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石油焦是什么?

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石油焦

石油焦定義:石油焦(PETroleum coke)是原油經蒸餾將輕重質油分離后,重質油再經熱裂的過程,轉化而成的產品,從外觀上看,焦炭為形狀不規則,大小不一的黑色塊狀(或顆粒),有金屬光澤,焦炭的顆粒具多孔隙結構,主要的元素組成為碳,占有80wt%以上,其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。 石油焦具有其特有的物理、化學性質及機械性質,本身是發熱部份的不揮發性碳,揮發物和礦物雜質(硫、金屬化合物、水、灰等)這些指標決定焦炭的化學性質。


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性狀:石油焦的形態隨制程、操作條件及進料性質的不同而有所差異。從石油焦工場所生產的石油焦均稱為生焦(green cokes),含一些未碳化的碳烴化合物的揮發份,生焦就可當做燃料級的石油焦,如果要做煉鋁的陽極或煉鋼用的電極,則需再經高溫煅燒,使其完成碳化,降低揮發份至最少程度。大部份石油焦工場所生產的焦外觀為黑褐色多孔固體不規則塊狀,此種焦又稱為海綿焦(sponge coke)。第二種品質較佳的石油焦叫做針狀焦(needle coke)與海綿焦比,由于其具較低的電阻及熱膨脹系數,因此更適合做電極。有時另一種堅硬石油焦亦會產生,稱之為球狀焦(shot coke)。這種焦形如彈丸,表面積少,不易焦化,故用途不多。


  加工工藝:石油焦是以原油經蒸餾后的重油或其它重油為原料,以高流速通過500℃±1℃加熱爐的爐管,使裂解和縮合反應在焦炭塔內進行,再經生焦到一定時間冷焦、除焦生產出石油焦。


  用途:主要用于制取炭素制品,如石墨電極、陽極弧,提供煉鋼、有色金屬、煉鋁之用;制取炭化硅制品,如各種砂輪、砂皮、砂紙等;制取商品電石供制作合成纖維、乙炔等產品;也可做為燃料。

石油焦的用途

  石油焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、碳素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:

   1)針狀焦,具有明顯的針狀結構和纖維紋理,主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方面有嚴格質量指標要求,所以對針狀焦的生產工藝和原料都有特殊的要求。

2)海綿焦,化學反應性高,雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業。

3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。

4)粉焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。

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  根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。低硫焦可作為供鋁廠使用的陽極糊和預焙陽極以及供鋼鐵廠使用的石墨電極。其中高品質的低硫焦(硫含量小于0.5%)可用于生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小于1.5%)常用于生產預焙陽極。而低品質石油焦主要用于冶煉工業硅和生產陽極糊。高硫焦則一般用作水泥廠和發電廠的燃料。

石油焦加工工藝

    石油焦與煅燒焦及石墨電極的價格每噸相差數百元甚至上千元。因此,國內許多企業都在進行石油焦增值加工的工作。

  生產煅后石油焦

     國外的石油焦煅燒過程全部在煉油廠完成,煉油廠生產出的石油焦直接進入煅燒裝置進行煅燒。由于我國國內煉油廠沒有煅燒裝置,煉油廠生產的石油焦廉價出售。目前,我國的石油焦及煤炭的煅燒均在冶金行業進行,如碳素廠、鋁廠等。

     唐山市石油焦化廠以重油及各類渣油為主要原料進行深加工,產品為焦化輕油、焦化蠟油、石油焦、煅后焦等。年產石油焦14 kt,年產煅后焦15 kt。焦化輕油用于發電及陶瓷行業,焦化蠟油作為煉油廠催化原料返銷給煉油廠,煅后焦是碳素制品行業不可缺少的產品,市場前景非常廣闊,自19996月份投產以來,產品迅速打開了國內外市場。

 鎮江焦化煤氣集團煅后石油焦年生產能力為180 kt。生產原料主要來自大慶油田的低硫石油焦和勝利油田的中硫石油焦。用煅后石油焦生產石墨化焦3 kt,生產增碳劑50 kt

 煅燒焦主要用于生產石墨電極、炭糊制品、金剛沙、食品級磷工業、冶金工業、制電石等。其中應用最廣泛的是石墨電極。

     煅燒石油焦在國內的銷售市場比較看好,它的最大用戶是煉鋁工業,鍛燒石油焦在國外市場銷售的前景也很樂觀,例如,鎮江碳素廠,一次就出口美國20kt煅后焦。普通石油焦與煅后焦的價格每噸相差數百元,煅燒石油焦將是煉油廠提高焦化裝置經濟效益的一項重要舉措,石油焦的后加工可以使石油焦得到極大增值。

  生產石墨電極

     鎮江焦化煤氣公司煅后焦出口到日本,日本再石墨化后,則價格約3500/t。因此,有必要采取增大石油焦附加值的方法來增效創收,采取對石油焦進行煅燒來提高石油焦的銷售價格。吉林炭素廠用大慶和撫順二廠的針狀焦為原料,研制了達到國外同類產品水平的超高功率石墨電極。蘭州炭素廠選擇國內某種優質石油焦,采用大顆粒配方,加以其它工藝上的措施,研制了高功率石墨電極。如果工藝控制得當,用勝利焦也可以生產石墨電極。高硫石油焦會導致石墨電極龜裂,不適宜做石墨電極。

  生產活性炭

     活性炭是一種優良吸附劑,石油焦制備活性炭產率可達78%,石油焦按550/t計,生產一噸活性炭僅需704元。以年生產規模1k計,粉末活性炭總產值394.6萬元,稅后利潤92.7萬元;以1kt,顆粒活性炭總產值526.2萬元,稅后利潤122.7萬元。建1kt/a石油焦粉末或顆粒活性炭廠,一年可建成投產,其投資分別為172.5萬元和230萬元。

石油焦生產工藝

     石油焦是煉油廠延遲焦化裝置在生產輕質油品時的副產物。延遲焦化是最徹底的脫碳工藝,它的進料是100%的減壓渣油,可以獲得40%50%的輕質石油產品和25%30%的蠟油,重油輕質化程度最高。我國原油的瀝青質和金屬含量較低,多數原油含硫不高,渣油氫碳比較高,特別適于延遲焦化工藝。

     九江分公司2000年加工原油3300kt,按重油催化裂化裝置加工減壓蠟油和25%的減壓渣油的二次加工工藝測算,商品渣油量達600kt。因此,該公司"十五"期間擬建設一套1000kt/a的延遲焦化裝置。按以魯寧管輸渣油作原料,焦炭產率22.8%來測算,延遲焦化裝置的石油焦產量約140kt

    重油催化裂化/延遲焦化雙向組合工藝

    隨著原油資源利用程度的不斷加深和市場對輕質油品需求量的不斷增長,重質油品輕質化成為當今煉油工業的重要加工工藝。石家莊煉油廠[2]采用了重油催化裂化/延遲焦化雙向組合工藝,在合理匹配加工量的情況下,全廠可使原油全部轉化,不出渣油產品。

    減壓渣油摻合油漿生產優質焦

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     減壓渣油中芳烴含量較低,因而在焦化過程中,熱轉化溫度較低,中間相出現得較早,熱裂化轉化溫度范圍寬,不易形成各自向異性的中間相小球,且油品在爐管內易于結焦,對裝置長周期運行不利。摻入催化裂化油漿后可以提高原料芳烴含量,改善成焦中間相結構,利于優質焦的生成。

 烏魯木齊石化總廠煉油廠[3]199112月進行了優質焦生產工業放大試驗。試驗采用克拉瑪依管輸原油的減壓渣油,10%20%的催化裂化油漿由催化裂化裝置直接摻入減壓渣油中,油漿中固體含量為2.4/L。產品的外層表面有明顯的纖維結構,長寬比大,紋理清晰,已出現針狀焦的雛形。產品為2#B,影響產品質量的主要指標是灰分。

