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石油焦用途及延迟焦化装置工艺路线选择

摘要 石油焦可用作燃料或冶炼厂制作电极原料，全球石油焦产量近70Mt、价格伴随质量不一样而差异很大。中国现在石油焦产品大全部还是价格低廉初级产品，为此提出石油焦产品应进行增值加工，延迟焦化装置应采取生产低硫石油焦和针状石油焦产品生产方案。

关键词：石油焦 市场 延迟焦化

1 石油焦用途

石油焦能够用于不一样工业，用于电厂和水泥厂作燃料石油焦，需要高热值及良好研磨性；用于铝厂和钢铁厂或碳素厂作为原料石油焦，不管是作为阳极糊和人造石墨电极原料或是作为生产碳化物原料均需要控制其含硫量和挥发分，对于制作电极原料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，估计石油焦产量可达3600kt。要消化这些含硫高、价格低廉石油焦，能够采取优异循环流化床技术，配套建设一批以石油焦为原料CFB锅炉，为炼厂提供低成本蒸汽、电、氢气。这是一举三得事，既消化了价格低廉高硫石油焦，又满足了企业新增项目标用汽、用电需求，还能够替换部分现有烧油锅炉，节省出宝珍贵油资源。武汉石油化工厂新建一台75t/h烧石油焦循环床锅炉，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，每十二个月生产几十万吨高硫石油焦，因为石油焦中硫含量高，处理比较困难，利用价值不大。1999年，采取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，消化石油焦240kt。上海石化正进行热电总厂扩建，采取CFB锅炉，每十二个月能够处理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原料　

含硫量低石油焦，能够用于冶炼厂作为制作电极原料。碳素厂使用石油焦，生产供铝厂使用阳极糊，生产供钢铁厂使用石墨电极。

石油焦硫含量影响到焦使用和用焦制成炭素制品质量。尤其在制造石墨电极中硫含量是一项较为关键指标，硫含量过高会直接影响到石墨电极质量，也会影响到炼钢质量。在500℃以上高温下，石墨电极内硫会被分解出来，过多硫使电极晶体膨胀，致使电极收缩并产生裂纹，严重可使电极报废。在生产石墨电极中，石油焦硫含量会影响电耗量，用含硫为1.0％石油焦生产电极时所用耗电量要比用含硫为0.5％石油焦每吨多耗电9％左右。石油焦在作为阳极糊原料时，其含硫量对耗电量也有显著影响。中国延迟石油焦标准SH0527－92见表1。

2． 石油焦市场

高硫石油焦关键用户是水泥厂和发电厂，低硫石油焦关键用户是炭素厂、铝厂、钢铁厂等。炼油厂延迟焦化装置生产高硫石油焦只能卖给水泥厂和发电厂作燃料，价格很低；低硫石油焦和针状焦能够直接供给炭素厂、铝厂，价格较高；假如煅烧处理后用于生产石墨电极等，则价格有很大提升。

2．1石油焦国际市场情况

全世界石油产量为3.5896Gt，石油焦产量约70Mt。全世界焦化装置加工能力在1985年就已达100Mt/ａ，占减压渣油加工总能力60％。

石油焦硫含量对其应用和价格均起到显著作用，美国将硫含量小于4％石油焦经处理后，作为生产针状焦原料，将硫含量大于4％石油焦除部分用于水泥工业外，其它出口欧洲和日本等地，美国环境保护条例对排出物进行严格控制，限制了该国很多炼油厂和发电厂燃用高含硫石油焦。在美国，延迟焦化装置生产石油焦快要65%用作燃料，其它35%经煅烧后用于生产阳极及成型石墨产品。在世界上大多数国家，高含硫石油焦还是关键用作发电厂燃料。

优质低含硫石油焦在炼钢、炼铝和炭素行业得到广泛应用，使石油焦价值增加数倍。国外有些石油企业为了生产优质石油焦，对高硫原料采取渣油加氢脱硫和延迟焦化联合工艺，对脱硫后渣油进行焦化时，液体产品可增加12％，焦炭降低65％，产品质量也可提升。

2．2石油焦中国供需及估计

2．2．1中国石油焦产量

表2是中国石油行业和石化集团企业历年石油焦产量[1]。

中国石油焦产量是逐年增加。石化集团企业石油焦产量达成3002.1 kt。

2．2．2中国石油焦进出口情况

中国石油焦1999年和进出口情况如表3。

，出口石油焦量占中国石油焦产量44.4%，价格为62美元/t，而进口石油焦价格为298美元/t。这说明中国现在出口石油焦关键是初级产品，而进口石油焦则是加工后高级产品，中国石油焦开发潜力很大。

2．2 ．3中国石油焦价格

中国石油焦市场价格，自初以来，价格逐步回升。

从现在石油焦价格来看，1#焦价格在800元/ t以上，2#和3#焦价格在500～700元/ t。而在中国低硫焦中，含硫量较高2#和3#焦占50％以上，所以，有必需采取方法使2#和3#焦产量降低，使1#石油焦产量增加。

