石油コークス：知っておくべきこと

石油コークスとは？

石油コークスは黒色または暗灰色の固体炭素物質で、石油精製の副産物である。石油コークスの主成分は炭素で、通常炭素含有量が高く、独特な物理的・化学的特性を持ち、多くの工業分野で重要な役割を果たしている。

石油コークスの製造方法は？

製造工程の概要

石油コークスの製造工程は比較的複雑で、通常製油所で行われる。まず、原油は一連の蒸留、分解、その他の処理工程を経て、残渣油などの重質油成分を得る。これらの重質油は次に、高温（通常480～550℃）、高圧（通常数メガビット）で遅延コークス化反応にかけられる。

このプロセスでは、重質油分子が熱分解と縮合反応を起こし、コークスと石油・ガスが生成される。油とガスはさらに分離・処理され、コークスは冷却、切断などの処理を経て石油コークス製品が得られる。

使用原材料

石油コークスの製造に使用される主な原料は、石油精製過程の残渣油またはコークス油である。残渣油は何度も蒸留した後の原油の重い物質部分である。その組成は複雑である。多数の高分子炭化水素と少量の硫黄、窒素、金属などの不純物を含んでいる。

これらの不純物の含有量は石油コークスの品質に影響を与え、例えば残油の硫黄分も高くなり、その後の用途で環境問題を引き起こす可能性がある。

石油コークスの種類

焼成石油コークス

原料の石油コークスを高温（一般に1200～1350℃）で加熱して得られる製品である。脱炭酸処理により、石油コークスから揮発性物質を除去し、固定炭素含有率を向上させ、抵抗率を下げ、化学的安定性と物理的特性を向上させることができる。

焼成後、石油コークスの密度は大きく、気孔構造はより安定している。その仕様は異なる用途要求によって異なり、価格は品質、仕様、その他の要因によって異なる。

黒鉛石油コークス

黒鉛化石油パイログラファイト化石油コークスは、高温黒鉛化処理（通常2500～3000℃）された石油コークスである。黒鉛化の過程で、石油コークスの結晶構造は再配列され、炭素原子はより整然と配置される。

これらにより、より高い導電性、熱伝導性、より優れた化学的安定性を持ち、黒鉛の性質に近い。黒鉛化石オイルコークスは鉄鋼、冶金などの産業で広く使われている。黒鉛化の程度はその性能と価格に影響する。そして、高品質の黒鉛化石オイルコークスの価格は比較的高いです。

グリーン遅延石油コークス

は、遅延コークス化の過程で特定の技術条件と原料を選んで製造される石油コークスの一種である。硫黄分と揮発分が比較的低い。そして、環境要求の高い分野で一定の応用がある。

その生産工程は、環境への影響、タール、粉塵、その他の汚染物質に注意を払っている。そのため、生産過程で汚染物質は比較的少ない。一部の厳しい排出の要求がある地域では、グリーン遅延オイルコークスの市場の需要が徐々に増加します。そのため、その仕様と価格は市場の需給と品質基準によって変動します。

石油ニードルコークス

これは特殊なアシキュラー構造を持ち、明らかなアシキュラーテクスチャーを持つ一種のペットコークスである。特定の原料とプロセスで生産される。低硫黄、低窒素、低灰分、高導電率、高熱伝導率、高純度などの長所がある。主に、超高出力、耐熱性、耐薬品性に優れている。 黒鉛電極鉄鋼業に欠かせない主要材料である。その製造工程は複雑である。原料と生産条件は厳しい。そのため、価格は比較的高く、仕様も電極の生産要件に応じて厳密に制御されます。

石油コークスの物理的および化学的性質

密度特性

密度特性 石油コークスの密度は生産プロセス、種類と不純物などの要素に関係する。一般的に、焼成した石油コークスと黒鉛化石油コークスの密度は比較的高く、焼成していない生の石油コークスの密度は低い。

密度は石油コークスの体積と重量の比率に影響し、保管、輸送、応用において考慮する必要がある。例えば、アルミニウム電解槽に使用される陽極材は、密度が適切でないと導電性や安定性に影響を及ぼす可能性がある。

