想读懂石油焦增碳剂指标,这篇文章就够了
石油焦质增碳剂是各种石油渣油、石油沥青或重质油经焦化而得到的固体产物。
延迟焦化是将原料油经深度热裂化转化为气体烃类、轻质和中质馏分油及焦炭的加工过程。其原料一般是深度脱盐后的原油经减压蒸馏所得的渣油。有时还在减压渣油中配有一定比例的热裂化渣油或页岩油。石油焦的质量主要取决于渣油的性质,同时也受焦化条件的影响。
我国几种主要减压渣油及其所产石油焦的质量参数
石油焦的质量可用超强通、速溶度、吸收率、灰分、硫分、挥发分、锻后焦真密度、粉焦量和杂质元素含量来衡量。
1、超强通:超强通是通过生产工艺提高焦粒的孔隙度通透性,使得碳粒的反应比表面积最大化。速溶度及吸收率是指石油焦作为增碳剂能迅速溶解并参与反应,增碳剂作为反应物的吸收比率。超强通越高,速溶度及吸收率越大,越有益于增碳反应。
2、灰分:石油焦灰分中主要元素为铁、硅、钙、铝、钠和镁,还有少量的钒和铬等,主要以它们的氧化物形式存在。影响石油焦灰分大小的因素首先是原油的含盐量和脱盐程度。原油中的盐分经过蒸馏或裂解加工后大部分富集在渣油中,而渣油中的盐分大部分残留在焦炭中。石油焦的灰分还受冷却水和卸焦用高压水含盐量的影响,这两类水如果重复利用,则含盐量比较高。石油焦如露天堆放,地面上的泥沙或刮风带来的尘土也会增加石油焦的灰分。我国原油盐类杂质较少,故灰分含量较低。石油焦的灰分还与延迟焦化的冷却水质以及原料场的管理水平有关。生产一般炭素制品的石油焦,要求灰分不高于0.5%,生产高纯石墨制品的石油焦,要求灰分不高于0.15%。
3、挥发分:石油焦的挥发分高低表明了石油焦的焦化程度,其大小与焦化温度的高低关系较大,釜式焦的焦化温度(700℃左右)较高,因此釜式焦的挥发分较低,一般为3%〜7%,而延迟石油焦的焦化温度只有500℃左右,所以其挥发分就高达10%〜20%。采用延迟焦化生产的石油焦挥发分不仅取决于焦化温度,还与渣油通入焦化塔的装填时间及向焦炭层吹入蒸汽的条件有关。同一塔卸出的焦炭挥发分相差很大,位于塔底的焦炭结构较致密,体积密度大,挥发分较低,而塔顶部的焦炭结构疏松,挥发分要高得多。石油焦挥发分的高低对炭材料的质量并无多大影响,但对煅烧操作有很大的影响,例如采用罐式锻烧炉锻烧高挥发分的石油焦,就会遇到结焦堵炉的问题。
4、真密度:锻后焦的真密度大小标志着石油焦的石墨化难易程度,煅后焦真密度越大,石油焦越易石墨化,并且石墨化产品电阻率较低。
(3)真密度石油焦在1300℃温度下锻烧后的真密度大小,可作为其石墨化难易程度的表征。一般认为,石油焦锻后真密度越大,则越容易石墨化,这是因为石油焦的真密度在一定程度上反映了其化学结构中芳香碳环的缩合程度。
5、硫:石油焦中的硫来源于原油,其存在形式可分为有机硫和无机硫两种,而无机硫又可分为硫化铁硫和硫酸盐硫两类。石油焦中的硫以有机硫为主,其次是硫化铁硫,而硫酸盐硫的含量很少。石油焦中所含硫难以脱除,一般在1350℃温度下锻烧时脱硫效果不大。对于生产石墨材料,部分硫化物需在石墨化的高温下,特别在1600〜1700℃温度范围内才能逸出,此时,由于石油焦中所含硫化物以气体伏态突然释放,从而使炭坯发生体胀(或称气胀)现象,炭坯体积异常膨胀,从而导致炭坯产生裂纹,并且影响制品的电阻率。对于生产顷焙阳极,若石油焦的硫含量高,那么也会降低产品的导电性能,同吋硫在高温下会与预焙阳极的导电钢爪起作用,生成电阻很大的硫化铁膜,增大铁炭之间的接触电压降,铝电解时就会多消耗电能。
6、为了更全面地分析炭材料用石油焦的使用性能,有时还需要检测石油焦的堆积密度、振实密度与煅后焦的电阻率、热膨胀系数和力学性能如可破碎性、脆性和磨损率等。
标注:仅供参考