石油焦的理化性質(zhì)

1、石油焦的理化性質(zhì)石油焦是渣油延遲焦化的副產(chǎn)物,而高溫氣化則是實現(xiàn)其高效、清潔利用的有效方法。然而,石油焦的氣化活性很低,這制約了石油焦用做大規(guī)模高效氣化原料的可行性。因此,研究石油焦的理化性質(zhì)及其氣化反應(yīng)特性以尋找制約其氣化活性的關(guān)鍵因素顯的尤為重要。催化氣化技術(shù)可有效改善石油焦的氣化反應(yīng)活性以實現(xiàn)其高效利用,而建立一個準(zhǔn)確、普適性的催化氣化反應(yīng)動力學(xué)模型對于解決石油焦催化氣化的現(xiàn)實性問題,如氣化爐的設(shè)計和優(yōu)化,具有極其重要的意義。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 在熱解溫度為350-500范圍內(nèi),以減壓渣油、煤瀝青和生物質(zhì)瀝青為原料分別制備了三類液相炭化焦,并對三類液相炭化焦的理化性質(zhì)和氣化反

2、應(yīng)特性進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考察了三類液相炭化焦在高溫煅燒過程中理化性質(zhì)和氣化反應(yīng)特性的演變規(guī)律。結(jié)果表明：液相炭化焦中可溶有機(jī)質(zhì)的含量高達(dá)14.1266.69%,經(jīng)cs2處理后,液相炭化焦碳微晶結(jié)構(gòu)的變化很小,而bet比表面積和孔體積均大幅增加,從而導(dǎo)致其氣化反應(yīng)活性的大幅提高；液相炭化焦中存在的大量小分子有機(jī)物質(zhì)是制約其氣化反應(yīng)活性的一個重要因素；三種液相炭化焦經(jīng)高溫煅燒后的碳微晶結(jié)構(gòu)的有序化程度存在如下關(guān)系,即煤瀝青焦石油焦生物質(zhì)瀝青焦,而三者的氣化反應(yīng)活性則完全相反。 以五種煤氣化灰渣為研究對象,對其物相組成、表面形態(tài)和粒度分布等理化性質(zhì)進(jìn)行了分析表征,并考察了不同煤氣化灰渣對石

3、油焦/co2和石油焦/水蒸氣氣化反應(yīng)特性的影響。結(jié)果表明：煤氣化灰渣的組成極不均勻,不同粒度氣化灰渣的化學(xué)組成有很大的差異,可通過簡單的篩分過程初步實現(xiàn)氣化灰渣的分級利用；氣化灰渣殘?zhí)考捌湓旱目焖贌峤饨沟奶冀Y(jié)構(gòu)有序化程度存在如下關(guān)系,即dshhzdshfhsf-rp1400,而氣化灰渣殘?zhí)康臍饣磻?yīng)活性則要優(yōu)于其原煤的快速熱解焦；不同氣化灰渣對石油焦/co2氣化反應(yīng)促進(jìn)作用的大小順序為：shfhshhzgthzbgthzalnhz,氣化灰渣對氣化反應(yīng)促進(jìn)作用的大小與氣化灰渣中fe2o3+cao和fe2o3+cao+na2o+k2o含量近似成線性關(guān)系。 在氣化溫度為8001000范圍內(nèi),分別考

4、察了氣化溫度、原煤摻入量以及煤種對不同煤階原煤與石油焦共氣化反應(yīng)特性的影響。結(jié)果表明：隨著神府煤摻入量的增加,神府煤/石油焦共氣化的氣體產(chǎn)物中h2產(chǎn)率以及氣體產(chǎn)物的總產(chǎn)率均逐漸增加,氣體產(chǎn)物中h2的含量逐漸從石油焦單獨(dú)氣化時的51.88%增加至共氣化時的62.05%；不同煤階原煤與石油焦的共其氣化反應(yīng)速率存在如下關(guān)系：即xltsfgp;三種原煤/石油焦共氣化過程中水煤氣變換反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài),但水煤氣變換反應(yīng)的發(fā)生程度存在如下關(guān)系：即xltsfgp;原煤/石油焦共氣化,尤其是褐煤/石油焦共氣化技術(shù),可實現(xiàn)石油焦和褐煤資源的高效、清潔利用,是一條可行、具有推廣前景的技術(shù)。 對石油焦在水蒸氣/c

