石油焦

石油焦定义：石油焦（PETroleum coke）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%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（green cokes），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（sponge coke）。

第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦（needle coke）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（shot coke）。

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500℃±1℃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。

煅烧石油焦一、石油焦的性质石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。

石油焦组分是碳氢化合物，含碳90－97%，含氢 1.5－8%，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。

石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。

石油焦的产量约为原料油的25-30%。

其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤。

二、石油焦的质量标准延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦，也称普通焦，目前还没有相应的国家标准。

现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SH0527－92 生产（详见附表）。

该标准主要根据石油焦硫含量分类，其中一级品、1 号焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝业作铝用碳素；2 号焦用作炼铝工业中电解槽 (炉 )所用的电极糊和生产电极，3 号焦用作生产碳化硅 (研磨材料 )及碳化钙 (电石)，以及其它碳素制品，亦用于制造炼铝电解槽的阳极底块及用于高炉碳素衬砖或炉底构筑。

三、石油焦的主要用途石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。

根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦4种：（1）针状焦，具有明显的针状结构和纤维纹理，主要用作炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。

由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质量指标要求，所以对针状焦的生产工艺和原料都有特殊的要求。

（2）海绵焦，化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及炭素行业。

（3）弹丸焦或球状焦：形状呈圆球形，直径0.6-30mm，一般是由高硫、高沥青质渣油生产，只能用作发电、水泥等工业燃料。

（4）粉焦：经流态化焦化工艺生产，其颗粒细（直径0.1-0.4mm），挥发分高，热胀系数高，不能直接用于电极制备和炭素行业。

根据硫含量的不同，可分为高硫焦（硫含量3%以上）和低硫焦（硫含量3%以下）。

低硫焦可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。

其中高品质的低硫焦（硫含量小于0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂。

一般品质的低硫焦（硫含量小于1.5%）常用于生产预焙阳极。

而低品质石油焦主要用于冶炼工业硅和生产阳极糊。

高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂的燃料。

煅烧石油焦（Calcined Petroleum Coke）：在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。

煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。

这样可减少石油焦再制品的氢含量，使使油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。

煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。

生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。

也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等。

开征燃油税后，每吨渣油加收800的税，所以现在地炼基本都是亏损的，好多都停产了石油炼制过程－石油焦化石油炼制过程之一，是在加热和长反应时间的条件下，使渣油发生深度裂化反应，转化为气体、汽油、柴油、重质馏分油（见重质油）和石油焦的过程。

与热裂化的主要区别是原料转化深度不同，石油焦化原料几乎全部转化，且生成大量焦炭。

原料来源于原油蒸馏所产的渣油或溶剂脱沥青所产的石油沥青，也可以用热裂化渣油或烃类裂解的焦油。

原料含硫量对石油焦质量影响很大。

所产汽油、柴油很不稳定，并且含杂质多，必须进一步精制（见石油产品精制）；焦化重质馏分油常作为催化裂化或热裂化原料。

沿革早期的焦化工业装置为釜式焦化和平炉焦化。

原料进入焦化釜或平炉后，在设备外部加热，现已淘汰。

20世纪30年代开发了延迟焦化技术，50年代又开发了流化焦化技术,都使石油焦化的供热条件有很大改进(前者用管式加热炉供热,后者由燃烧一部分焦炭供热)。

延迟焦化采用水力除焦，可显著提高装置的效率，目前应用最广泛。

70年代末，将流化焦化和焦炭气化结合而构成的灵活焦化，目前也有一定应用。

中国于40年代建成釜式焦化装置。

50年代试验成功在焦化釜中通入少量空气，在设备内部燃烧供热的氧化焦化技术。

60年代中期建成延迟焦化装置，以后又在延迟焦化装置中生产出晶形焦（见石油焦）。

80年代中国各炼油厂均采用延迟焦化技术。

延迟焦化用加热炉将原料加热到反应温度，并在高流速、短停留时间的条件下，使原料只发生少量反应，就迅速离开加热炉进入焦炭塔进行裂化和缩合生焦反应。

它是目前世界上渣油深度加工（见石油炼制过程）的主要方法，占石油焦化总处理能力的四分之三。

根据不同原料和操作条件，可以调节各种产品的产率：多产汽油、柴油，或多产裂化原料重质馏分油，或多产焦炭。

生成的焦化气是炼厂气来源之一。

延迟焦化为半连续操作。

当一台焦炭塔内的焦炭累积到一定高度后(约需24h),切换到另一台焦炭塔继续进行焦化。

充满焦的焦炭塔在用水蒸气吹扫和水冷后,用水力除焦设备除去塔内焦炭,然后又切换成为焦化操作。

延迟焦化的主要操作条件为：加热炉出口温度495～505℃,焦炭塔压力0.18～0.28MPa（表压）,分馏塔底温度不大于400℃。

水力除焦设备分有井架式、半井架式和无井架式等多种。

一般采用有井架式除焦设备。

加热炉有立式炉和无焰燃烧炉两种炉型。

无焰燃烧炉的辐射室炉管排在炉膛中间，燃烧器（又称火嘴）排在两边；气体燃料通过无焰燃烧器喷入，形成极短的无焰燃烧火焰，使炉管双面均匀受热，尽可能减少渣油原料在炉管内壁因过热而结焦。

