Coke de pétrole : ce qu'il faut savoir

Qu'est-ce que la coke de pétrole ?

Le coke de pétrole est une matière carbonée solide, noire ou gris foncé, qui est un sous-produit du raffinage du pétrole. La composition principale du coke de pétrole est le carbone, qui a généralement une teneur élevée en carbone et des propriétés physiques et chimiques uniques, ce qui joue un rôle important dans de nombreux domaines industriels.

Comment le coke de pétrole est-il produit ?

Aperçu du processus de production

Le processus de production du coke de pétrole est relativement complexe et se déroule généralement dans des raffineries. Tout d'abord, le pétrole brut a été traité par une série de processus de distillation, de craquage et d'autres processus de traitement afin d'obtenir des composants pétroliers lourds tels que l'huile résiduelle. Ces huiles lourdes sont ensuite soumises à des réactions de cokéfaction retardée à des températures élevées (généralement entre 480 et 550) et à des pressions élevées (généralement plusieurs mégabits).

Dans ce processus, les molécules de pétrole lourd subissent des réactions de pyrolyse et de condensation pour former du coke, du pétrole et du gaz. Le pétrole et le gaz seront ensuite séparés et traités, tandis que le coke sera traité par refroidissement, découpage et autres traitements pour obtenir des produits à base de coke de pétrole.

Matières premières utilisées

Les principales matières premières utilisées dans la production de coke de pétrole sont l'huile résiduelle ou l'huile de coke dans le processus de raffinage du pétrole. L'huile résiduelle est la partie lourde du pétrole brut après de nombreuses distillations. Sa composition est complexe. Elle contient un grand nombre d'hydrocarbures polymères et une petite quantité de soufre, d'azote, de métaux et d'autres impuretés.

La teneur de ces impuretés aura un impact sur la qualité du coke de pétrole, par exemple, la teneur élevée en soufre de l'huile résiduelle peut également être plus élevée, et des problèmes environnementaux peuvent être causés dans les applications ultérieures.

Différents types de coke de pétrole

Coke de pétrole calciné

Il s'agit d'un produit obtenu en chauffant du coke de pétrole brut à haute température (généralement 1200-1350℃). Le processus de calcination permet d'éliminer les substances volatiles du coke de pétrole, d'améliorer sa teneur en carbone fixe, de réduire la résistivité et d'améliorer sa stabilité chimique et ses propriétés physiques.

Après la calcination, la densité du coke de pétrole est importante et la structure des pores est plus stable. Ses spécifications varient en fonction des exigences des différentes applications, et le prix varie en fonction de la qualité, des spécifications et d'autres facteurs.

Coke de pétrole graphite

Le coke de pétrole fossile graphite pyrographite est un coke de pétrole traité par graphitisation à haute température (généralement à 2500-3000℃). Au cours du processus de graphitisation, la structure cristalline du coke de pétrole est réarrangée et les atomes de carbone sont disposés de manière plus ordonnée.

Ces caractéristiques lui confèrent une conductivité et une conductivité thermique plus élevées, une meilleure stabilité chimique et des propriétés plus proches de celles du graphite. Le coke de pétrole fossile graphité a été largement utilisé dans la sidérurgie, la métallurgie et d'autres industries. Le degré de graphitisation affecte ses performances et son prix. Le prix du coke de pétrole fossile de graphite de haute qualité est relativement élevé.

Coke de pétrole vert retardé

Il s'agit d'un type de coke de pétrole produit en sélectionnant des conditions technologiques et des matières premières spécifiques dans le processus de cokéfaction retardée. Sa teneur en soufre et en matières volatiles est relativement faible. Il trouve certaines applications dans les domaines où les exigences environnementales sont élevées.

Son processus de production tient compte de l'impact sur l'environnement, du goudron, de la poussière et d'autres polluants. Les polluants sont donc relativement peu nombreux dans le processus de production. Dans certaines régions où les exigences en matière d'émissions sont strictes, la demande de coke de pétrole vert retardé augmente progressivement. Ses spécifications et ses prix fluctueront donc en fonction de l'offre et de la demande du marché et des normes de qualité.