5、o2混合氣氛下的非催化和催化氣化反應(yīng)特性進(jìn)行了研究,主要考察了氣化劑組成、氣化溫度等參數(shù)對石油焦在水蒸氣/co2混合氣氛下的氣化反應(yīng)活性、氣體產(chǎn)物中h2+co的總產(chǎn)率以及h2/co比值的影響。結(jié)果表明：催化氣化條件下單位質(zhì)量的碳完全氣化所產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物中h2+co總產(chǎn)率以及h2/co比值均大非催化氣化；石油焦在水蒸氣/co2混合氣氛下催化氣化一步法定向調(diào)控氣體產(chǎn)物中h2/co比值以生產(chǎn)費(fèi)托合成反應(yīng)的原料氣經(jīng)初步試驗表明是可行的。 考察了單種金屬鹽、復(fù)合金屬鹽以及可棄催化劑作用下石油焦/co2的氣化反應(yīng)特性,并提出了一個普適性的催化氣化反應(yīng)動力學(xué)模型。結(jié)果表明：本文所提出的修正隨機(jī)孔模型不僅能很

6、好地解釋單種金屬鹽的催化氣化行為,而且能很好地解釋復(fù)合金屬鹽、甚至可棄催化劑的催化氣化反應(yīng)行為,是一個普適性的催化氣化反應(yīng)動力學(xué)模型；所提出的催化氣化反應(yīng)動力學(xué)模型中的模型參數(shù)和值的大小可在一定烈度上表征催化劑的催化能力,具有一定的物理意義。 石油焦理化性質(zhì)及用途介紹石油焦石油焦（petroleumcoke）是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂的過程，轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品，從外觀上看，焦炭為形狀不規(guī)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(jié)構(gòu)，主要的元素組成為碳，占有80wt%(wt是weight的英文縮寫就是重量百分含量的意思.5wt%相當(dāng)于50000ppm(ppm

7、是以百萬計含量.)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(xué)性質(zhì)及機(jī)械性質(zhì)，本身是發(fā)熱部份的不揮發(fā)性碳，揮發(fā)物和礦物雜質(zhì)（硫、金屬化合物、水、灰等）這些指標(biāo)決定焦炭的化學(xué)性質(zhì)。性狀石油焦的形態(tài)隨制程、操作條件及進(jìn)料性質(zhì)的不同而有所差異。從石油焦工場所生產(chǎn)的石油焦均稱為生焦（greencokes），含一些未碳化的碳烴化合物的揮發(fā)份，生焦就可當(dāng)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(jīng)高溫煅燒，使其完成碳化，降低揮發(fā)份至最少程度。大部份石油焦工場所生產(chǎn)的焦外觀為黑褐色多孔固體不規(guī)則塊狀，此種焦又稱為海綿焦（spongecoke）。第二種品質(zhì)較佳的石油焦叫

8、做針狀焦（needlecoke）與海綿焦比，由于其具較低的電阻及熱膨脹系數(shù)，因此更適合做電極。有時另一種堅硬石油焦亦會產(chǎn)生，稱之為球狀焦（shotcoke）。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(jīng)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(yīng)在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行,再經(jīng)生焦到一定時間冷焦、除焦生產(chǎn)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(chǎn)品；也可做為燃料，但做燃料用時需用分級式?jīng)_擊磨來進(jìn)行超微粉碎，通過

9、jzc-1250設(shè)備制成焦粉后才能進(jìn)行燃燒，目前用焦粉做燃料的主要是些玻璃廠、水煤漿廠等。分類按照不同的形態(tài)分為四種:(1)針狀焦:具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理,主要作用煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極.(2)海綿焦:含硫高,含水率高,表面粗糙,價格高.(3)彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.630mm,因表面光滑所以含水率較低.一般是由高硫高瀝青質(zhì)渣油生產(chǎn),只能用于發(fā)電,水泥等工業(yè)燃料.(4)粉焦:徑流態(tài)化焦化工藝生產(chǎn),其顆粒在(直徑0.10.4mm)揮發(fā)份高熱膨脹系數(shù)高,不能直接用于電極制備和碳素行業(yè).質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)石油焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)元素一級品1a1b2a2b3a3b硫含量不大于0.5%0.5%0.8%1.0%1.5%2.0%3.0%揮發(fā)份不大于12%12%14%14%17%18%20%灰份不大于0.3%0.3%0.5%0.5%0.5%0.8%12%水份3%3%3%3%3%3%3%真密度不大于2.08%2.13%2.13%粉焦量25%硅含量0.08%釩含量0.15%鐵含量0.08%附：石