2．2．4 中国石油焦消费及市场估计

铝厂：大铝厂有云南铝业、广西苹果铝业、贵州铝厂等，贵州铝厂月用焦量为6kt。

钢铁厂：钢铁冶炼中使用石墨电极，还使用少许石油焦作增碳剂。

碳素厂：中国最大碳素厂是上市企业吉林碳素，其年产量100 kt。江西新余钢铁厂碳素分厂使用15 kt 2#B、3#石油焦，生产了13.5 kt 阳极糊，使用5 kt 1#、2#A石油焦，生产了2.5 kt石墨电极。该厂1999年使用是锦州石化和锦西石化石油焦，锦州石化石油焦硫含量为0.45%，灰份为0.3%，质量好；使用高桥石化和杭州炼油厂石油焦。其它如长岭炼油厂和南京炼油厂石油焦硫含量分别为1.5%和1.8%～2.0%，镇海石化石油焦硫含量为0.8%～1.2%，高于2#A指标。

石油焦作为碳素厂和铝厂原料，需求很大，能够说是供不应求，前提是硫含量要低。9月，沧州炼油厂石油焦向北美四家铝厂出口了10 kt石油焦。底，锦州石化低硫焦出厂要求现金交易。所以新建延迟焦化装置时，应考虑采取低硫原料或对原料进行脱硫处理，生产低硫石油焦，打开产品销路。

3．石油焦加工工艺

石油焦和煅烧焦及石墨电极价格每吨相差数百元甚至上千元。所以，中国很多企业全部在进行石油焦增值加工工作。

3．1 生产煅后石油焦

国外石油焦煅烧过程全部在炼油厂完成,炼油厂生产出石油焦直接进入煅烧装置进行煅烧。因为中国中国炼油厂没有煅烧装置，炼油厂生产石油焦廉价出售。现在,中国石油焦及煤炭煅烧均在冶金行业进行,如碳素厂、铝厂等。

唐山市石油焦化厂以重油及各类渣油为关键原料进行深加工，产品为焦化轻油、焦化蜡油、石油焦、煅后焦等。年产石油焦14 kt，年产煅后焦15 kt。焦化轻油用于发电及陶瓷行业，焦化蜡油作为炼油厂催化原料返销给炼油厂，煅后焦是碳素制品行业不可缺乏产品，市场前景很宽广，自1999年6月份投产以来，产品快速打开了中国外市场。

镇江焦化煤气集团煅后石油焦年生产能力为180 kt。生产原料关键来自大庆油田低硫石油焦和胜利油田中硫石油焦。用煅后石油焦生产石墨化焦3 kt，生产增碳剂50 kt。

煅烧焦关键用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业、制电石等。其中应用最广泛是石墨电极。

煅烧石油焦在中国销售市场比较看好，它最大用户是炼铝工业，锻烧石油焦在国外市场销售前景也很乐观，比如，镇江碳素厂，一次就出口美国20kt煅后焦。一般石油焦和煅后焦价格每吨相差数百元，煅烧石油焦将是炼油厂提升焦化装置经济效益一项关键举措，石油焦后加工能够使石油焦得到极大增值。

3．2生产石墨电极

镇江焦化煤气企业煅后焦出口到日本，日本再石墨化后，则价格约3500元/t。所以，有必需采取增大石油焦附加值方法来增效创收，采取对石油焦进行煅烧来提升石油焦销售价格。吉林炭素厂用大庆和抚顺二厂针状焦为原料，研制了达成国外同类产品水平超高功率石墨电极。兰州炭素厂选择中国某种优质石油焦,采取大颗粒配方,加以其它工艺上方法，研制了高功率石墨电极。假如工艺控制适当，用胜利焦也能够生产石墨电极。高硫石油焦会造成石墨电极龟裂，不宜做石墨电极。

3．3生产活性炭

活性炭是一个优良吸附剂，石油焦制备活性炭产率可达78%，石油焦按550元/t计，生产一吨活性炭仅需704元。以年生产规模1k计，粉末活性炭总产值394.6万元，税后利润92.7万元；以1kt计,颗粒活性炭总产值526.2万元，税后利润122.7万元。建1kt/a石油焦粉末或颗粒活性炭厂，十二个月可建成投产，其投资分别为172.5万元和230万元。

4．石油焦生产工艺

石油焦是炼油厂延迟焦化装置在生产轻质油品时副产物。延迟焦化是最根本脱碳工艺，它进料是100%减压渣油，能够取得40%～50%轻质石油产品和25%～30%蜡油，重油轻质化程度最高。中国原油沥青质和金属含量较低，多数原油含硫不高，渣油氢碳比较高，尤其适于延迟焦化工艺。

九江分企业加工原油3300kt，按重油催化裂化装置加工减压蜡油和25%减压渣油二次加工工艺测算，商品渣油量达600kt。所以，该企业"十五"期间拟建设一套1000kt/a延迟焦化装置。按以鲁宁管输渣油作原料，焦炭产率22.8%来测算，延迟焦化装置石油焦产量约140kt。