Coke d'aiguille de pétrole

Il s'agit d'une sorte de coke de pétrole à structure aciculaire spéciale, avec une texture aciculaire évidente. Il est produit à partir de matières premières et de procédés spécifiques. Il présente les avantages suivants : faible teneur en soufre, faible teneur en azote, faible teneur en cendres, conductivité élevée, conductivité thermique élevée, grande pureté. Il est principalement utilisé pour produire de l'électricité à très haute puissance. électrode en graphiteIl s'agit d'un matériau clé indispensable à l'industrie de l'acier et de la sidérurgie. Son processus de production est complexe. Les matières premières et les conditions de production sont strictes. Le prix est donc relativement élevé et les spécifications sont également strictement contrôlées en fonction des exigences de production de l'électrode.

Propriétés physiques et chimiques du coke de pétrole

Caractéristiques de densité

Caractéristiques de densité La densité du coke de pétrole est liée au processus de production, au type et aux impuretés, ainsi qu'à d'autres facteurs. En général, la densité du coke de pétrole calciné et du coke de pétrole fossile graphité est relativement élevée, tandis que la densité du coke de pétrole brut non calciné est faible.

La densité affecte le rapport entre le volume et le poids du coke de pétrole, ce qui doit être pris en compte dans le stockage, le transport et l'application. Par exemple, les matériaux d'anode utilisés dans les cellules électrolytiques en aluminium peuvent affecter leur conductivité et leur stabilité si la densité n'est pas appropriée.

Caractéristiques de porosité

La porosité du coke de pétrole se caractérise par une certaine structure de pores, et la taille de la porosité affecte sa performance d'adsorption, son activité de réaction et son interaction avec d'autres substances. Le coke de pétrole à forte porosité peut avoir une plus grande surface de contact dans certaines réactions chimiques, ce qui favorise la réaction.

Mais dans certaines applications qui nécessitent une résistance élevée et une faible perméabilité, une porosité plus faible est plus appropriée. Les caractéristiques de porosité des différents types de coke de pétrole sont différentes, ce qui est étroitement lié au processus de production et au processus de traitement ultérieur.

Teneur en carbone et autres compositions chimiques (formule chimique)

Teneur en carbone et autres composants chimiques (formule chimique) Le coke de pétrole est principalement composé de carbone. Sa teneur en carbone est généralement comprise entre 80% et 97%, en fonction du type et du processus de production du coke de pétrole. Il contient également une petite quantité d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de soufre et d'éléments métalliques. (tels que le vanadium, le nickel, etc.).

La formule chimique peut être exprimée approximativement comme "Cₓ Hᵧ OₛNₜ". T est le nombre d'atomes. X est beaucoup plus élevé que y, s, t. Parmi eux, la teneur en soufre est un indice important. Le coke de pétrole à haute teneur en soufre peut produire du dioxyde de soufre et d'autres polluants au cours du processus de combustion ou de traitement. Cela nuit à l'environnement. C'est pourquoi la teneur en soufre fait l'objet de restrictions strictes dans certaines applications.

Identifier les différents types de coke de pétrole

Par l'apparence

Il existe certaines différences d'aspect entre les différents types de coke de pétrole. Le coke de pétrole calciné a une couleur relativement profonde et une surface dense. Le coke de pétrole fossile graphité présente généralement un éclat métallique et une texture plus uniforme. La couleur du coke de pétrole retardé vert peut être plus claire et son apparence est relativement régulière.

Le coke d'aiguille de pétrole a une texture aciculaire évidente. C'est l'une des caractéristiques importantes qui le différencie des autres types de coke de pétrole. L'observation des caractéristiques d'apparence telles que la couleur, l'éclat et la forme du coke de pétrole permet de le juger de manière préliminaire. Mais la précision de cette méthode est limitée. D'autres méthodes doivent être combinées à un jugement global.

Grâce à l'analyse chimique

L'analyse chimique est l'une des méthodes importantes pour identifier avec précision les types de coke de pétrole. En déterminant la teneur en carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre et autres éléments du coke de pétrole, il est possible de comprendre sa composition chimique et d'en déduire son type.

