石油焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

石油焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)石油焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)石油焦是由延遲焦化裝置生產(chǎn)的黑色固體或粉末。根據(jù)石油焦的結(jié)構(gòu)和外觀，又分為針狀焦、海綿焦和彈丸焦。針狀焦具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，對生產(chǎn)工藝和原料都有特殊要求，主要用于生產(chǎn)電爐煉鋼的高功率石墨電極。海綿焦化學(xué)反應(yīng)性高、雜質(zhì)含量低，主要用于煉鋁工業(yè)以及炭素行業(yè)。彈丸焦一般是由高硫、高瀝青質(zhì)的渣油生產(chǎn)，只能作為燃料用于發(fā)電、水泥等工業(yè)。隨著原油變重、重質(zhì)燃料油市場縮小以及環(huán)保對汽油、柴油質(zhì)量要求的提高，焦化已成為重要的渣油加工手段，隨之而來的是越來越多的石油焦投放到市萬噸/年，生產(chǎn)延遲石油焦500多萬噸，石油焦質(zhì)量和市場的波動(dòng)將直接影響石化企業(yè)的效益及經(jīng)營策略。我國加入WTO后受經(jīng)濟(jì)全球化的影響，國際石油焦市場的變化也會直接影響國內(nèi)石油焦市場。分析石油焦生產(chǎn)與市場需求的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為企業(yè)延遲焦化生產(chǎn)及石油焦質(zhì)量控制，預(yù)測石油焦市場風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依石油焦生產(chǎn)的技術(shù)革新就從未停止過，除焦系統(tǒng)對環(huán)境的污染得到了較大的改善。延遲焦化工藝由于技術(shù)成熟、重油轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)已被許多煉油企業(yè)廣泛用于重油深加工。2002年世界延遲焦化能力已達(dá)到億噸/年(如表1所示)。延遲力最大，占世界總能力的60%以上。按石油焦產(chǎn)率30%計(jì)算，每年世界延遲石油表1世界延遲焦化加工能力統(tǒng)計(jì)地區(qū)美國加拿大拉美/加勒比地區(qū)獨(dú)聯(lián)體/中東歐亞太合計(jì)延遲焦化能力9090433(萬噸/年)92614339534433增加量0098~02的增加量0隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，中國煉油工業(yè)面臨提高化技術(shù)提高原油加工深度和輕質(zhì)油收率，新建延遲焦化裝置(詳見表2)16套，年份焦化加工能力石油焦產(chǎn)量1990791199513482401999206339220022354502石油焦應(yīng)用上石油焦最大用戶是水泥工業(yè)，其消耗量約占石油焦市場份額的40%；其次是石油焦煅燒后用來生產(chǎn)煉鋁用預(yù)焙陽極或煉鋼用石墨電極，有22%的石油焦進(jìn)行煅燒。石油焦作為燃料發(fā)電、供熱也被廣泛使用，特別是循環(huán)流化床鍋爐(CFB)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，可以有效減少高硫石油焦燃燒后SOx排放對環(huán)境的污染，但CFB鍋爐投資比較大。煉鋼工業(yè)使用石油焦作為鋼鐵的增炭劑，這部分用量遠(yuǎn)沒有生產(chǎn)石墨電極的用量大;還有部分石油焦用于二氧化鈦以及聚碳酯生產(chǎn)等化工表3世界石油焦使用概況*用途用量/萬噸市場份額/%水泥工業(yè)192040煅燒焦(生產(chǎn)陽極糊或電煉鋼(煉鋼用增炭劑)燃料供熱71其它合計(jì)4800*中國和前蘇聯(lián)未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)萬噸，占石油焦總消費(fèi)量的2/3，隨著煉鋁行業(yè)的迅速發(fā)展，煉鋁用石油焦市場會進(jìn)一步擴(kuò)大；生產(chǎn)電爐煉鋼用石墨電極以及煉鋼用的增炭劑消耗石油焦46萬噸，占石油焦市場的14