于提高焦化液 收和经济效益。挥发分实际上是大的碳氢分子滞留在石油焦中形成的，石油焦挥发分大于 12%的企业应充分重视，通过采取升高焦化温度以及其它技术措施将石油 焦的挥发分降下来。 石油焦的灰分主要由石油渣油中的金属氧化物及盐类在焦炭中浓缩形成的。由于国内原油的重金属含量普遍低于进口原油，所以国内石油焦灰分含量较低，平均值为 0.18%远低于进口石油焦的平均灰分 0.64%，最大只有 0.36%。 国内石油焦的水分平均值为 8.3%，

9、远高于进口石油焦的水分。这完全可以通过石油焦储运技术和管理的改进将水分维持在 8%以下，减少用户运输成本和运输过程渗水对环境的污染。 国内石油焦的抗磨指数平均值为 81.3，大于进口石油焦，说明我国石油焦比较软，容易破碎。国产石油焦的热值普遍高于进口石油焦，这是因为国产石油焦碳氢含量之和为 93.81%，高于进口石油焦，而杂原子含量较低。 硫是影响石油焦质量的最重要指标之一，由于石油焦中硫在石油焦使用过程中都会氧化转化为SOx，造成环境污染。国产石油焦硫含量平均值为 1.98%远低于进 口石油焦；但部分加工进口高硫原油的企业，石油焦硫含量最高达 5.96%。进口石油焦硫含量普遍较高，最高达 8

10、%，在使用过程中必须注意硫对环境的污染问 题。我国石油焦的氮含量普遍高于进口石油焦，但氮对石油焦的使用影响不大。 在炼铝工业中，焦中的金属会最终转移到铝产品中，由于炭阳极会在炼铝工业中消耗掉。碳素材料中大多金属杂质对其氧化反应有催化作用，多种金属的协同催化作用 （如 V+Na，V+Fe+Cu）将远大于单种金属的影响。杂质的催化作用将直接提高阳极炭耗，所以炼铝用石油焦对金属含量提出了明确的要求（1，2）。本次对石油焦中关键金属组分进行了检测分析。近年来，部分企业将催化油浆掺入焦化原料中，使催化剂粉末进入焦炭中，造成铝含量偏高。由于我国部分重质含酸原 油含有一定量的钙，很难在脱盐过程中除去，最后累

11、积在石油焦中，造成石油焦钙含量偏高。国内石油焦的钠含量也普遍高于进口石油焦，反映了国内在原油脱盐脱 水方面有待改进。由于加工进口油以及高金属含量的劣质渣油越来越多，石油焦中镍和钒的含量越来越高，镍含量已接近进口石油焦水平，钒含量较低。 国产石油焦在关键质量指标如硫、灰分和金属含量等均优于进口石油焦，总体质量较好；但挥发分、水分等指标有待进一步改善。 3.2 各行业石油焦质量要求及问题 国内石油焦质量普遍认可的标准是 SH0527-92。该标准主要根据石油焦的硫含量分类的。其中一级品、1A 和 1B 焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电 极，也适用于炼铝工业中制作铝用碳素；2A和 2B 焦用于炼

12、铝工业中制作铝用碳素；3A 和 3B 用于化学工业中制作碳化物或燃料。用户单位根据自身特点对石油 焦质量也提出了具体要求。石油焦又名生焦,是以原油蒸馏后的重油或其它重油经延迟焦化工艺而生成的,故称之为延迟石油焦,简称石油焦。 石油焦是炼油过程中的副产物,它的质量受原油性质的影响,基本属于先天性的;数量也取决于原油一次加工能力和炼油企业二次加工装置配套状况,以产定销就成了石油焦的主调。石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。随着原油变重、重质燃料油市场缩小以及环保对汽油、柴油质量要求的提高，焦化已成为重要的渣油加工手段，随之而来的是越来越多的石油焦投放到市场。