Par exemple, une teneur élevée en carbone, une faible teneur en soufre et moins d'impuretés peuvent correspondre à un coke de pétrole fossile de haute qualité à base de graphite ; une teneur plus élevée en soufre peut correspondre à un coke de pétrole retardé ordinaire. En outre, l'analyse de la teneur en éléments métalliques est également utile pour déterminer la qualité et l'applicabilité du coke de pétrole, comme le vanadium et le nickel, qui peuvent affecter son application dans certains domaines spéciaux.

Utilisation de méthodes d'essais physiques

L'utilisation de méthodes d'essais physiques Les méthodes d'essais physiques peuvent fournir des informations sur les propriétés physiques des produits pétroliers et aider à identifier leurs types. Par exemple, les paramètres physiques tels que la mesure de la densité, de la porosité, de la résistivité du coke de pétrole sont mesurés.

La mesure de la densité et de la porosité peut être effectuée par la méthode de drainage, la méthode d'adsorption de gaz, etc. La mesure de la résistivité peut être effectuée à l'aide d'instruments de test de résistivité spéciaux. Ces paramètres physiques sont étroitement liés au type et à la qualité du produit. La comparaison avec les paramètres physiques standard du coke de pétrole connu permet de le classer et de l'évaluer.

Comparaison entre le coke de pétrole et d'autres matériaux carbonés

Coke de pétrole et coke de charbon

Il s'agit de matériaux carbonés importants, mais ils présentent des différences au niveau de la source, de la nature et de l'application des matières premières.

En ce qui concerne la source des matières premières, le coke de pétrole provient du processus de raffinage du pétrole. Le coke de charbon est quant à lui produit à partir du charbon comme matière première. En termes de nature, la teneur en matières volatiles du coke de pétrole est relativement faible. La teneur en soufre peut varier en fonction de la qualité du pétrole brut.

Sa structure est relativement dense. La teneur en matières volatiles du coke de charbon est élevée et la teneur en soufre est généralement plus importante. Sa structure est donc relativement lâche.

Application

Le coke de pétrole est largement utilisé dans certains domaines de pointe de l'industrie de l'aluminium et de l'industrie sidérurgique. (Comme la production d'électrodes en graphite pour la fabrication d'acier dans les fours électriques). Le coke de charbon est largement utilisé dans certains domaines relativement sensibles aux coûts et exigeant une faible teneur en soufre. Il s'agit par exemple de certains combustibles et agents réducteurs dans les hauts fourneaux de fusion du fer.

Coke de pétrole et graphite sous certains aspects

Le coke de pétrole graphité présente certains aspects du coke de pétrole après le traitement de graphitisation. Ses performances sont proches de celles du graphite à bien des égards. Par rapport au coke de pétrole fossile ordinaire non graphité, la structure cristalline du coke de pétrole fossile graphité est plus ordonnée. Les atomes de carbone sont disposés en couches et la pression entre les couches est faible. Cela lui confère une bonne conductivité, une bonne conductivité thermique et une bonne lubrification.

En termes de conductivité thermique, la conductivité thermique du coke de pétrole fossile au graphite est considérablement améliorée. Il peut transférer la chaleur plus efficacement. Il présente donc des avantages dans certaines applications qui nécessitent une dissipation thermique très efficace. C'est le cas, par exemple, des pièces de dissipation thermique des équipements électroniques. Toutefois, par rapport au graphite naturel, il peut subsister un certain écart dans l'intégrité et la stabilité de la structure cristalline. Mais il peut présenter certains avantages en termes de coût et d'usinabilité.

Applications du coke de pétrole

Dans l'industrie de l'aluminium

Dans l'industrie de l'aluminium, le coke de pétrole est principalement utilisé dans la production de matériaux pour anodes électrolytiques en aluminium. L'anode joue un rôle important en conduisant l'électricité et en participant aux réactions chimiques dans le processus d'électrolyse de l'aluminium. Le coke de pétrole est le principal composant du anode matériau. Sa qualité affecte directement la performance de l'anode et l'efficacité de l'électrolyse de l'aluminium.