 長嶺煉油化工公司自199510月摻煉催化油漿,19988月全煉催化油漿。結果表明,焦化原料中摻入催化油漿能降低焦碳產率增加液體產率,而且有利于裝置的安全生產及長周期運行。

    同時生產兩種規格焦炭的延遲焦化工藝

     石油化工科學研究院開發的這種在現有延遲焦化裝置上可大量生產焦化汽油、柴油,優質石油焦(制造超高功率電極用的石油針狀焦)和以提高液體產物收率、增加裝置處理能力為目標的新工藝,使延遲焦化生產工藝在煉油中具有更大的適應性。當原料油性質、操作條件及加工流程不同時,烴類在高溫下的反應也是不一樣的,故可根據生產要求,改變其中的一項或二項就能實現在現有的延遲焦化裝置上大量生產輕質油;生產針狀焦;增加液體餾分的收率;擴大裝置處理量;改善催化裂化原料及焦炭質量,達到提高煉油廠經濟效益的目的。

石油焦市場

   高硫石油焦的主要用戶是水泥廠和發電廠,低硫石油焦的主要用戶是炭素廠、鋁廠、鋼鐵廠等。煉油廠延遲焦化裝置生產的高硫石油焦只能賣給水泥廠和發電廠作燃料,價格很低;低硫石油焦和針狀焦可以直接供應炭素廠、鋁廠,價格較高;如果煅燒處理后用于生產石墨電極等,則價格有很大的提高。

     石油焦國際市場情況

    2000年全世界石油產量為3.5896Gt,石油焦產量約70Mt。全世界焦化裝置加工能力在1985年就已達100Mt/a,占減壓渣油加工總能力的60%。

     石油焦的硫含量對其應用和價格均起到明顯作用,美國將硫含量小于4%的石油焦經處理后,作為生產針狀焦的原料,將硫含量大于4%的石油焦除部分用于水泥工業外,其余出口歐洲和日本等地,美國環保條例對排出物進行嚴格的控制,限制了該國許多煉油廠和發電廠燃用高含硫的石油焦。在美國,延遲焦化裝置生產的石油焦將近65%用作燃料,其余35%經煅燒后用于生產陽極及成型石墨產品。在世界上大多數國家,高含硫的石油焦還是主要用作發電廠燃料。

     優質低含硫的石油焦在煉鋼、煉鋁和炭素行業得到廣泛應用,使石油焦的價值增加數倍。國外有些石油公司為了生產優質的石油焦,對高硫原料采取渣油加氫脫硫和延遲焦化聯合工藝,對脫硫后的渣油進行焦化時,液體產品可增加12%,焦炭減少65%,產品質量也可提高。

國內石油焦消費及市場預測

     鋁廠:大的鋁廠有云南鋁業、廣西蘋果鋁業、貴州鋁廠等,貴州鋁廠的月用焦量為6kt

     鋼鐵廠:鋼鐵冶煉中使用石墨電極,還使用少量石油焦作增碳劑。

     碳素廠:國內最大的碳素廠是上市公司吉林碳素,其年產量100 kt。江西新余鋼鐵廠碳素分廠2000年使用15 kt 2#B3#石油焦,生產了13.5 kt 陽極糊,使用5 kt 1#2#A石油焦,生產了2.5 kt石墨電極。該廠1999年使用的是錦州石化和錦西石化的石油焦,錦州石化的石油焦硫含量為0.45%,灰份為0.3%,質量好;2000年使用高橋石化和杭州煉油廠的石油焦。其它如長嶺煉油廠和南京煉油廠的石油焦硫含量分別為1.5%1.8%2.0%,鎮海石化的石油焦硫含量為0.8%1.2%,高于2#A指標。

     石油焦作為碳素廠和鋁廠的原料,需求很大,可以說是供不應求,前提是硫含量要低。20009月,滄州煉油廠石油焦向北美四家鋁廠出口了10 kt石油焦。2000年底,錦州石化的低硫焦出廠要求現金交易。因此新建延遲焦化裝置時,應考慮采用低硫原料或對原料進行脫硫處理,生產低硫石油焦,打開產品銷路。

石油焦分類

一、根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:

1)針狀焦:具有明顯的針狀結構和纖維紋理,主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方面有嚴格質量指標要求,所以對針狀焦的生產工藝和原料都有特殊的要求。
2)海綿焦:化學活性高、雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業、硅廠。

3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。

4)粉焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。

未命名_副本.jpg二、根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。

預焙陽極定義及生產工藝

預焙陽極的生產是以石油焦為原料,以煤瀝青為粘結劑,經過石油焦煅燒、中碎、篩分、細碎、瀝青的熔化、配料、混捏、成型、焙燒等工序加工制作而成。

1、煅燒:一般采用罐式爐煅燒石油焦。
2、中碎篩分:反擊式破碎機和振動篩構成。
3、磨粉系統:球磨機。
4、配料:采用液體瀝青配料,石油焦粒料和殘極粒料在流程中不混合,采用(6-7臺)連續配料秤精確控制石油焦和殘極各種粒級之間的配入比例。混合料干料經預熱后加入液體瀝青。
5、混捏:連續混捏機。
6、成型:震動成型機。
7、焙燒爐:采用新型敞開式焙燒爐,焙燒多功能機組和燃燒裝置自動控制系統是陽極焙燒工序的關鍵設備。其特點是:爐室料箱尺寸大,火道溫度均勻、產量達、能耗低、質量好。基建投資省,環保效果好

石墨電極定義及分類

   石墨電極是采用石油焦為骨料,煤瀝青為粘結劑,經過破碎、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、機械加工等一系列工藝生產的一種耐高溫抗氧化的導電材料。

   石墨電極包括:
1)普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于 17A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
2)抗氧化涂層石墨電極。表面涂覆一層抗氧化保護層的石墨電極,形成既能導電又耐高溫氧化的保護層,降低煉鋼時的電極消耗。
3)高功率石墨電極。允許使用電流密度為1825A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼的高功率電弧爐。
4)超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于 25A/厘米 2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。

渣油

渣油residual oil
    原油經減壓蒸餾所得的殘余油。又稱減壓渣油。有時將從常壓蒸餾塔底所得的重油稱為常壓渣油。色黑粘稠,常溫下呈半固體狀。其性質與原油性質有關。在石油煉廠中,渣油常用于加工制取石油焦、殘渣潤滑油、石油瀝青等產品,或作為裂化原料。在石油化工生產中,渣油可通過部分氧化法生產合成氣或氫氣,或作為蓄熱爐裂解制乙烯的原料。渣油另一重要用途是用作燃料油。

石油焦化

   石油煉制過程之一,是在加熱和長反應時間的條件下,使渣油發生深度裂化反應,轉化為氣體、汽油、柴油、重質餾分油(見重質油)和石油焦的過程。與熱裂化的主要區別是原料轉化深度不同,石油焦化原料幾乎全部轉化,且生成大量焦炭。原料來源于原油蒸餾所產的渣油或溶劑脫瀝青所產的石油瀝青,也可以用熱裂化渣油或烴類裂解的焦油。原料含硫量對石油焦質量影響很大。所產汽油、柴油很不穩定,并且含雜質多,必須進一步精制(見石油產品精制);焦化重質餾分油常作為催化裂化或熱裂化原料。

  沿革  早期的焦化工業裝置為釜式焦化和平爐焦化。原料進入焦化釜或平爐后,在設備外部加熱,現已淘汰。20世紀30年代開發了延遲焦化技術,50年代又開發了流化焦化技術,都使石油焦化的供熱條件有很大改進(前者用管式加熱爐供熱,后者由燃燒一部分焦炭供熱)。延遲焦化采用水力除焦,可顯著提高裝置的效率,目前應用最廣泛。70年代末,將流化焦化和焦炭氣化結合而構成的靈活焦化,目前也有一定應用。