%左右；燃料用焦主要是部分企業(yè)用高硫石油焦(煤)代替重油發(fā)電以及生產(chǎn)合成氣，隨著高硫焦產(chǎn)量的不斷增加，這部分市場也將會進(jìn)消耗行業(yè)實(shí)際消費(fèi)量煉鋁煉鋼燃料及其它我國石油焦消費(fèi)狀況所占比例/%3石油焦質(zhì)量及要求石油焦質(zhì)量現(xiàn)狀為考察石油焦質(zhì)量現(xiàn)狀，分別從國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)采集了15個(gè)焦炭樣品，海關(guān)采集7個(gè)具有代表性的進(jìn)口石油焦樣品。所有樣品均為普通煅燒前石油焦，對這些樣品進(jìn)行了全面質(zhì)量檢驗(yàn)，分析結(jié)果歸納見表5。國產(chǎn)石油焦揮發(fā)分的平均值與進(jìn)口石油焦相當(dāng)，但波動(dòng)幅度較大。部分企業(yè)的揮發(fā)分太高，首先影響石油焦質(zhì)量和使用，其次降低石油焦揮發(fā)分含量有助于提高焦化液收和經(jīng)濟(jì)效益。揮發(fā)分實(shí)際上是大的碳?xì)浞肿訙粼谑徒怪行纬傻?，石油焦揮發(fā)分大于12%的企業(yè)應(yīng)充分重視，通過采取升高焦化溫度以及其它技術(shù)措施將石油焦的揮發(fā)分降下來。石油焦的灰分主要由石油渣油中的金屬氧化物及鹽類在焦炭中濃縮形成的。由于國內(nèi)原油的重金屬含量普遍低于進(jìn)口原油，所以國內(nèi)石油焦灰分含量較低，平均值為%遠(yuǎn)低于進(jìn)口石油焦的平均灰分%，最大只有%。國內(nèi)石油焦的水分平均值為%，遠(yuǎn)高于進(jìn)口石油焦的水分。這完全可以通過石油焦儲運(yùn)技術(shù)和管理的改進(jìn)將水分維持在8%以下，減少用戶運(yùn)輸成本和運(yùn)輸過程滲水對環(huán)境的污染。國內(nèi)石油焦的抗磨指數(shù)平均值為，大于進(jìn)口石油焦，說明我國石油焦比較表5國產(chǎn)與進(jìn)口石油焦分析結(jié)果國產(chǎn)進(jìn)口焦炭來源最高最低平均最高最低平均揮發(fā)分/w%灰分/w%水分/w%872487248266852980898453828284538282w(C)/μw(H)/μw(S)/μw(N)/μ8w(Al8ww(Ca)/μw(Cu)/μw(Fe)/μw(Mg)/μw(Na)/μw(Ni)/μw(Pb)/μw(V)/μ48461國產(chǎn)石油焦的熱值普遍高于進(jìn)口石油焦，這是因?yàn)閲a(chǎn)石油焦碳?xì)浜恐蜑?，高于進(jìn)口石油焦，而雜原子含量較低。硫是影響石油焦質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一，由于石油焦中硫在石油焦使用過程中都會氧化轉(zhuǎn)化為SOx，造成環(huán)境污染。國產(chǎn)石油焦硫含量平均值為%遠(yuǎn)低于進(jìn)口石油焦；但部分加工進(jìn)口高硫原油的企業(yè)，石油焦硫含量最高達(dá)%。進(jìn)口石油焦硫含量普遍較高，最高達(dá)8%，在使用過程中必須注意硫?qū)Νh(huán)境的污染問題。我國石油焦的氮含量普遍高于進(jìn)口石油焦，但氮對石油焦的使用影響不大。在煉鋁工業(yè)中，焦中的金屬會最終轉(zhuǎn)移到鋁產(chǎn)品中，由于炭陽極會在煉鋁工業(yè)中消耗掉。碳素材料中大多金屬雜質(zhì)對其氧化反應(yīng)有催化作用，多種金屬的協(xié)同催化作用(如V+Na，V+Fe+Cu)將遠(yuǎn)大于單種金屬的影響。雜質(zhì)的催化作用將直接提高陽極炭耗，所以煉鋁用石油焦對金屬含量提出了明確的要求(1，2)。本次對石油焦中關(guān)鍵金屬組分進(jìn)行了檢測分析。近年來，部分企業(yè)將催化油漿摻入焦化原料中，使催化劑粉末進(jìn)入焦炭中，造成鋁含量偏高。由于我國部分重質(zhì)含酸原油含有一定量的鈣，很難在脫鹽過程中除去，最后累積在石油焦中，造成石油焦鈣含量偏高。國內(nèi)石油焦的鈉含量也普遍高于進(jìn)口石油焦，反映了國內(nèi)在原油脫鹽脫水方面有待改進(jìn)。由于加工進(jìn)口油以及高金屬含量的劣質(zhì)渣油越來越多，石油焦中鎳和釩的含量越來越高，鎳含量已接近進(jìn)口石油焦水平，國產(chǎn)石油焦在關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)如硫、灰分和金屬含量等均優(yōu)于進(jìn)口石油焦，總體質(zhì)量較好；但揮發(fā)分、水分等指標(biāo)有待進(jìn)一步改善。