4.1重油催化裂化／延迟焦化双向组合工艺

伴随原油资源利用程度不停加深和市场对轻质油品需求量不停增加，重质油品轻质化成为当今炼油工业关键加工工艺。石家庄炼油厂[2]采取了重油催化裂化／延迟焦化双向组合工艺，在合理匹配加工量情况下，全厂可使原油全部转化，不出渣油产品。

4.2减压渣油掺合油浆生产优质焦

减压渣油中芳烃含量较低，所以在焦化过程中，热转化温度较低，中间相出现得较早，热裂化转化温度范围宽，不易形成各自向异性中间相小球，且油品在炉管内易于结焦，对装置长周期运行不利。掺入催化裂化油浆后能够提升原料芳烃含量，改善成焦中间相结构，利于优质焦生成。

乌鲁木齐石化总厂炼油厂[3]于1991年12月进行了优质焦生产工业放大试验。试验采取克拉玛依管输原油减压渣油，10%～20%催化裂化油浆由催化裂化装置直接掺入减压渣油中，油浆中固体含量为2.4ｇ/Ｌ。产品外层表面有显著纤维结构，长宽比大，纹理清楚，已出现针状焦雏形。产品为2#B，影响产品质量关键指标是灰分。

长岭炼油化工企业自1995年10月掺炼催化油浆，1998年8月全炼催化油浆。结果表明,焦化原料中掺入催化油浆能降低焦碳产率增加液体产率,而且有利于装置安全生产及长周期运行。

4.3同时生产两种规格焦炭延迟焦化工艺

石油化工科学研究院开发这种在现有延迟焦化装置上可大量生产焦化汽油、柴油，优质石油焦（制造超高功率电极用石油针状焦）和以提升液体产物收率、增加装置处理能力为目标新工艺，使延迟焦化生产工艺在炼油中含有更大适应性。当原料油性质、操作条件及加工步骤不一样时，烃类在高温下反应也是不一样，故可依据生产要求，改变其中一项或二项就能实现在现有延迟焦化装置上大量生产轻质油；生产针状焦；增加液体馏分收率；扩大装置处理量；改善催化裂化原料及焦炭质量，达成提升炼油厂经济效益目标。

4.4九江分企业延迟焦化石油焦性能估计和生产工艺选择

减压渣油原料进入焦炭硫分布率即和原料生焦率相关，也和焦化原料类型或原料硫类型亲密相关；延迟焦化过程硫分布还和焦化反应操作条件和循环比亲密相关。

九江分企业关键加工鲁宁管输原油属于低硫原油，其减压渣油硫含量为1.46%～1.47%，密度为0.9817～0.9878g/cm3,残炭值为8.73%～8.85%,铁含量为15×10-6、镍含量为28×10-6、钒含量为7×10-6，若按正常延迟焦化生产操作条件估计，延迟焦化装置生产产品应为2#～3#石油焦。

从九江分企业管输油催化裂化油浆部分关键性质来看（密度1.0025～1.0315g/cm3,硫含量为0.85%～1.27%，残炭值为10.25%～18.13%,重金属含量为镍21×10-6、钒4×10-6，固体含量4.0%），假如将固体含量降下来，则用此原料经延迟焦化装置生产针状石油焦是可行。我们能够考虑用经过过滤催化油浆来作延迟焦化原料，采取变温操作，采取较大循环比和较长换塔周期，在延迟焦化装置上生产出针状焦。

假如在减压渣油中掺合部分油浆则可生产优质石油焦；也能够考虑采取同时生产两种规格焦炭延迟焦化工艺。

除了鲁宁管输原油以外，九江分企业还加工部分中东高含硫原油，和部分南海、东南亚低硫原油。为了生产低硫石油焦，我们能够采取将中东高含硫原油渣油单独存放加工方法来控制延迟焦化装置进料硫含量，因为延迟焦化装置是两釜切换操作，所以，能够将中东高含硫原油渣油单独生产高硫石油焦，其它渣油均能够生产低硫石油焦。

九江分企业在延迟焦化装置满负荷生产（化肥原料煤代油后，替出渣油进延迟焦化装置）时，估计可产出石油焦约200kt。在装置生产早期，能够考虑将石油焦就近提供给九江发电厂作锅炉燃料，或提供给江西远东水泥企业（瑞昌）作燃料，无须建以石油焦为原料CFB锅炉。在努力打开产品销路同时，能够进行石油焦增值利用，如生产煅烧焦、石墨电极、活性炭等。这些产品全部需要低硫石油焦为原料，延迟焦化装置产品方案应优先考虑生产低硫石油焦。

5．结论

现在中国石油焦市场情况是，高硫石油焦产品过剩，关键是用作燃料；低硫石油焦产品关键是用于冶金和出口；高级石油焦产品则需要进口。所以，作为九江分企业延迟焦化装置，其产品方案应优先考虑生产低硫石油焦，而且对低硫石油焦进行增值加工以生产高级石油焦产品。