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普通石油焦
普通石油焦

淺析石油焦的物理化學性質

DATE:2018-07-31

針狀焦

  表征石油焦物理化學性質的指標有灰分、硫分、揮發分、真密度、孔隙率、電阻率、熱膨脹系數和機械性能等。?

  灰分

  石油焦灰分中主要元素為鐵、硅、鈣、鋁、鈉、鎂,還有少量的釩、鈦、鉻等。生產電解鋁用的陽極材料和電解氯化鈉溶液的石墨陽極時應限制石油焦中釩的含量。影響石油焦灰分大小的因素首先是原油的含鹽量和脫鹽程度,原油中的鹽分經過蒸餾或裂解加工后大部分富集在渣油里,一小部分沉積在爐管、容器、設備里,而渣油中的鹽分大部分殘留在焦炭中。石油焦的灰分還受冷卻水及卸焦用高壓水含鹽量的影響,特別是多次重復利用的冷卻水和卸焦用高壓水一般含鹽分比較高。生產出來的石油焦如堆放在露天,地面上的泥沙或刮風帶來的泥沙也會增加石油焦的灰分,生產石墨制品的石油焦灰分一般應小于0.5%,生產高純石墨所用的石油焦灰分不應大于0.15%。?

  硫分

  硫是影響石油焦質量的雜質之一,石油焦的含硫量取決于渣油的含硫量,渣油中的硫分有30%~40%殘留在石油焦中,如果含硫量較高的渣油事先加氫脫硫,減少渣油中的含硫量,由此得到的石油焦含硫量相應降低。石油焦中的硫可分為硫的有機化合物(硫醚、硫醇、磺酸等)和硫的無機化合物(硫化鐵、硫酸鹽)兩類。一般煅燒到1300℃左右脫硫效果不大,只有將煅燒溫度提高到1450℃左右才能有較明顯的脫硫效果,一部分硫化物需在石墨化的高溫下才能排出。對生產鋁電解用陽極材料及生產石墨制品而言,硫是一種有害元素,含硫量較大的石油焦生產的石墨電極在石墨化過程中產生“氣脹”現象,容易導致產品裂紋。含硫較高的石墨電極煉鋼時,噸鋼電極消耗量有所增加,中國多數產地的石油焦硫分較低,只有使用國內高硫原油或進口高硫原油的煉油廠生產的石油焦硫分較高。?

  揮發分

  石油焦揮發分的大小表明其焦化溫度的高低,釜式焦的焦化溫度較高、可達700℃左右,因此釜式焦的揮發分較低(3%~7%),而延遲焦化石油焦的焦化溫度只有500℃左右,所以揮發分高達8%~15%,延遲焦化生產的石油焦其揮發分不僅取決于焦化溫度,還和渣油通人焦化塔的裝填時間及向焦炭層吹入蒸汽的條件有關,同一塔卸出的焦炭揮發分也差別很大,如位于塔底的焦炭

  結構較致密,體積密度大,揮發分較低,而塔頂部的焦炭結構疏松,揮發分要高得多。石油焦揮發分的多少對炭素制品質量并無多大影響,但對煅燒作業有影響,高揮發分的石油焦使用一般結構的回轉窯或罐式爐煅燒都有困難,需對煅燒設備進行必要改造,才能適應煅燒高揮發分石油焦的需要。?

  密度

  石油焦在1300℃煅燒后的真密度的大小是衡量石油焦質量的主要項目,一般來講,煅燒后真密度越高,說明這種焦容易石墨化,而且石墨化后電阻率較低、熱膨脹系數較小,石油焦的體積密度表示焦炭結構的致密程度,并且與機械強度成正比。振實密度除與焦炭的體積密度有關外,還和焦炭的顆粒度有關。?

  電阻率

  未經煅燒的生焦電阻率很高,接近于絕緣體,經過煅燒后,電阻率急劇下降,石油焦的電阻率與煅燒溫度成反比,經1300℃煅燒過的石油焦電阻率降低到500μΩ?m左右。?

  熱膨脹系數

  石油焦的熱膨脹系數主要取決于渣油的性質,也即渣油中芳烴的含量和瀝青質的含量,芳烴含量高及瀝青質、膠質含量低的渣油,生產出的石油焦其熱膨脹系數較低,針狀焦就是這樣的石油焦,同樣是針狀焦,熱膨脹系數也有差別(見表1),生產大規格的超高功率石墨電極和接頭坯料應該采用熱膨脹系數較低的針狀焦。石油焦的熱膨脹系數與測試溫度有關,中國測試熱膨脹系數的標準溫度為100~600℃,測試溫度不同所得的結果不能直接比較。?????

  機械性能

  石油焦的機械性能包括“可破碎性”、脆性和磨損率等指標,石油焦的“可破碎性”及脆性在電極制造工藝中有一定的實際意義,可破碎性可以用焦炭在破碎前后的尺寸比來評價,而脆性是表示焦炭在運輸和傳送過程中發生破碎的可能性。表征石油焦磨損率的測試方法是轉鼓試驗法,原焦的磨損率與其揮發分含量成正比,與體積密度成反比,煅燒后的石油焦磨損率顯著下降。?

針狀焦

本文關鍵詞:普通石油焦 普通石油焦物理化學 普通石油焦物理化學性質

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