各行業(yè)石油焦質(zhì)量要求及問題國內(nèi)石油焦質(zhì)量普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是SH0527-92。該標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)石油焦的B焦質(zhì)量也提出了具體要求。煉鋼行業(yè)專家提出制備石墨電極用石油焦標(biāo)準(zhǔn)(見表6(1))中與現(xiàn)行的SH/T0527標(biāo)準(zhǔn)相比增加了熱膨脹系數(shù)、粉焦含量等指標(biāo)。硫含量要求不大于%，這一標(biāo)準(zhǔn)是早期針對大慶石油焦提出的，目前這類石油焦生產(chǎn)量很少。部分冶金企業(yè)反映國內(nèi)供應(yīng)的石油焦中金屬含量過高主要是鎳、釩，已影響到企業(yè)的生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量，但未提出具體指標(biāo)要求。表6冶金部專家建議石油焦質(zhì)量指標(biāo)高功率用途石墨電極CTE/≯普通石墨電極≯鋁用實(shí)驗(yàn)方法炭素制品GB3074-82灰分/灰分/w%硫分/w%粉焦量/w%GB3074-82GB3074-82≯≯我國石油焦的最大用戶是煉鋁工業(yè)。鋁是由Al2O3經(jīng)過電解還原生產(chǎn)，由石油焦制備的預(yù)焙陽極作為煉鋁過程的還原劑，其化學(xué)反應(yīng)式如下：生產(chǎn)一噸電解鋁，化學(xué)反應(yīng)過程的理論炭陽極消耗是363公斤；在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于CO的產(chǎn)生以及炭和空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，實(shí)際炭耗量約450~500公斤/噸鋁，煉鋁陽極的質(zhì)量直接決定電解鋁的質(zhì)量和成本。世界煉鋁工業(yè)對石煉鋁工業(yè)除對石油焦灰分、揮發(fā)分、硫含量等質(zhì)量指標(biāo)有一定要求外，一些對煉鋁工業(yè)影響比較大的質(zhì)量指標(biāo)也提出了明確要求：如各種金屬含量、顆粒度、空氣、二氧化碳反應(yīng)性等都制定了相應(yīng)質(zhì)量控制指標(biāo)。我國大部分石油焦都可滿足以上指標(biāo)要求，并具有硫和金屬含量低的優(yōu)勢；石油焦生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與煉鋁及炭素企業(yè)共同制定煉鋁專用料石油焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，限制劣質(zhì)石油焦的進(jìn)口。部分加工進(jìn)口高硫油和塔河油的企業(yè)，硫含量和金屬難以滿足以上要求。許多石油焦用戶提出定點(diǎn)、定質(zhì)、定量生產(chǎn)采購，減少石油焦性質(zhì)不穩(wěn)定對陽極質(zhì)量的影響。各種石油焦均可作為燃料使用。對硫含量、金屬、揮發(fā)分等各種指標(biāo)沒有來越低，許多煉廠采用IGCC(IntegratedGasificationCombinedCycle)技術(shù)，利用石油焦發(fā)電并生產(chǎn)合成氣或氫氣，解決煉油企業(yè)為脫硫而氫氣不足的矛盾。目前為生產(chǎn)含硫<30μg/g汽柴油，許多研究人員將目光轉(zhuǎn)向利用石油焦制備合成氣，然后利用費(fèi)-托合成技術(shù)生產(chǎn)柴油。隨著加工原油硫含量不斷升高，高硫石油焦的利用已成為我國煉油業(yè)面臨的重大性質(zhì)水分/w%氫/w%灰分/w%揮發(fā)分/w%硫/w%釩/μ鎳/μ硅/μ鐵/μ鈣/μ鈉/μ彈丸焦含量/w%振實(shí)密度(VBD)/表觀密度(Hg)/真密度(He)/電阻率/ohm-in表7煉鋁陽極用石油焦一般質(zhì)量要求生焦8-10<<<0000000熟焦<<<<<0000000>><600oC空氣反應(yīng)性/%.min-1525oC空氣反應(yīng)性/%.min-12顆粒完整性/%粉碎因子哈德格羅夫指數(shù)(HGI)篩分累積收率/%+30mm+8mm+4mm+2mm-1mmmm4石油焦市場75-85<0．