  中國于40年代建成釜式焦化裝置。50年代試驗成功在焦化釜中通入少量空氣,在設備內部燃燒供熱的氧化焦化技術。60年代中期建成延遲焦化裝置,以后又在延遲焦化裝置中生產出晶形焦(見石油焦)。80年代中國各煉油廠均采用延遲焦化技術。

  延遲焦化用加熱爐將原料加熱到反應溫度,并在高流速、短停留時間的條件下,使原料只發生少量反應,就迅速離開加熱爐進入焦炭塔進行裂化和縮合生焦反應。它是目前世界上渣油深度加工(見石油煉制過程)的主要方法,占石油焦化總處理能力的四分之三。

  根據不同原料和操作條件,可以調節各種產品的產率:多產汽油、柴油,或多產裂化原料重質餾分油,或多產焦炭。生成的焦化氣是煉廠氣來源之一。

  延遲焦化為半連續操作(1)。當一臺焦炭塔內的焦炭累積到一定高度后(約需24h),切換到另一臺焦炭塔繼續進行焦化。充滿焦的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷后,用水力除焦設備除去塔內焦炭,然后又切換成為焦化操作。延遲焦化的主要操作條件為:加熱爐出口溫度495505,焦炭塔壓力0.180.28MPa(表壓),分餾塔底溫度不大于400。水力除焦設備分有井架式、半井架式和無井架式等多種。一般采用有井架式除焦設備。加熱爐有立式爐和無焰燃燒爐兩種爐型。無焰燃燒爐的輻射室爐管排在爐膛中間,燃燒器(又稱火嘴)排在兩邊;氣體燃料通過無焰燃燒器噴入,形成極短的無焰燃燒火焰,使爐管雙面均勻受熱,盡可能減少渣油原料在爐管內壁因過熱而結焦。


  流化焦化  原料送入流化床反應器,反應器內為流化狀態的高溫焦炭粉粒,用油氣和水蒸氣保持粉粒流化,原料在焦粒表面發生焦化反應,生成的焦炭附著在焦粒上。反應產品油氣經旋風分離器分去焦粒后送入分餾塔。在反應過程中不斷引出焦炭粉粒送入燒焦器,用空氣燒去部分焦粒,再循環回反應器,提供焦化反應所需熱量,過多的焦炭粉粒則從系統中排出。

  靈活焦化  是在流化焦化裝置的基礎上,組合一套焦炭氣化設備(一段或兩段焦炭氣化),將流化焦化產生的焦炭轉化為燃料氣(和合成氣)的過程(圖2)。焦炭在流化焦化反應器中生成后,進入加熱器加熱,然后一部分回到反應器,一部分去氣化。焦炭氣化分為氣化和水煤氣化兩段,第一段氣化用空氣燒焦,以供應加熱器和水煤氣反應所需熱量,并產生低熱值氣體;第二段氣化用水蒸氣生產合成氣(H2+CO)。


  靈活焦化原料的適應性大,可以加工各種高硫、高金屬、高殘碳的重質油料,并能使約99%的進料轉化為氣體、汽油、中間餾分油和重質餾分油,其余1%為石油焦。

石油的煉制過程

石油煉制工業中采用的各種加工過程。這些加工過程的各種組合構成不同類型石油煉廠的主體部分。
  分類  習慣上將石油煉制過程不很嚴格地分為一次加工、二次加工、三次加工三類過程(見彩圖)。


石油煉制過程
一次加工過程  是將原油用蒸餾的方法分離成輕重不同餾分的過程,常稱為原油蒸餾,它包括原油預處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾。一次加工產品可以粗略地分為:①輕質餾分油(見輕質油),指沸點在約370℃以下的餾出油,如粗汽油、粗煤油、粗柴油等。②重質餾分油(見重質油),指沸點在370540℃左右的重質餾出油,如重柴油、各種潤滑油餾分、裂化原料等。③渣油(又稱殘油)。習慣上將原油經常壓蒸餾所得的塔底油稱為重油(也稱常壓渣油、半殘油、拔頭油等)。
 二次加工過程  一次加工過程產物的再加工。主要是指將重質餾分油和渣油經過各種裂化生產輕質油的過程,包括催化裂化、熱裂化、石油焦化、加氫裂化等。其中石油焦化本質上也是熱裂化,但它是一種完全轉化的熱裂化,產品除輕質油外還有石油焦。二次加工過程有時還包括催化重整和石油產品精制。前者是使汽油分子結構發生改變,用于提高汽油辛烷值或制取輕質芳烴(苯、甲苯、二甲苯);后者是對各種汽油、柴油等輕質油品進行精制,或從重質餾分油制取餾分潤滑油,或從渣油制取殘渣潤滑油等。
三次加工過程  主要指將二次加工產生的各種氣體進一步加工(即煉廠氣加工)以生產高辛烷值汽油組分和各種化學品的過程,包括石油烴烷基化、烯烴疊合、石油烴異構化等。
原油加工流程  是各種加工過程的組合,也稱為煉油廠總流程,按原油性質和市場需求不同,組成煉油廠的加工過程有不同形式,可以很復雜,也可能很簡單。如西歐各國加工的原油含輕組分多,而煤的資源不多,重質燃料不足,有時只采用原油常壓蒸餾和催化重整兩種過程,得到高辛烷值汽油和重質油(常壓渣油),后者作為燃料油。這種加工流程稱為淺度加工。為了充分利用原油資源和加工重質原油,各國有向深度加工方向發展的趨勢,即采用催化裂化、加氫裂化、石油焦化等過程,以從原油得到更多的輕質油品。
  各種不同加工過程在生產上還組成了生產不同類型產品的流程,包括燃料、燃料-潤滑油和燃料-化工等類產品的典型流程(見石油煉廠)。

石油焦的質量標準

  延遲石油焦是指延遲焦化裝置生產的生焦,也稱普通焦,目前還沒有相應的國家標準。現國內生產企業主要依據原中國石化總公司制定的行業標準SH052792 生產。

    該標準主要根據石油焦硫含量分類,其中一級品、1號焦適用于煉鋼工業中制作普通功率石墨電極,也適用于煉鋁業作鋁用碳素;2號焦用作煉鋁工業中電解槽 ()所用的電極糊和生產電極,3號焦用作生產碳化硅(研磨材料)及碳化鈣(電石),以及其它碳素制品,亦用于制造煉鋁電解槽的陽極底塊及用于高爐碳素襯磚或爐底構筑。

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煅燒石油焦

一、石油焦的性質:石油焦是黑色或暗灰色堅硬固體石油產品,帶有金屬光澤,呈多孔性,是由微小石墨結晶形成粒狀、柱狀或針狀構成的炭體物。 石油焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、碳素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。石油焦組分是碳氫化合物,含碳9097%,含氫1.58%,還含有氮、氯、硫及重金屬化合物。
   石油焦是延遲焦化裝置的原料油在高溫下裂解生產輕質油品時的副產物。石油焦的產量約為原料油的25-30%。其低位發熱量約為煤的1.5-2倍,灰分含量不大于0.5%,揮發分約為11%左右,品質接近于無煙煤。
二、石油焦的主要用途
   石油焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、碳素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。
   根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:
   1)針狀焦,具有明顯的針狀結構和纖維紋理,主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方面有嚴格質量指標要求,所以對針狀焦的生產工藝和原料都有特殊的要求。
   2)海綿焦,化學反應性高,雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業。
   3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。
   4)粉焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。
   根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。低硫焦可作為供鋁廠使用的陽極糊和預焙陽極以及供鋼鐵廠使用的石墨電極。其中高品質的低硫焦(硫含量小于0.5%)可用于生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小于1.5%)常用于生產預焙陽極。而低品質石油焦主要用于冶煉工業硅和生產陽極糊。高硫焦則一般用作水泥廠和發電廠的燃料。
   