流化焦化原料送入流化床反应器，反应器内为流化状态的高温焦炭粉粒，用油气和水蒸气保持粉粒流化，原料在焦粒表面发生焦化反应，生成的焦炭附着在焦粒上。

反应产品油气经旋风分离器分去焦粒后送入分馏塔。

在反应过程中不断引出焦炭粉粒送入烧焦器，用空气烧去部分焦粒，再循环回反应器，提供焦化反应所需热量，过多的焦炭粉粒则从系统中排出。

灵活焦化是在流化焦化装置的基础上，组合一套焦炭气化设备（一段或两段焦炭气化），将流化焦化产生的焦炭转化为燃料气（和合成气）的过程。

焦炭在流化焦化反应器中生成后，进入加热器加热，然后一部分回到反应器，一部分去气化。

焦炭气化分为气化和水煤气化两段，第一段气化用空气烧焦,以供应加热器和水煤气反应所需热量,并产生低热值气体;第二段气化用水蒸气生产合成气（H2+CO）。

灵活焦化原料的适应性大，可以加工各种高硫、高金属、高残碳的重质油料，并能使约99％的进料转化为气体、汽油、中间馏分油和重质馏分油,其余1％为石油焦。

一、石油焦用途及延迟焦化装置工艺路线的选择伍宏青（中国石化股份公司九江分公司信息中心，332004 ）摘要石油焦可用作燃料或冶炼厂制作电极的原料，全球的石油焦产量近70Mt、价格随着质量的不同而差异很大。

我国目前的石油焦产品大都还是价格低廉的初级产品，为此提出石油焦产品应进行增值加工，延迟焦化装置应采用生产低硫石油焦和针状石油焦产品的生产方案。

关键词：石油焦市场延迟焦化1 石油焦用途石油焦可以用于不同工业，用于电厂和水泥厂作燃料的石油焦，需要高的热值及良好的研磨性；用于铝厂和钢铁厂或碳素厂作为原料的石油焦，无论是作为阳极糊和人造石墨电极的原料或是作为生产碳化物的原料均需要控制其含硫量和挥发分，对于制作电极原料的石油焦还应对金属含量加以控制。

1．1石油焦用作电厂CFB锅炉的燃料为配合进口含硫原油加工及油品质量升级，需要在沿海及沿江企业新增或扩建一批延迟焦化装置，预计石油焦的产量可达3600kt。

要消化这些含硫高、价格低廉的石油焦，可以采用先进的循环流化床技术，配套建设一批以石油焦为原料的CFB锅炉，为炼厂提供低成本的蒸汽、电、氢气。

这是一举三得的事，既消化了价格低廉的高硫石油焦，又满足了企业新增项目的用汽、用电需求，还可以替代部分现有烧油锅炉，节约出宝贵的重油资源。

武汉石油化工厂2000年新建一台75t/h烧石油焦的循环床锅炉，能在燃烧过程中用石灰石作床料实现炉内脱硫，同时降低NOx的排放量，锅炉燃烧效率可达95%～99%。

镇海石化大量加工国外含硫原油，每年生产几十万吨高硫石油焦，由于石油焦中硫含量高，处理比较困难，利用价值不大。

1999年，采用CFB锅炉技术将高含硫石油焦用于发电，每度电成本仅为0.18元，而渣油发电成本高达0.58元，2000年消化石油焦240kt。

上海石化正进行热电总厂的扩建，采用CFB锅炉，每年可以处理280kt高含硫石油焦。

另外，工业硅生产也用高硫焦，消耗量为300kg/t工业硅。

1．2石油焦用作冶炼厂阳极糊和石墨电极的原料含硫量低的石油焦，可以用于冶炼厂作为制作电极的原料。

碳素厂使用石油焦，生产供铝厂使用的阳极糊，生产供钢铁厂使用的石墨电极。

石油焦的硫含量影响到焦的使用和用焦制成炭素制品的质量。

特别在制造石墨电极中硫含量是一项较为重要的指标，硫含量过高会直接影响到石墨电极的质量，也会影响到炼钢的质量。