25<<32-400>>30-40市場狀況目前國內(nèi)石油焦市場總體是供貨略有不足,個(gè)別煉油廠出現(xiàn)了用戶排隊(duì)等貨的現(xiàn)象。隨著我國煉鋁工業(yè)的迅速發(fā)展，對煉鋁石油焦的需求量會進(jìn)一步增加，鑒于國內(nèi)石油焦供不應(yīng)求和價(jià)格持續(xù)走高的現(xiàn)象，用戶開始轉(zhuǎn)向使用進(jìn)口石到萬噸(其中生焦萬噸，煅燒焦萬噸)，2002年石油焦進(jìn)口量猛增到萬噸(其中生焦萬噸，煅燒焦萬噸)。算，需石油焦65萬噸；燃料用焦是部分企業(yè)使用石油焦(煤)代油(約137萬國延遲焦化發(fā)展很快，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足煉鋁工業(yè)發(fā)展對石油焦的市場需求，這塊市場的缺口可能短期內(nèi)還需要進(jìn)口部分石油焦彌補(bǔ)或采用部分等外石油焦。表8我國石油焦市場預(yù)測,萬噸消耗行業(yè)2001年2005(預(yù)測)2010(預(yù)測)實(shí)際消費(fèi)量361705900煉鋁246450580煉鋼476580燃料及其它68190240美國石油焦價(jià)格由于美國是世界上最大的石油焦生產(chǎn)國，其產(chǎn)量約占世界石油焦產(chǎn)量的60%，美國的石油焦出口價(jià)格直接決定國際石油焦價(jià)格。由圖1美國石油焦價(jià)格走勢可以看出，石油焦價(jià)格波動(dòng)范圍比較大，石油焦的價(jià)格隨煤的價(jià)格和石油焦供求關(guān)系的變化而上下波動(dòng)。以低硫(<2%)石油焦價(jià)格為例，在90~92年，其石油焦和高硫石油焦的價(jià)差相對比較穩(wěn)定。國內(nèi)石油焦價(jià)格近年來由于我國建筑、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展比較快，帶動(dòng)了有色金屬行業(yè)的迅速發(fā)展，對石油焦的需求逐年上升，各企業(yè)的石油焦銷售比較順利。煉鋁用石油焦不大，價(jià)格也有一定的上浮，根據(jù)石油焦質(zhì)量不同，2002年以后石油焦市場仍然1000元/噸左右。隨著國內(nèi)價(jià)格的不斷上漲，石油焦進(jìn)口量增長較快，由于國內(nèi)銷售價(jià)格高于我國石油焦進(jìn)出口價(jià)格，生產(chǎn)企業(yè)出口不積極也不順利，加上進(jìn)口石油焦對市場的沖擊，近期石油焦價(jià)格略有下降。5結(jié)論和建議(1)世界上延遲焦化加工能力持續(xù)增長，總量已超過億噸/年。石油焦生和煉鋁的煅燒石油焦占22%，作為燃料發(fā)電14%，煉鋼7%以及其它化工行業(yè)。石油焦的價(jià)格隨煤的價(jià)格以及供求關(guān)系的變化而上下波動(dòng)。主要用于煉鋁工業(yè)和生產(chǎn)電極，部分企業(yè)利用高硫焦替代重油造氣、發(fā)電以及127萬噸，隨著進(jìn)口石油焦增加和出口石油焦的減少，供求基本達(dá)到相對平衡，但市場前景較好。建議將硫含量<%的石油焦直接銷售給煉鋁企業(yè)，減少昂貴的(4)國產(chǎn)石油焦與進(jìn)口石油焦相比，質(zhì)量普遍較好，特別是硫、灰分、金屬等關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)口石油焦，但部分企業(yè)也存在水分、揮發(fā)分等指標(biāo)偏高的現(xiàn)象，可采取適當(dāng)技術(shù)措施進(jìn)行改進(jìn)。進(jìn)口石油焦硫含量最高達(dá)%、灰分最高達(dá)%、金屬特別是對煉鋁影響較大的鎳釩合計(jì)超過1000ppm，建議有關(guān)部門建立進(jìn)口石油焦質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，限制這種“洋垃圾”的進(jìn)口。(5)與石油焦用戶建立良好合作關(guān)系和暢通的供銷渠道降低煉廠石油焦的庫存量，提高煉廠的經(jīng)濟(jì)效益。在條件允許的情況下，組織企業(yè)按用戶要求定點(diǎn)、定質(zhì)、定量，減少石油