煅燒石油焦:

  在煉鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊(融熔電極)時,為使石油焦(生焦)適應要求,必須對生焦進行煅燒。煅燒溫度一般在1300℃左右,目的是將石油焦揮發分盡量除掉。這樣可減少石油焦再制品的氫含量,使使油焦的石墨化程度提高,從而提高石墨電極的高溫強度和耐熱性能,并改善了石墨電極的電導率。煅燒焦主要用于生產石墨電極、炭糊制品、金剛沙、食品級磷工業、冶金工業及電石等,其中應用最廣泛的是石墨電極。 生焦不經鍛燒可直接用于碳化鈣作電石主料,生產碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作為冶金工業鼓風爐用焦炭或高爐墻襯炭磚,也可作鑄造工藝用致密焦等。

碳素行業基本常識

   炭素行業屬于基礎原材料產業,在國民經濟發展不可或缺的基礎材料。炭素行業是對石化和煤化工行業的廢渣進行深加工再利用,是一項能源二次利用、符合循環經濟理念的新興產業;同時,由于炭素材料的理化性能和機械性能在一定條件下優于金屬材料和高分子材料,具有良好的導電性、熱穩定性和化學穩定性,并具有較高的耐腐蝕性、高溫狀態下的高強度、自潤滑性等特征,因此,炭素行業也是一項高科技產業。炭素材料及其制品現已廣泛應用于冶金、電子、化工、機械、體育器材、醫療、能源、航空航天、核工業和軍事等領域,在國家歷次發布的技術發展政策中均被列為重點發展內容。
       我國是炭素生產大國,但還算不上炭素強國。高科技含量的炭素制品,以及部分領域特殊炭素制品,我們與炭素強國相比還有差距。推進現代化建設,繁榮我國經濟,振興民族工業,我國炭素行業必須向炭素強國挺進。
       高科技含量炭素制品的研制、開發、應用領域非常廣闊。在核工業中,原子反應堆中子減速劑、反射劑,生產同位素用熱柱石墨、高溫氣冷堆石墨、火箭和導彈的噴管喉襯、燃氣舵、燃燒室,頭錐和防護罩等都是特種石墨制品。目前部分國產,還有大量靠進口。
       碳纖維復合材料應用領域更廣。在航天、航空、核工業、高能物理、醫療、交通運輸、建筑方面等多領域廣泛使用。運動器材中的自行車架、賽艇、皮劃艇、滑雪板、滑水板、沖浪板、高爾夫球棍、網球拍、標槍、撐桿跳桿、釣魚竿、冰球桿等等,都是碳纖維復合材料制作。目前上述運動器材,大量靠進口。
       我們完全應該,也完全有能力加快研制、開發生產步伐,替代進口。高科技含量的炭素制品需要高檔次原料,特別是針狀焦和優質低硫石油焦的支撐。

碳素制品生產工藝對產品的影響

     碳素粉末的制備工藝碳素制品是粉末顆粒所組成,所以它的性能在很大程度上取決于所采用的原材料粉末顆粒的大小、形狀和表面狀況等特性,而且這些特性又影響到整個工藝過程,因此,碳素粉末的制備工藝問題,在整個生產環節中占有重要地位,能否取得合乎使用要求的“熟粉”,決定了后續工序能否正常進行,制成品質量是否穩定。所以,在考慮碳素制品的生產問題時,粉末制備往往是首先考慮的。各碳素廠一般都設有生產能力強大的磨粉機械,而且有好幾種。

什么是增碳劑

   增碳劑是煉鋼時用的一種添加劑。它是生產優質鋼材必不可少的原料。另外,也是生產電極糊的原料。
采用石墨粉劑經壓制成型,生產鑄件時可大幅度增加廢鋼用量,減少生鐵用量或不用生鐵,在電爐熔煉中,將增碳劑放在中間,(爐中放一部分料后放增碳劑)加入量度是金屬量的1-3%。增碳劑特點是碳在鐵液中吸收效果好,不返渣,使用增碳劑可大幅度降低鑄件生產成本。

增碳劑的原料

  增碳劑的原料有很多種,生產工藝也各異。并非市面上說采用石墨粉劑經壓制成型,這種生產方式需要添加過多的粘結劑成型,含碳量一般達不到優質增碳劑的要求。壓制后的石墨粉,因為是固體塊狀,沒有多孔隙結構,所以吸收速度和吸收率不如煅燒、焙燒成型的增碳劑。優質增碳劑一般指經過石墨化的增碳劑,在高溫條件下,碳原子的排列呈石墨的微觀形態,所以稱之為石墨化。石墨化可以降低增碳劑中雜志的含量,提高增碳劑的碳含量,降低硫含量。

   

增碳劑粒度對吸收率的影響

   使用增碳劑的增碳過程包括溶解擴散過程和氧化損耗過程。增碳劑的粒度大小不同,溶解擴散速度和氧化損耗速度也就不同,而增碳劑吸收率的高低就取決于增碳劑溶解擴散速度和氧化損耗速度的綜合作用:在一般情況下,增碳劑顆粒小,溶解速度快,損耗速度大;增碳劑顆粒大, 溶解速度慢,損耗速度小。例如, 10kg高頻感應爐中, 粒度0508ram的增碳劑溶解速度很快, 在沒來得及氧化損耗前大部分已溶解于鐵液中, 只有少部分損耗掉, 因此吸收率高。在60kg感應爐中的爐膛直徑和容量較大,增碳劑粒度0508ram, 相對爐膛的直徑和容量太小,損耗速度很快, 吸收率低;而粒度1632ram相對于爐膛直徑和容量來說,增碳劑溶解速度較快,損耗速度較慢,溶解占據主導作用, 吸收率高 j。因此,增碳劑粒度大小的選擇與爐膛直徑和容量有關, 般情況下,爐膛的直徑和容量大,增碳劑的粒度要大一些;反之,增碳劑的粒度要小一些。

增炭劑 主要成分

     碳劑分煉鋼用增碳劑(中華人民共和國黑色冶金行業標準,YB/T 192-2001煉鋼用增碳劑)和鑄鐵用增碳劑,以及其他一些添加材料也有用到增碳劑,譬如剎車片用添加劑,作摩擦材料。增碳劑屬于外加煉鋼、煉鐵增碳原料。優質增碳劑是生產優質鋼材必不可少的輔助添加劑。

    增碳劑的原料有很多種,生產工藝也各異。并非市面上說采用石墨粉劑經壓制成型,這種生產方式需要添加過多的粘結劑成型,含碳量一般達不到優質增碳劑的要求。壓制后的石墨粉,因為是固體塊狀,沒有多孔隙結構,所以吸收速度和吸收率不如煅燒、焙燒成型的增碳劑。優質增碳劑一般指經過石墨化的增碳劑,在高溫條件下,碳原子的排列呈石墨的微觀形態,所以稱之為石墨化。

  關東石化是葫蘆島乃至遼西地區專業生產的增碳劑,石油增碳劑制品的生產商,固定碳含量從80%99%,硫含量均低于0.5%,最低可達0.03%,雜質,灰份含量低,可根據客戶情要求規格和顆粒度.

