弹丸焦与其它石油焦微观形貌之分析对比

第24卷第6期2014年L2月广东石油化工学院学报JOURNALOFGUANGDONGUNIVERSITYOFPETROCHEMICALTECHNOLOGYVO124NO6DECEMBER20L4弹丸焦与其它石油焦微观形貌之分析对比刘武，戴咏川，梁朝林1广东石油化工学院石油加工研究所，广东茂名525000；2辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺113001摘要由于渣油劣质化和苛刻的操作条件，在生成石油焦的过程中夹杂出现弹丸焦的几率越来越大。为了更加准确地判断石油焦的种类及理化性质差异，选取典型针状焦、海绵焦、弹丸焦为研究对象，采用电镜扫描、偏光显微等方法进行特性表征，所得图像比以往文献的更加清晰可辨。微观形貌分析较外观形态等宏观性质的分析更能准确全面反映弹丸焦与其它石油焦的特性差异。将扫描电镜、偏光显微镜图片结合起来可以较为清晰地区分各种焦炭的微观外貌差异，为深入研究焦炭特别是弹丸焦的微观性质及生焦历程提供了分析判断的参考依据。关键词弹丸焦；微观形貌；偏光显微；扫描电镜中图分类号TE62432文献标识码A文章编号20952562201406000105在延迟焦化生产过程中，因渣油性质或操作条件不同，焦炭塔内会产生不同类型的石油焦产品。当渣油性质差、追求高效益而采用苛刻操作条件高炉温、低循环比、低反应压力等时，装置极易出现弹丸焦，并影响安全生产。劣质渣油生成弹丸焦的机理研究及预防对策是一个亟待研究解决的课题。工业装置出现的弹丸焦可以用肉眼定性观察分辨，但在实验室的延迟焦化小试或中试装置难以生成像工业装置那样明显的弹丸焦LI4J。目前虽有采用电镜扫描SEM和光学显微OM观察石油焦的文献报道，但主要是针对针状焦；而对于海绵焦、弹丸焦的观察鲜见报道，并且因文献中图片的清晰度不够而难以区分。本研究通过电镜扫描和偏光显微POM拍照，较好地观察到弹丸焦与针状焦、海绵焦的性质差异，为劣质渣油生成弹丸焦的机理研究提供判断依据。1石油焦的划分及宏观形貌11石油焦的种类、区分及标准石油焦是天然原油经常减压蒸馏得到的减压渣油，再经热裂解过程转化的产品，其本质是一种部分石墨化的碳素，色黑多孔，呈堆积颗粒状，不能熔融。元素组成主要为碳，间或含有少量的氢、氮、硫、氧和某些微量金属元素。石油焦通常有下列两种分类方法按加工方式可分为生焦和煅烧焦两种；按硫含量的高低可分为高硫焦硫质量分数高于4、中硫焦硫质量分数为2一4和低硫焦硫质量分数低于2。此外，在科学研究和生产过程中，按其宏观结构形态肉眼观察的不同又可将石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦。石油焦工艺的多样化致使生成的焦炭品种众多，目前还没有统一的国际标准。当前，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SH052792，按石油焦硫含量的大小来进行区分，但不能满足特定冶金行业要求。国外的分类标准与之相类似，如美国大陆通用公司的热膨胀系数标准和日本水岛的焦粒堆积密度标准等。12弹丸焦与其它石油焦宏观形貌区分对于外观差别较大的石油焦产品，外形观察是最直接、最简易的区分方法，但可信度较低。图13展收稿日期20141029；修回日期20141115基金项目国家自然科学基金资助项目21176050作者简介刘武1987一，男，河南南阳人，在读硕士研究生，主要研究方向为重质油JJNQ。通讯作者梁朝林1954一，男，广东信宜人，博士，教授，主要从事重质油加工研究。第6期刘武等弹丸焦与其它石油焦微观形貌之分析对比5由图L1可见，海绵焦的空隙中吸附有部分镶嵌状颗粒和纤维状组织颗粒，因此其纤维状组织或纹理没有针状焦那么密实有序。由于海绵焦既显示出部分的针状纹理结构，又展现出部分的颗粒状镶嵌结构特征，也就间接证明海绵焦的定义，即它是两者的混合体，是从针状焦过渡到弹丸焦之间的混合焦。从显微偏光照片看，石油焦的光学组织结构能够帮助我们辨别石油焦炭类型，依据其与生焦原料性质、生焦结构差异的对比，我们能够较准确地进行原料辨析及成焦类型预测。