L'anode fabriquée à partir de coke de pétrole de calcination de haute qualité ou de coke de pétrole fossile en graphite présente une faible résistivité, ce qui permet de réduire la perte de puissance et d'améliorer l'efficacité de l'électrolyse. En même temps, sa bonne stabilité chimique permet de résister à l'environnement fortement corrosif du processus électrolytique et de prolonger la durée de vie de l'anode. Dans le aluminium Dans l'industrie pétrolière, les spécifications du coke de pétrole sont très strictes : faible teneur en impuretés et taille uniforme des particules, afin de garantir la stabilité de la qualité de l'anode.

 Pour l'industrie sidérurgique

Dans l'industrie sidérurgique, le coke de pétrole a de nombreuses applications. D'une part, il peut être utilisé comme exhausteur de carbone dans le processus de fabrication de l'acier. Dans le processus de fabrication de l'acier, la teneur en carbone de l'acier fondu est ajustée par l'ajout de coke de pétrole pour répondre aux exigences de production des différentes variétés d'acier.

Électrode en graphite

D'autre part, l'électrode en graphite fabriquée à partir de coke de pétrole fossile joue un rôle clé dans la fabrication de l'acier au four. Les électrodes en graphite ont une conductivité élevée et une résistance aux températures élevées. Elles peuvent conduire un courant fort dans le four électrique, produire une température élevée pour faire fondre la ferraille et d'autres matières premières. Et conduire l'opération de fabrication de l'acier.

L'industrie sidérurgique a une forte demande en coke de pétrole. La fluctuation de son prix aura un certain impact sur le coût de production. Parallèlement, dans le processus de production de l'acier, l'utilisation du coke de pétrole doit également tenir compte de son impact sur l'environnement. Par exemple, le contrôle des émissions de poussières et d'oxydes de soufre générées par la combustion.

Dans le secteur de la production d'électricité

Dans l'industrie de la production d'électricité, le coke de pétrole peut être utilisé comme combustible dans l'industrie de la production d'électricité. Son pouvoir calorifique est élevé, ce qui permet de fournir une grande quantité d'énergie thermique pour la production d'électricité. En général, le pouvoir calorifique du coke de pétrole est d'environ 30-35 mj/kg, ce qui est compétitif par rapport aux combustibles traditionnels tels que charbon.

Cependant, la combustion du coke de pétrole produit de la poussière, du dioxyde de soufre et d'autres polluants. Ceux-ci doivent être dotés d'équipements de protection de l'environnement pour être traités de manière à respecter des normes strictes en matière d'émissions dans l'environnement. L'évolution des prix des combustibles tels que le charbon aura également une incidence sur les décisions des entreprises de production d'électricité en matière de choix des combustibles.

Autres applications industrielles

Outre les principales industries susmentionnées, il a également été largement utilisé dans d'autres domaines industriels. Par exemple, dans l'industrie chimique, il peut être utilisé comme matière première pour produire du carbure de silicium et d'autres produits chimiques.

Dans l'industrie du moulage, il peut être utilisé pour fabriquer des noyaux de moulage, etc.

Dans l'industrie du verre, il peut être utilisé comme combustible pour les fours à verre afin de fournir la chaleur nécessaire.

Et ses cendres de combustion peuvent être utilisées comme l'une des matières premières du verre pour participer au processus de production du verre.

Dans ces applications, les caractéristiques du coke de pétrole, telles qu'une teneur élevée en carbone et un certain pouvoir calorifique, ont été pleinement exploitées. Ses spécifications et ses exigences de qualité varient en fonction des besoins des différentes applications industrielles.

Conclusion

Le coke de pétrole est un sous-produit important du raffinage du pétrole, qui présente de nombreux types et de riches propriétés physiques et chimiques. Il joue un rôle irremplaçable dans de nombreux domaines industriels. En comprenant son processus de production, ses caractéristiques, ses méthodes d'identification, sa comparaison avec d'autres matériaux carbonés et ses nombreux domaines d'application, nous pouvons mieux comprendre la valeur et l'importance du coke de pétrole.