煉鋼用增炭劑

   增碳劑分煉鋼用增碳劑(中華人民共和國黑色冶金行業標準,YB/T 192-2001煉鋼用增碳劑)和鑄鐵用增碳劑,以及其他一些添加材料也有用到增碳劑,譬如剎車片用添加劑,作摩擦材料。增碳劑屬于外加煉鋼、煉鐵增碳原料。優質增碳劑是生產優質鋼材必不可少的輔助添加劑。
  增碳劑的原料有很多種,生產工藝也各異,有木質碳類,煤質碳類,焦炭類,石墨類等,其中各種分類下又有很多小種類。優質增碳劑一般指經過石墨化的增碳劑,在高溫條件下,碳原子的排列呈石墨的微觀形態,所以稱之為石墨化。石墨化可以降低增碳劑中雜質的含量,提高增碳劑的碳含量,降低硫含量。
  增碳劑在鑄造時使用,可大幅度增加廢鋼用量,減少生鐵用量或不用生鐵。目前絕大多數增碳劑都適用于電爐熔煉,也有少部分吸收速度特別快的增碳劑用于沖天爐。電爐熔煉的投料方式,應將增碳劑隨廢鋼等爐料一起往里投放,小劑量的添加可以選擇加在鐵水表面。但是要避免大批量往鐵水里投料,以防止氧化過多而出現增碳效果不明顯和鑄件碳含量不夠的情況。增碳劑的加入量,根據其他原材料的配比和含碳量來定。不同種類的鑄鐵,根據需要選擇不同型號的增碳劑。增碳劑特點本身選擇純凈的含碳石墨化物質,降低生鐵里過多的雜質,增碳劑選擇合適可降低鑄件生產成本。

石墨化增碳劑的特點

 定碳,吸收率高,低硫低氮,并在吸收速度上快于同類石墨化增碳劑,且不吸附爐壁,完全吸收無殘留,價格低于同類硫低于0.05以下的石墨化增碳劑,性價比最高。
   11吸收率高, 根據使用方法吸收率最高能達到90%以上.
   22吸收速度快,比同類石墨化增碳劑吸收速度快,不吸附爐壁,且無殘留,爐中增碳吸收速度優勢更加明顯.
   33硫份低, 0.05%以下,最低0.02%。氮份低,100ppm以下
   44超高的性價比,綜述上述在同類石墨化增碳劑中(硫≤0.05)價格最優優勢

用什么可以溶解石油焦?

定義:石油焦(PETroleum coke)是原油經蒸餾將輕重質油分離后,重質油再經熱裂的過程,轉化而成的產品,從外觀上看,焦碳為形狀不規則,大小不一的黑色塊狀(或顆粒),有金屬光澤,焦碳的顆粒具多孔隙結構,主要的元素組成為碳,占有80wt%以上,其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。 石油焦具有其特有的物理、化學性質及機械性質,本身是發熱部份的不揮發性碳,揮發物和礦物雜質(硫、金屬化合物、水、灰等)這些指標決定焦炭的化學性質。

性狀:石油焦的形態隨制程、操作條件及進料性質的不同而有所差異。從石油焦工場所生產的石油焦均稱為生焦(green cokes),含一些未碳化的碳烴化合物的揮發份,生焦就可當做燃料級的石油焦,如果要做煉鋁的陽極或煉鋼用的電極,則需再經高溫煅燒,使其完成碳化,降低揮發份至最少程度。大部份石油焦工場所生產的焦外觀為黑褐色多孔固體不規則塊狀,此種焦又稱為海綿焦(sponge coke)。第二種品質較佳的石油焦叫做針狀焦(needle coke)與海綿焦比,由于其具較低的電阻及熱膨脹系數,因此更適合做電極。有時另一種堅硬石油焦亦會產生,稱之為球狀焦(shot coke)。這種焦形如彈丸,表面積少,不易焦化,故用途不多。

加工工藝:石油焦是以原油經蒸餾后的重油或其它重油為原料,以高流速通過500℃±1℃加熱爐的爐管,使裂解和縮合反應在焦炭塔內進行,再經生焦到一定時間冷焦、除焦生產出石油焦。

用途:主要用于制取炭素制品,如石墨電極、陽極弧,提供煉鋼、有色金屬、煉鋁之用;制取炭化硅制品,如各種砂輪、砂皮、砂紙等;制取商品電石供制作合成纖維、乙炔等產品;也可做為燃料。

由此看來 石油焦不能被溶解 除非讓它化學性質發生變化 可先用氫氧噴燈對其進行加熱 變成熔融態再將其溶解在液態鎢中 可能溫度很高 碳大約要加熱到3500℃ 鎢3415

石油焦應用領域

   石油焦可以用于不同工業,用于電廠和水泥廠作燃料的石油焦,需要高的熱值及良好的研磨性;用于鋁廠和鋼鐵廠或碳素廠作為原料的石油焦,無論是作為陽極糊和人造石墨電極的原料或是作為生產碳化物的原料均需要控制其含硫量和揮發分,對于制作電極原料的石油焦還應對金屬含量加以控制。
    之前,石油焦用量最大的是碳素領域,隨著近兩年房地產的發展,玻璃行業異軍突起,大量采購燃料級石油焦燃燒,大有趕超碳素采購之勢。

石油焦性狀介紹

   石油焦的形態隨制程、操作條件及進料性質的不同而有所差異。從石油焦工場所生產的石油焦均稱為生焦(green cokes),含一些未碳化的碳烴化合物的揮發份,生焦就可當做燃料級的石油焦,如果要做煉鋁的陽極或煉鋼用的電極,則需再經高溫煅燒,使其完成碳化,降低揮發份至最少程度。大部份石油焦工場所生產的焦外觀為黑褐色多孔固體不規則塊狀,此種焦又稱為海綿焦(sponge coke)。第二種品質較佳的石油焦叫做針狀焦(needle coke)與海綿焦比,由于其具較低的電阻及熱膨脹系數,因此更適合做電極。有時另一種堅硬石油焦亦會產生,稱之為球狀焦(shot coke)。這種焦形如彈丸,表面積少,不易焦化,故用途不多。

石墨何以能取代銅?

   20世紀60年代,銅作為電極材料被廣泛應用,使用率約占90%,石墨僅有10%左右;21世紀,越來越多的用戶開始選擇石墨作為電極材料,在歐洲,超過90%以上的電極材料是石墨。銅,這種曾經占統治地位的電極材料,和石墨電極相比它的優勢幾乎消失殆盡。
石墨做電極的原因
   1)加工速度更快:通常情況下,石墨的機械加工速度能比銅快2~5倍;而放電加工速度比銅快2~3倍;
材料更不容易變形:在薄筋電極的加工上優勢明顯;銅的軟化點在1000度左右,容易因受熱而產生變形;石墨的升華溫度為3650度;熱膨脹系數僅有銅的1/30
 2)重量更輕:石墨的密度只有銅的1/5,大型電極進行放電加工時,能有效降低機床(EDM)的負擔;更適合于在大型模具上的應用。
 3)放電消耗更小;由于火花油中也含有C原子,在放電加工時,高溫導致火花油中的C原子被分解出來,轉而在石墨電極的表面形成保護膜,補償了石墨電極的損耗。

石墨電極是什么

   在電池中電極一般指與電解質溶液發生氧化還原反應的位置。電極有正負之分,一般正極為陰極,獲得電子,發生還原反應,負極則為陽極,失去電子發生氧化反應,能夠與電解質溶液交換電子,主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青作結合劑,經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成,是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體,根據其質量指標高低,可分為普通功率、高功率和超高功率。