3结语弹丸焦宏观性质的检测比较简单，但对微观形态的认识还不足。通过选取典型针状焦、海绵焦、弹丸焦进行分析对比，证明扫描电镜及偏光显微镜是目前分析表征焦炭的微观形态较为有效的手段，可以较为清楚地判断石油焦究竟属于哪种类型。特别是采用扫描电镜及偏光显微镜相结合，所得的图像比以往的文献更加清晰可辨。因此，采取电镜扫描、偏光显微等多种分析表征手段，通过对工业装置、实验室试验装置所得各种石油焦的剖析，可以更加合理地评价弹丸焦以及其它种类的焦的结焦特性与生焦历程，从而较好地研究弹丸焦的生焦机理和寻找应对策略。参考文献1梁朝林延迟焦化装置弹丸焦的研究进展J炼油技术与工程，2012，4212152翟志清，杨志强掺炼塔河油减渣对延迟焦化装置长周期运行的影响和措施J河南化工，20O9，26751543姜伟，郑宗孝延迟焦化弹丸焦生成的原因及对策J炼油技术与工程，2008，38116184邱哲生，周永全，杜吉灿，等公司石油焦质量状况及对阳极质量的影响J云南冶金，20103976805瞿国华延迟焦化工艺与工程M北京中国石化出版社，20082232266王亚静，李瑞峰，李响延迟焦化石油焦中晶体分析C第十届中国科协年会论文集郑州第十届中国科协年会，20082932967韩利雄，严春杰，谌刚，等中原石油焦的微观形貌分析J电子显微学报，2004，2344694698李太平，王成扬针状焦技术的研究进展J炭素，2004311169张代林，曾涛，李伟锋，等煤焦显微结构特征与焦炭性质的关系J钢铁，2011，4611210林聪中国冶金百科全书M北京冶金工业出版社，1992571COMPARISONOFMICROTOPOGRAPHYONSHOTCOKEANDOTHERPETROLEUMCOKELIUWU，DAIYONGCHUAN2，LIANGCHAOLIN1C,NANGDONGUNIVERSITYOFPETROCHEMICALTECHNOLOGY，MAOMING525000，CHINA；2COLLEGEOFCHEMISTRY，CHEMICALENGINEERINGANDENVIRONMENTALENNEEFING，LIAONINGUNIVERSITYOFPETROCHEMICALTECHNOLOGY，FUSHUN113001，CHINAABSTRACTDUETOTHEINFERIORRESIDUEANDHARSHOPERATINGCONDITIONS，SHOTCOKESAPPEARFMUENTLYINTHEPROCESSOFGENERATINGPETROLEUMCOKEINORDERTOMOREACCURATELYDETERMINETHETYPEOFPETROLEUMCOKEANDITSPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIES，THETYPESOFPETROLEUMCOKEAMREVIEWED，ANDTHEDIFFERENCESBETWEENTHEPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESAREYZEDTYPICALNEEDLECOKETESTEDINJINZHOUPETROCHEMICALLABORATORY，SPONGECOKESAUDIARABIAREDUCINGSLAG，ANDTHESHOTCOKESOLUSY，CASTIUA，BASRAMIXOILREDUCINGSLAGAREANA1RZEDANDDINGLLIBYSCANNINGELECTMICMTOPOGRAPHYSEMANDPOLARIZINGOPTICALMICROSCOPEPOMANALYSISOFTHEMACROSCOPICPROPERTIESCANMOREAELYANDCOMPREHENSIVELYREFLECTTHENEEDLECOKEANDOTHERPROJECTILEFOCALFEATURESOFTHEPRODUCTTHANAPPEARANCEFORMANALYSISTHEMETHODCOMBINESSEMANDPOM，ANDITCANMORECLEARLYDISTINGUISHTHEVARIOUSCOKEMICROSTMCTURE，PROVIDINGA