石油焦的理化性质.doc

石油焦的理化性质石油焦是渣油延迟焦化的副产物,而高温气化则是实现其高效、清洁利用的有效方法。然而,石油焦的气化活性很低,这制约了石油焦用做大规模高效气化原料的可行性。因此,研究石油焦的理化性质及其气化反应特性以寻找制约其气化活性的关键因素显的尤为重要。催化气化技术可有效改善石油焦的气化反应活性以实现其高效利用,而建立一个准确、普适性的催化气化反应动力学模型对于解决石油焦催化气化的现实性问题,如气化炉的设计和优化,具有极其重要的意义。本文的主要研究内容和结果如下： 在热解温度为350-500范围内,以减压渣油、煤沥青和生物质沥青为原料分别制备了三类液相炭化焦,并对三类液相炭化焦的理化性质和气化反应特性进行了研究,在此基础上进一步考察了三类液相炭化焦在高温煅烧过程中理化性质和气化反应特性的演变规律。结果表明：液相炭化焦中可溶有机质的含量高达14.1266.69%,经CS2处理后,液相炭化焦碳微晶结构的变化很小,而BET比表面积和孔体积均大幅增加,从而导致其气化反应活性的大幅提高；液相炭化焦中存在的大量小分子有机物质是制约其气化反应活性的一个重要因素；三种液相炭化焦经高温煅烧后的碳微晶结构的有序化程度存在如下关系,即煤沥青焦石油焦生物质沥青焦,而三者的气化反应活性则完全相反。 以五种煤气化灰渣为研究对象,对其物相组成、表面形态和粒度分布等理化性质进行了分析表征,并考察了不同煤气化灰渣对石油焦/CO2和石油焦/水蒸气气化反应特性的影响。结果表明：煤气化灰渣的组成极不均匀,不同粒度气化灰渣的化学组成有很大的差异,可通过简单的筛分过程初步实现气化灰渣的分级利用；气化灰渣残炭及其原煤的快速热解焦的碳结构有序化程度存在如下关系,即DSHHZDSHFHSF-RP1400,而气化灰渣残炭的气化反应活性则要优于其原煤的快速热解焦；不同气化灰渣对石油焦/CO2气化反应促进作用的大小顺序为：SHFHSHHZGTHZBGTHZALNHZ,气化灰渣对气化反应促进作用的大小与气化灰渣中Fe2O3+CaO和Fe2O3+CaO+Na2O+K2O含量近似成线性关系。 在气化温度为8001000范围内,分别考察了气化温度、原煤掺入量以及煤种对不同煤阶原煤与石油焦共气化反应特性的影响。结果表明：随着神府煤掺入量的增加,神府煤/石油焦共气化的气体产物中H2产率以及气体产物的总产率均逐渐增加,气体产物中H2的含量逐渐从石油焦单独气化时的51.88%增加至共气化时的62.05%；不同煤阶原煤与石油焦的共其气化反应速率存在如下关系：即XLTSFGP;三种原煤/石油焦共气化过程中水煤气变换反应均未达到平衡状态,但水煤气变换反应的发生程度存在如下关系：即XLTSFGP;原煤/石油焦共气化,尤其是褐煤/石油焦共气化技术,可实现石油焦和褐煤资源的高效、清洁利用,是一条可行、具有推广前景的技术。 对石油焦在水蒸气/CO2混合气氛下的非催化和催化气化反应特性进行了研究,主要考察了气化剂组成、气化温度等参数对石油焦在水蒸气/CO2混合气氛下的气化反应活性、气体产物中H2+CO的总产率以及H2/CO比值的影响。结果表明：催化气化条件下单位质量的碳完全气化所产生的气体产物中H2+CO总产率以及H2/CO比值均大非催化气化；石油焦在水蒸气/CO2混合气氛下催化气化一步法定向调控气体产物中H2/CO比值以生产费托合成反应的原料气经初步试验表明是可行的。 考察了单种金属盐、复合金属盐以及可弃催化剂作用下石油焦/CO2的气化反应特性,并提出了一个普适性的催化气化反应动力学模型。结果表明：本文所提出的修正随机孔模型不仅能很好地解释单种金属盐的催化气化行为,而且能很好地解释复合金属盐、甚至可弃催化剂的催化气化反应行为,是一个普适性的催化气化反应动力学模型；所提出的催化气化反应动力学模型中的模型参数和值的大小可在一定烈度上表征催化剂的催化能力,具有一定的物理意义。 石油焦理化性质及用途介绍石油焦石油焦（PETroleumcoke）是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦炭的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%(WT是Weight的英文缩写就是重量百分含量的意思.5WT%相当于50000PPM(PPM是以百万计含量.)以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指标决定焦炭的化学性质。性状石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。从石油焦工场所生产的石油焦均称为生焦（greencokes），含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温煅烧，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。大部份石油焦工场所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状，此种焦又称为海绵焦（spongecoke）。第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦（needlecoke）与海绵焦比，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极。有时另一种坚硬石油焦亦会产生，称之为球状焦（shotcoke）。这种焦形如弹丸，表面积少，不易焦化，故用途不多。加工工艺石油焦是以原油经蒸馏后的重油或其它重油为原料,以高流速通过5001加热炉的炉管,使裂解和缩合反应在焦炭塔内进行,再经生焦到一定时间冷焦、除焦生产出石油焦。用途主要用于制取炭素制品，如石墨电极、阳极弧，提供炼钢、有色金属、炼铝之用；制取炭化硅制品，如各种砂轮、砂皮、砂纸等；制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品；也可做为燃料，但做燃料用时需用分级式冲击磨来进行超微粉碎，通过JZC-1250设备制成焦粉后才能进行燃烧，目前用焦粉做燃料的主要是些玻璃厂、水煤浆厂等。分类按照不同的形态分为四种:(1)针状焦:具有明显的针状结构和纤维纹理,主要作用炼钢中的高功率和超高功率石墨电极.(2)海绵焦:含硫高,含水率高,表面粗糙,价格高.(3)弹丸焦或球状焦:形状呈圆球形,直径0.630mm,因表面光滑所以含水率较低.一般是由高硫高沥青质渣油生产,只能用于发电,水泥等工业燃料.(4)粉焦:径流态化焦化工艺生产,其颗粒在(直径0.10.4mm)挥发份高热膨胀系数高,不能直接用于电极制备和碳素行业.质量标准石油焦质量标准元素一级品1A1B2A2B3A3B硫含量不大于0.5%0.5%0.8%1.0%1.5%2.0%3.0%挥发份不大于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%钒含量0.15%铁含量0.08%附：石