石墨電極

   石墨電極,主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青作結合劑,經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成,是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體,根據其質量指標高低,可分為普通功率、高功率和超高功率。
石墨電極包括:
1)普通功率石墨電極
  允許使用電流密度低于 17A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
2)抗氧化涂層石墨電極
  表面涂覆一層抗氧化保護層(石墨電極抗氧化劑)的石墨電極。形成既能導電又耐高溫氧化的保護層,降低煉鋼時的電極消耗(19%~50%),延長電極的使用壽命(22%~60%),降低電極的電能消耗。這項技術的推廣使用可以帶來這樣的經濟社會效應:  
① 石墨電極單位消耗的較少,生產成本有一定的降低。例如某煉鋼廠,按全年未發生停產一級LF精煉爐每周35根石墨電極左右,精煉處理165爐的消耗量計算,采用石墨電極抗氧化技術后,每年可節省373
153噸)電極,每年每噸超高功率電極16900元人民幣計算,可節省258.57萬元人民幣。  
② 石墨電極所耗電能的較少,節約的單位煉鋼電消耗量,節約了生產成本,節能!  
③ 由于石墨電極換次數較少,就較少了操作工人勞動量和危險系數,提高了生產效率。
④ 石墨電極是高消耗和高污染產品,在節能減排環保提倡的今天,具有非常重要的社會意義。
  這種技術在國內尚處于研究開發階段,也有些國內廠家也開始生產。在日本等發達國家有得到比較廣泛的應用。目前國內也出現了專門進口這中抗氧化保護涂層的公司。
3)高功率石墨電極。允許使用電流密度為1825A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼的高功率電弧爐。 (4)超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于 25A/厘米 2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。

煅燒石油焦的提煉過程

    石油焦(PETroleum coke)是原油經蒸餾將輕重質油分離后,重質油再經熱裂的過程,轉化而成的產品,從外觀上看,焦炭為形狀不規則,大小不一的黑色塊狀(或顆粒),有金屬光澤,焦炭的顆粒具多孔隙結構,主要的元素組成為碳,占有80wt%以上,其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。 石油焦具有其特有的物理、化學性質及機械性質,本身是發熱部份的不揮發性碳,揮發物和礦物雜質(硫、金屬化合物、水、灰等)這些指標決定焦炭。

煅燒石油焦百科

石油焦是黑色或暗灰色堅硬固體石油產品,帶有金屬光澤,呈多孔性,是由微小石墨結晶形成粒狀、柱狀或針狀構成的炭體物。石油焦組分是碳氫化合物,含碳9097%,含氫1.58%,還含有氮、氯、硫及重金屬化合物。

性質形態:石油焦是延遲焦化裝置的原料油在高溫下裂解生產輕質油品時的副產物。石油焦的產量約為原料油的25-30%。其低位發熱量約為煤的1.5-2倍,灰分含量不大于0.5%,揮發分約為11%左右,品質接近于無煙煤。

質量標準: 延遲石油焦是指延遲焦化裝置生產的生焦,也稱普通焦,目前還沒有相應的國家標準。現國內生產企業主要依據原中國石化總公司制定的行業標準SH052792 生產(詳見附表)。該標準主要根據石油焦硫含量分類,其中一級品、1 號焦適用于煉鋼工業中制作普通功率石墨電極,也適用于煉鋁業作鋁用碳素;2 號焦用作煉鋁工業中電解槽 ()所用的電極糊和生產電極,3 號焦用作生產碳化硅 (研磨材料 )及碳化鈣 (電石),以及其它碳素制品,亦用于制造煉鋁電解槽的陽極底塊及用于高爐碳素襯磚或爐底構筑。

主要用途:石油焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、碳素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。

   分類區別:根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:

  (1)針狀焦,具有明顯的針狀結構和纖維紋理,主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方面有嚴格質量指標要求,所以對針狀焦的生產工藝和原料都有特殊的要求。

  (2)海綿焦,化學反應性高,雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業。

  (3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。

  (4)粉焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。

  根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。低硫焦可作為供鋁廠使用的陽極糊和預焙陽極以及供鋼鐵廠使用的石墨電極。其中高品質的低硫焦(硫含量小于0.5%)可用于生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小于1.5%)常用于生產預焙陽極。而低品質石油焦主要用于冶煉工業硅和生產陽極糊。高硫焦則一般用作水泥廠和發電廠的燃料。

煅燒石油焦(Calcined Petroleum Coke):

  在煉鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊(融熔電極)時,為使石油焦(生焦)適應要求,必須對生焦進行煅燒。煅燒溫度一般在1300℃左右,目的是將石油焦揮發分盡量除掉。這樣可減少石油焦再制品的氫含量,使使油焦的石墨化程度提高,從而提高石墨電極的高溫強度和耐熱性能,并改善了石墨電極的電導率。煅燒焦主要用于生產石墨電極、炭糊制品、金剛沙、食品級磷工業、冶金工業及電石等,其中應用最廣泛的是石墨電極。 生焦不經鍛燒可直接用于碳化鈣作電石主料,生產碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作為冶金工業鼓風爐用焦炭或高爐墻襯炭磚,也可作鑄造工藝用致密焦等。

焦炭的化學組成

   焦炭的化學性質由固定碳,揮發分,水分,灰分,硫和磷分來體現。
    1,固定碳和揮發份:固定碳是焦炭的主要成分。將焦炭再次隔絕空氣加熱到850℃以上, 從中析出揮發物,剩余部分系固定碳和灰分。揮發物含量是焦炭成熟度的重要標志,揮發物含量過高表示焦炭不成熟(生焦),揮發物含量過低表示焦炭過燒(過火焦)。生焦耐磨性差,使高爐透氣性不好,并能引起掛料,增加吹損,破壞高爐操作制度。過火焦易碎,容易落入熔渣中,造成排渣困難,風口燒壞等現象。
    2,灰分:焦炭燃燒后的殘余物是灰分,它是焦炭中的有害雜質,其中主要是二氧化硅和三氧化二鋁,還有氧化鈣,氧化鎂等氧化物。灰分含量增高,固定碳減少。高爐冶煉過程中,為造渣所消耗的石灰石和熱量將增加,高爐利用系數降低,焦比增加。因煤在煉焦過程中灰分全部轉入焦炭,故焦炭灰分高低決定于煤的灰分,焦炭灰分越低越好,對高爐操作越有利。
    3,水分:焦炭在102-105℃的烘箱內干燥到恒重后的損失量為水分。冶金焦水分一般為3%-5%。焦炭水分力求穩定,因高爐生產一般以濕焦計量,焦炭水分波動,對高爐操作不利,造成爐況波動。
    4,硫分:焦炭含硫占高爐配料中硫來源的80%以上,硫進入生鐵造成生鐵含硫高,為除去這部分硫,需增加熔劑脫硫,影響高爐正常生產。在煉焦過程中,煤中含硫的70%-90%轉入焦炭,故焦炭硫分高低,決定于煤的硫分,一般冶金焦硫分不大于0.9%
    5,磷分:焦炭中的磷分在煉鐵時大部分轉入鐵中,生鐵含磷使其冷脆性變大,用于轉爐煉鋼時,磷難以除掉,因此生鐵中磷分越低越好。煤煉焦時磷分全部轉入焦炭。故焦炭磷分高低決定于煤的磷分。

