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石油焦
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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90-97%,含氢1.5-8%,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11%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SH0527-92 生产(详见表1)。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。2010年,中国石化石油焦销售业务整合后,制定了中国石油化工集团公司石油焦企业标准《石油焦》Q/SH PRD392-2010,对硫含量大于3%的石油焦进行了品级细分(详见表2)。


表1延迟石油焦标准SH0527-92


项目

              

一级品

No.1

No.2

No.3

A

B

A

B

A

B

硫含量,%

≤0.5

≤0.5

≤0.8

≤1.0

≤1.5

≤2.0

≤3.0

挥发分,%

≤12

≤10

≤12

≤12

≤15

≤16

≤18

灰分,%

≤0.3

≤0.3

≤0.5

≤0.5

≤0.5

v0.8

≤1.2

水分,%

≤3

真密度(1300℃ 5小时煅烧) g/cm3

2.08-2.13

实测

实测

实测

粉焦量(块粒8mm以下) %

25

实测

实测

实测

硅含量,%

≤0.08

钒含量,%

≤0.015

铁含量,%

≤0.08



表2 石油焦(Q/SH PRD392-2010)


项目

指     标

试验方法

4A 

4B

5

6

硫含量(质量分数)/%  不大于

5.0

7.0

9.0

12.0

GB/T 387 a
挥发分(质量分数)/%  不大于

14.0

16.0

18.0

18.0

SH/T 0026
灰分(质量分数)/%  不大于

0.8

1.0

1.0

1.0

SH/T 0029
水分b(质量分数)/%

报告

SH/T 0032

a 硫含量试验方法也可按GB/T 214-2007中第4章规定进行或由生产企业与用户商定分析方法,有争议时以GB/T 387为仲裁法。

b 水分报告值仅作为出厂计量依据。


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),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。


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

 
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