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 常识知识
 
相关术语:
    HGI是指煤的哈德格罗夫(简称哈氏)可磨性指数(Hardgrove Grindability Index):通过比较煤标准来测定相对容易磨成粉末的煅后石油焦。HGIzhi值越高,煅后石油焦就越容易研磨。
    煤的灰分(Ash):是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧,煤中矿物质(除水分外所有的无机质)在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物,所以确切地说,灰分应称为灰分产率。
出口石油焦规格指标
项目 指标 试验方法
GB/T ASTM
硫分 0.5%以下 387 D1552
灰分 1.0%以下 SH/T0029 D4422
挥发分 10-15% SH/T0026 D4421
水分 8%以下(如超过8%,扣除超出部分计重量) SH/T0032 D4931
石油焦质量规格及试验方法
项目 质量指标 试验方法
一级品 合格品
1A 1B 2A 2B 3A 3B
硫含量,% 不大于 0.5 0.5 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 GB/T387
挥发分,% 不大于 12 12 14 17 18 20 SH/T0026
灰分,% 不大于 0.3 0.3 0.5 0.8 1.2 SH/T0029
水分 不大于 3 SH/T0032
真密度,g/cm3 2.08~2.13 报告 - SH/T0033
粉焦量(块粒8mm以下),% 不大于 25 - 附录A
硅含量,% 不大于 0.08 - SH/T0058
钒含量,% 不大于 0.015 - SH/T0058
铁含量,% 不大于 0.08 - SH/T0058
 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。
 针状焦
    定义:
    针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种,其外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体,其结构具有明显流动纹理,孔大而少且略呈椭圆形,颗粒有较大的长宽比,有如纤维状或针状的纹理走向,摸之有润滑感,是生产超高功率电极、特种炭素材料、炭纤维及其复合材料等高端炭素制品的原料。根据生产原料的不同,针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦两种。以石油渣油为原料生产的针状焦为油系针状焦;以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。
    用途:
    针状焦是制造高功率和超高功率电极的优质材料,用针状焦制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。
    目前生产的针状焦根据使用的原料可分为石油系和煤系两类。石油系以美国为代表,煤系则以日本为代表。日本的三菱化成和新日化公司的生产装置于20世纪70年代末和80年代初投产。美国大湖炭素公司却在1950年首先开发成功。1964年美国联合碳化物公司成功地以针状焦为原料制造出超高功率电极。据最新统计,国内高功率和超高功率电极的需求量为6~10万t/a,相应的针状焦需要量为6~12万t/a。目前,因进口的针状焦数量有限,锦州石化公司的产量也只有3万t/a。因此国内超高功率电极的产量只好由针状焦的数量来决定。
 石油焦干粉喷吹系统
    石油焦干粉燃烧系统由储粉罐、流态喷吹罐、供气管路、控制装置、燃烧器等单元组成。
    储粉系统由储粉罐和仓顶放散器及松料装置组成。储粉罐是喷吹系统中的重要设备,设计时需考虑石油焦干粉全窑使用的用量,根据地区不同,储罐设有保温或加热装置。
    喷吹设备为输送耐磨性好,压力稳定,调节性强,工作可靠,维修简便的流态喷吹罐及超稀相输送器。
    可根据窑炉产量及输粉量不同进行设计。一般一个小炉两套系统,互相独立,根据DCS发出的换炉开关信号自动切换。在输气管网上布置有压力检测和流量控制等元件,能保证焦干粉的精确计量和顺利输送。根据焦干粉燃料的特性,炉前喷吹系统中设计了喷前清扫、喷后清扫等装置,保证了管网系统的稳定、长期运转;
    供粉管路针对焦干粉在换火期间滞流后的重新流动及检修需要,在阀门及管径选择时进行了合理配置;
    燃烧器是焦干粉能否充分燃烧的关键设备,需使用特制的焦干粉喷枪。焦干粉喷枪的火焰长度、用气量、覆盖面积、燃烧效率、更换方便是选用时必须考虑和兼顾的几方面;
    玻璃熔窑小炉下空间狭小,温度高,对焦干粉供粉支管及燃烧器布置有一定的困难。设计时考虑了熔窑池壁贴砖、更换喷嘴砖等热修操作的需要。通过对工人操作无影响;
    控制系统采用了手动和自动二套控制单元,正常生产时可通过主控室计算机自动完成燃烧系统的流量控制、压力调节、换火等各项操作。当需要个别调整或调试时可切换至手动单元进行操作。减轻了操作人员的劳动强度,保证了系统运行的稳定性。
 石油焦用作燃料时与重油的比较
 
    热值比较:
    石油焦粉热值约8500~8600kcal/kg,重油热值约9500~9600kcal/kg,燃烧1.05~1.10吨石油焦粉与燃烧一吨重油热值相当。通过实验,石油焦粉燃烧时火焰温度可稳定在1670~1710℃之间,完全满足玻璃熔化要求。
    成份比较:
    石油焦各项成份指标与重油类似,石油焦粉燃烧时与重油燃烧火焰长度,扩散面,火焰形状等优于重油或类似,因石油焦燃料特性,火根温度较比重油低。减轻了碹脚部位的烧蚀,因此使用石油焦粉作为玻璃熔窑燃料不会对熔窑造成异常烧蚀。
    燃烧产生水份含量比较:
    重油元素组成:碳=86.4%;氢=12.7%;每吨重油含氢=127公斤,可生成1143公斤水。石油焦粉替代1吨重油时,其物理化合成水份约1030公斤,等热值水焦浆生成水份比重油略少或接近。石油焦粉在雾化燃烧过程中水分呈微料状,高温下迅速气化并随烟气排放,不会对熔窑耐火材料形成异常侵蚀。
    燃烧需氧量比较:
    重油含碳=86.4%,含氢=12.7%,燃烧1吨重油需氧3320公斤。石油焦粉含碳95.9%,含氢3.8%,石油焦粉替代1吨重油时氧气3317公斤。两者氧气量很接近, 需要助燃风量相同,产生的废气量接近。石油焦由于产家和牌号等级的不同,如含硫量,含水量,灰分,热值等理化指标略有差异,所产生的废气量略有改变,对窑炉燃烧工况无不利影响。
     石油焦粉燃烧与重油燃烧之间的节能比较
     ☆ 一条以重油为燃料的500t/d浮法玻璃生产线燃料消耗
     重油全年消耗量约32000吨/年
     重油市场价大约4500元/吨(为湖南地区2010年4月单价)
     重油年消耗费用为32000吨/年×4500元/吨=14400万元/年
     重油系统设备年利用8760小时
     重油系统设备功率为35千瓦/小时(电价约0.8元/千瓦)
     重油系统设备电耗费用为8760小时×35千瓦/小时×0.8元/千瓦≈25万元
     重油系统全年总消耗费用:重油14400万元+电耗25万元≈14425万元/年
     ☆ 一条以石油焦粉为燃料的500t/d浮法玻璃生产线消耗
     成品石油焦粉全年消耗量约32000吨/年×1.10焦粉比值≈35200吨/年
     成品石油焦粉市场价大约2550元/吨(为湖南地区2010年4月单价)
     成品石油焦粉全年消耗费用为35200吨/年×2550元/吨=8976万元/年
     石油焦粉系统设备年利用8760小时
     石油焦粉系统设备功率为195千瓦/小时(电价约0.8元/千瓦)
     石油焦粉系统设备电耗费用为8760小时×195千瓦/小时×0.8元/千瓦≈137万元
     石油焦粉系统全年总消耗费用:石油焦粉8976万元+电耗137万元≈9113万元