石油焦的用途

   根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。低硫焦可作為供鋁廠使用的陽極糊和預焙陽極以及供鋼鐵廠使用的石墨電極。其中高品質的低硫焦(硫含量小于0.5%)可用于生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小于1.5%)常用于生產預焙陽極。而低品質(低硫)石油焦主要用于冶煉工業硅和生產陽極糊。高硫焦則一般用作水泥廠和發電廠的燃料。
   石油焦可以用于不同工業,用于電廠和水泥廠作燃料的石油焦,需要高的熱值及良好的研磨性;用于鋁廠和鋼鐵廠或碳素廠作為原料的石油焦,無論是作為陽極糊和人造石墨電極的原料或是作為生產碳化物的原料均需要控制其含硫量和揮發分,對于制作電極原料的石油焦還應對金屬含量加以控制。
   11石油焦用作電廠CFB鍋爐的燃料
   為配合進口含硫原油加工及油品質量升級,需要在沿海及沿江企業新增或擴建一批延遲焦化裝置,預計石油焦的產量可達360Mt。要消化這些含硫高、價格低廉的石油焦,可以采用先進的循環流化床技術,配套建設一批以石油焦為原料的CFB鍋爐,為煉廠提供低成本的蒸汽、電、氫氣。這是一舉三得的事,既消化了價格低廉的高硫石油焦,又滿足了企業新增項目的用汽、用電需求,還可以替代部分現有燒油鍋爐,節約出寶貴的重油資源。武漢石油化工廠2000年新建一臺75t/h燒石油焦的循環床鍋爐,能在燃燒過程中用石灰石作床料實現爐內脫硫,同時降低NOx的排放量,鍋爐燃燒效率可達95%~99%。鎮海石化大量加工國外含硫原油,每年生產幾十萬噸高硫石油焦,由于石油焦中硫含量高,處理比較困難,利用價值不大。1999年,采用CFB(循環流化床)鍋爐技術將高含硫石油焦用于發電,每度電成本僅為0.18元,而渣油發電成本高達0.58元,2000年消化石油焦24Mt2400萬噸)。上海石化正進行熱電總廠的擴建,采用CFB鍋爐,每年可以處理280kt高含硫石油焦。
   另外,工業硅生產也用高硫焦,消耗量為300kg(石油焦)/t工業硅。
  12石油焦用作冶煉廠陽極糊和石墨電極的原料
   含硫量低的石油焦,可以用于冶煉廠制作電極的原料。碳素廠使用石油焦,生產供鋁廠使用的陽極糊,生產供鋼鐵廠使用的石墨電極。
   石油焦的硫含量影響到焦的使用和用焦制成炭素制品的質量。特別在制造石墨電極中硫含量是一項較為重要的指標,硫含量過高會直接影響到石墨電極的質量,也會影響到煉鋼的質量。在500℃以上的高溫下,石墨電極內的硫會被分解出來,過多的硫使電極晶體膨脹,致使電極收縮并產生裂紋,嚴重的可使電極報廢。在生產石墨電極中,石油焦的硫含量會影響電耗量,用含硫為1.0%的石油焦生產電極時所用耗電量要比用含硫為0.5%的石油焦每噸多耗電9%左右。石油焦在作為陽極糊的原料時,其含硫量對耗電量也有明顯的影響。

為什么石油焦需要加以煅燒?

原材料石油焦需要加以煅燒以滿足生產煉鋼石墨電極或陽極糊使用的要求。
   煅燒溫度通常會在1300攝氏度左右,這將有助于減少氫含量,增加石油焦產品的石墨化,從而提高高溫耐熱性和改善導電石墨電極。

玻璃行業對石油焦品質的要求

玻璃行業對石油焦品質的要求:

   1)硫份:因環保問題,以及對玻璃質量和窯爐的影響,玻璃廠通常對石油焦硫分有具體要求,但地區不同,要求標準不同;
   2)重金屬含量:因石油焦中某些重金屬在燃燒過程中會發生化學反應,可能會對玻璃窯爐和玻璃品質產生一定影響,因此,玻璃廠通常對石油焦重金屬含量也有具體規定。
   3)灰份: 通常玻璃廠要求石油焦灰份低于1%

碳化硅的用途

碳化硅的硬度很大,具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。碳化硅的用途:
   (1)作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
   (2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
   碳化硅主要有四大應用領域,: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供應, 不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。
   (3)高純度的單晶,可用于制造半導體、制造碳化硅纖維。

石油焦指標劃分標準

項目

質量指標

試驗方法

一級品

合格品

1#A

1#B

2#A

2#B

3#A

3#B

4#A

4#B

5#

6#

GB/T 387a

硫含量(質量分數)/%  不大于

0.5

0.5

0.8

1

1.5

2

3

5

7

9

12

SH/T 0026

揮發分(質量分數)/%  不大于

12

12

14

17

18

20

14

16

18

18

SH/T 0029

灰分(質量分數)/%    不大于

0.3

0.3

0.5

0.8

1.2

0.8

1

1

1

SH/T 0032

水分b(質量分數)/%

3





SH/T0033

真密度 g/cm2 不大于

2.08

2.13







粉焦量(快粒8mm 以下%  不大于

25

報告

附錄A

硅含量,%  不大于

0.08






SH/T0058

釩含量,%  不大于

0.015






SH/T0058

鐵含量,%  不大于

0.08






SH/T0058

石油焦價格的影響因素

   分析目前的石油焦市場價格行情,主要受自身供求關系的影響,上游原材料價格及下游產品需求對其產生直接影響,同時石油焦的價格又會在一定程度上對下游產品的價格產生影響。
     原油價格持續走高時,煉油企業成本上升,為減虧增盈會上調石油焦的價格。當成品油價格下跌,石油焦供應加大,庫存攀高時也會令石油焦價格出現下滑。
     從下游產品來看,石油焦主要用于下游電解鋁、炭素、燃料、金屬硅等相關產品的生產,石油焦價格的波動會在一定程度上對下游相關產品的價格產生影響。作為煉鋼、煉鋁的原料以及鍛造玻璃的燃料,90%左右的石油焦終端需求都會最終落到建材行業,國家對于鋼鐵、水泥等產能過剩行業的調控,也將對石油焦的需求以及價格產生深遠影響。

煅燒石油焦作用

    在煉鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊(融熔電極)時,為使石油焦(生焦)適應要求,必須對生焦進行煅燒。煅燒溫度一般在1300℃左右,目的是將石油焦揮發分盡量除掉。這樣可減少石油焦再制品的氫含量,使石油焦的石墨化程度提高,從而提高石墨電極的高溫強度和耐熱性能,并改善了石墨電極的電導率。煅燒焦主要用于生產石墨電極、炭糊制品、金剛沙、食品級磷工業、冶金工業及電石等,其中應用最廣泛的是石墨電極。 生焦不經鍛燒可直接用于碳化鈣作電石主料,生產碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作為冶金工業鼓風爐用焦炭或高爐墻襯炭磚,也可作鑄造工藝用致密焦等。

了解石墨

中文名稱:石墨      英文名稱:graphite

定義:碳的一種同素異構體——六方晶系的晶體。它是鑄鐵內常出現的以及石墨化鋼內含有的一種組織組分。

  石墨質軟,黑灰色;有油膩感,可污染紙張。硬度為12,沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至35。比重為1923。比表面積范圍集中在1-20m2/g,在隔絕氧氣條件下,其熔點在3000℃以上,是最耐溫的礦物之一。它能導電、導熱。   自然界中純凈的石墨是沒有的,其中往往含有SiO2Al2O3FeOCaOP2O5CuO等雜質。這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現。此外,還有水、瀝青、CO2H2CH4N2等氣體部分。因此對石墨的分析,除測定固定碳含量外,還必須同時測定揮發分和灰分的含量。

  石墨在工業上運用極廣,幾乎每個行業都會用到。工業上多用的是人造石墨,也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。

1.等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨,但是并不是三高就是等靜壓。  

2.模壓石墨   

3.擠壓石墨,多為電極材料。   其中按石墨的顆粒度分,也可分為:細節構石墨、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右)、還有就是電極石墨(2-4mm)。

  石墨由于其特殊結構,而具有如下特殊性質:

1) 耐高溫性:石墨的熔點為3850±50℃,沸點為4250℃,即使經超高溫電弧灼燒,重量的損失很小,熱膨脹系數也很小。石墨強度隨溫度提高而加強,在2000℃時,石墨強度提高一倍。  

