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石油焦
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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。石油焦組分是碳氫化合物,含碳90-97%,含氫1.5-8%,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。石油焦的產量約爲原料油的25-30%。其低位發熱量約爲煤的1.5-2倍,灰分含量不大於0.5%,揮發分約爲11%左右,品質接近於無煙煤。

二、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SH0527-92 生產(詳見表1)。該標準主要根據石油焦硫含量分類,其中一級品、1 號焦適用於鍊鋼工業中製作普通功率石墨電極,也適用於鍊鋁業作鋁用碳素;2 號焦用作鍊鋁工業中電解槽 (爐 )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),以及其它碳素製品,亦用於製造鍊鋁電解槽的陽極底塊及用於高爐碳素襯磚或爐底構築。2010年,中國石化石油焦銷售業務整合後,制定了中國石油化工集團公司石油焦企業標準《石油焦》Q/SH PRD392-2010,對硫含量大於3%的石油焦進行了品級細分(詳見表2)。


表1延遲石油焦標準SH0527-92


項目

一級品

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

揮發分,%

≤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小時煅燒) g/cm3

2.08-2.13

實測

實測

實測

粉焦量(塊粒8mm以下) %

25

實測

實測

實測

硅含量,%

≤0.08

釩含量,%

≤0.015

鐵含量,%

≤0.08



表2 石油焦(Q/SH PRD392-2010)


項目

指     標

試驗方法

4A

4B

5

6

硫含量(質量分數)/%  不大於

5.0

7.0

9.0

12.0

GB/T 387 a
揮發分(質量分數)/%  不大於

14.0

16.0

18.0

18.0

SH/T 0026
灰分(質量分數)/%  不大於

0.8

1.0

1.0

1.0

SH/T 0029
水分b(質量分數)/%

報告

SH/T 0032

a 硫含量試驗方法也可按GB/T 214-2007中第4章規定進行或由生產企業與用戶商定分析方法,有爭議時以GB/T 387爲仲裁法。

b 水分報告值僅作爲出廠計量依據。


三、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,石油焦產品可分爲針狀焦、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,主要用作鍊鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由於針狀焦在硫含量、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,主要用於鍊鋁工業及炭素行業。

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,熱脹係數高,不能直接用於電極製備和炭素行業。


根據硫含量的不同,可分爲高硫焦(硫含量3%以上)和低硫焦(硫含量3%以下)。低硫焦可作爲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(硫含量小於0.5%)可用於生產石墨電極和增炭劑。一般品質的低硫焦(硫含量小於1.5%)常用於生產預焙陽極。而低品質石油焦主要用於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。


在鍊鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊(融熔電極)時,爲使石油焦(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儘量除掉。這樣可減少石油焦再製品的氫含量,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,並改善了石墨電極的電導率。煅燒焦主要用於生產石墨電極、炭糊製品、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於碳化鈣作電石主料,生產碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作爲冶金工業鼓風爐用焦炭或高爐牆襯炭磚,也可作鑄造工藝用緻密焦等

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