2) 導電、導熱性:石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱系數隨溫度升高而降低,甚至在極高的溫度下,石墨成絕熱體。石墨能夠導電是因為石墨中每個碳原子與其他碳原子只形成3個共價鍵,每個碳原子仍然保留1個自由電子來傳輸電荷。   

3)潤滑性:石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦系數越小,潤滑性能越好。   

4)化學穩定性:石墨在常溫下有良好的化學穩定性,能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕。   

5)可塑性:石墨的韌性好,可碾成很薄的薄片。   

6)抗熱震性:石墨在常溫下使用時能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞,溫度突變時,石墨的體積變化不大,不會產生裂紋。

石油焦的分類

石油焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、碳素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。

根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:

(1)針狀焦,具有明顯的針狀結構和纖維紋理,主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方面有嚴格質量指標要求,所以對針狀焦的生產工藝和原料都有特殊的要求。

(2)海綿焦,化學反應性高,雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業。

(3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。

(4)粉焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。

根據硫含量的不同,可分為高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)

高硫焦:一般用作水泥廠和發電廠的燃料。

低硫焦:可作為供鋁廠使用的陽極糊和預焙陽極以及供鋼鐵廠使用的石墨電極。其中高品質的低硫焦(硫含量小于0.5%)可用于生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小于1.5%)常用于生產預焙陽極。而低品質石油焦主要用于冶煉工業硅和生產陽極糊。

石油焦按照硫含量、揮發分和灰分等指標的不同,分為3個牌號,每個牌號又按質量分為AB兩種。

1號焦適用于煉鋼工業中制作普通功率石墨電極,也適用于煉鋁業作鋁用碳素;

2號焦用作煉鋁工業中電解槽()所用的電極糊和生產電極(碳素);

3號焦用作生產碳化硅(研磨材料)及碳化鈣(電石),以及其它碳素制品,亦用于制造煉鋁電解槽的陽極底塊及用于高爐碳素襯磚或爐底構筑,也可用作燃料。

煅燒石油焦:

                                                                              在煉鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊(融熔電極)時,為使石油焦(生焦)適應要求,必須對生焦進行煅燒。煅燒溫度一般在1300℃左右,目的是將石油焦揮發分盡量除掉。這樣可減少石油焦再制品的氫含量,使使油焦的石墨化程度提高,從而提高石墨電極的高溫強度和耐熱性能,并改善了石墨電極的電導率。煅燒焦主要用于生產石墨電極、炭糊制品、金剛沙、食品級磷工業、冶金工業及電石等,其中應用最廣泛的是石墨電極。生焦不經鍛燒可直接用于碳化鈣作電石主料,生產碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作為冶金工業鼓風爐用焦炭或高爐墻襯炭磚,也可作鑄造工藝用致密焦等。

石油煉制過程-石油焦化
     石油煉制過程之一,是在加熱和長反應時間的條件下,使渣油發生深度裂化反應,轉化為氣體、汽油、柴油、重質餾分油(見重質油)和石油焦的過程。與熱裂化的主要區別是原料轉化深度不同,石油焦化原料幾乎全部轉化,且生成大量焦炭。原料來源于原油蒸餾所產的渣油或溶劑脫瀝青所產的石油瀝青,也可以用熱裂化渣油或烴類裂解的焦油。原料含硫量對石油焦質量影響很大。所產汽油、柴油很不穩定,并且含雜質多,必須進一步精制(見石油產品精制);焦化重質餾分油常作為催化裂化或熱裂化原料。
沿革
     早期的焦化工業裝置為釜式焦化和平爐焦化。原料進入焦化釜或平爐后,在設備外部加熱,現已淘汰。20世紀30年代開發了延遲焦化技術,50年代又開發了流化焦化技術,都使石油焦化的供熱條件有很大改進(前者用管式加熱爐供熱,后者由燃燒一部分焦炭供熱)。延遲焦化采用水力除焦,可顯著提高裝置的效率,目前應用最廣泛。70年代末,將流化焦化和焦炭氣化結合而構成的靈活焦化,目前也有一定應用。
     中國于40年代建成釜式焦化裝置。50年代試驗成功在焦化釜中通入少量空氣,在設備內部燃燒供熱的氧化焦化技術。60年代中期建成延遲焦化裝置,以后又在延遲焦化裝置中生產出晶形焦(見石油焦)。80年代中國各煉油廠均采用延遲焦化技術。
延遲焦化
     用加熱爐將原料加熱到反應溫度,并在高流速、短停留時間的條件下,使原料只發生少量反應,就迅速離開加熱爐進入焦炭塔進行裂化和縮合生焦反應。它是目前世界上渣油深度加工(見石油煉制過程)的主要方法,占石油焦化總處理能力的四分之三。
     根據不同原料和操作條件,可以調節各種產品的產率:多產汽油、柴油,或多產裂化原料重質餾分油,或多產焦炭。生成的焦化氣是煉廠氣來源之一。
     延遲焦化為半連續操作。當一臺焦炭塔內的焦炭累積到一定高度后(約需24h),切換到另一臺焦炭塔繼續進行焦化。充滿焦的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷后,用水力除焦設備除去塔內焦炭,然后又切換成為焦化操作。延遲焦化的主要操作條件為:加熱爐出口溫度495505,焦炭塔壓力0.180.28MPa(表壓),分餾塔底溫度不大于400℃。水力除焦設備分有井架式、半井架式和無井架式等多種。一般采用有井架式除焦設備。加熱爐有立式爐和無焰燃燒爐兩種爐型。無焰燃燒爐的輻射室爐管排在爐膛中間,燃燒器(又稱火嘴)排在兩邊;氣體燃料通過無焰燃燒器噴入,形成極短的無焰燃燒火焰,使爐管雙面均勻受熱,盡可能減少渣油原料在爐管內壁因過熱而結焦。
流化焦化
    原料送入流化床反應器,反應器內為流化狀態的高溫焦炭粉粒,用油氣和水蒸氣保持粉粒流化,原料在焦粒表面發生焦化反應,生成的焦炭附著在焦粒上。反應產品油氣經旋風分離器分去焦粒后送入分餾塔。在反應過程中不斷引出焦炭粉粒送入燒焦器,用空氣燒去部分焦粒,再循環回反應器,提供焦化反應所需熱量,過多的焦炭粉粒則從系統中排出。
靈活焦化
    是在流化焦化裝置的基礎上,組合一套焦炭氣化設備(一段或兩段焦炭氣化),將流化焦化產生的焦炭轉化為燃料氣(和合成氣)的過程。焦炭在流化焦化反應器中生成后,進入加熱器加熱,然后一部分回到反應器,一部分去氣化。焦炭氣化分為氣化和水煤氣化兩段,第一段氣化用空氣燒焦,以供應加熱器和水煤氣反應所需熱量,并產生低熱值氣體;第二段氣化用水蒸氣生產合成氣(H2+CO)。
    靈活焦化原料的適應性大,可以加工各種高硫、高金屬、高殘碳的重質油料,并能使約99%的進料轉化為氣體、汽油、中間餾分油和重質餾分油,其余1%為石油焦。

什么是焦粒

   焦粒:油焦破裂后即成焦粒
   1)電爐煉鋼發包劑,可縮短冶煉時間,降低電耗,搞高生產率,延長爐襯壽命。
   2)煉鋼用增碳劑,可調整煉鋼終點碳的含量,使其符合所煉鋼種含碳要求。
   3)化工行業中應用于沸騰反應爐的導電熱載體,制取氫化鈉的重要輔料。
   4)化工行業中制取高純度CO基本化工原料。
   5)碳素行業中可應用于:石墨電極、石墨陽極、炭質耐火材料、炭陽極、炭電極、炭素糊類產品、高純石墨、石墨制品、石墨化工設備等。

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