多孔性の特徴

石油コークスの気孔率特性は一定の気孔構造を持っており、気孔率サイズは吸着性能、反応活性、他の物質との相互作用に影響する。気孔率の高い石油コークスは、ある化学反応において接触面積が大きく、反応を助長することがある。

しかし、高強度で低透水性を必要とする用途では、気孔率が低い方が適している場合もある。異なる種類の石油コークスの気孔率特性は異なっており、これは製造工程とその後の処理工程に密接に関係している。

炭素含有量とその他の化学組成（化学式）

炭素含有量とその他の化学成分（化学式）石油コークスの主成分は炭素である。炭素含有量は石油コークスの種類と製造工程によって異なるが、通常80%から97%の間である。そのほか、少量の水素、酸素、窒素、硫黄、金属元素を含みます。(バナジウム、ニッケルなど）。

化学式は大まかに「Cₓ Hᵧ Oₛ Nₜ」と表すことができる。Tは原子数。Xはy、s、tよりはるかに高い。その中でも硫黄分は重要な指標である。硫黄分の高いペットコークスは、燃焼や加工の過程で二酸化硫黄やその他の汚染物質を発生させる可能性がある。これは環境に害を与える。そのため、用途によっては硫黄含有量に厳しい制限があります。

石油コークスの種類を特定する

出演

石油コークスの種類によって、外観に一定の違いがある。焼成石油コークスは比較的色が濃く、表面が緻密である。黒鉛化石オイルコークスは通常金属光沢があり、より均一な質感がある。緑色の遅延油コークスの色は薄く、外観は比較的規則的である。

オイルニードルコークスは明らかな針状のテクスチャーを持っている。これは他の石油コークスと異なる重要な特徴の一つである。石油コークスの色、光沢、形などの外観の特徴を観察することで、予備的に判断することができる。しかし、この方法の精度は限られている。そして、他の方法は総合的な判断と組み合わせる必要があります。

化学分析を通して

化学分析は石油コークスの種類を正確に特定するための重要な方法の一つである。石油コークスに含まれる炭素、水素、酸素、窒素、硫黄、その他の元素の含有量を測定することで、化学組成を理解し、その種類を推測することができる。

例えば、炭素含有量が高く、硫黄含有量が低く、不純物が少ないものは高品質の黒鉛化石油コークスである可能性がある；硫黄含有量が高いものは普通の遅延油コークスである可能性がある。さらに、金属元素の含有量の分析も石油コークスの品質と適用性を決定するのに役に立つ、例えばバナジウムとニッケル、これはある特別な分野での応用に影響するかもしれない。

物理的試験法の使用

物理的試験方法の使用 物理的試験方法は、石油フォーカスの物理的特性に関する情報を提供し、その種類を特定するのに役立つ。例えば、石油コークスの密度、気孔率、比抵抗などの物理的パラメータが測定されます。

密度と空隙率の測定には、排水法、ガス吸着法等を用いることができる。比抵抗の測定には、特殊な比抵抗試験装置を用いることができる。これらの物理パラメータは、その種類と品質に密接に関連しています。既知の石油コークスの物理パラメーターの標準と比較することによって、分類して評価することができます。

石油コークスと他の炭素材料の比較

石油コークスと石炭ベースのコークスの比較

これらは重要な炭素素材だが、原料の供給源、性質、用途にいくつかの違いがある。

原料から見ると、石油コークスは石油精製プロセスから生まれる。一方、石炭コークスは石炭を原料として生産される。性質上、石油コークスの揮発分は比較的低い。そして、硫黄の含有量は原油の質によって異なるかもしれない。

その構造は比較的緻密である。石炭コークスの揮発分は高く、硫黄分は通常高い。そして構造は比較的緩い。

申し込み

応用では、石油コークスはアルミニウム工業と鉄鋼工業のいくつかの高級分野で広く使われている。(例えば電炉製鋼の黒鉛電極製造など）。石炭ベースのコークスは、比較的コストに敏感で、低硫黄分が要求される分野で広く使われている。例えば、鉄製錬高炉の燃料や還元剤など。

石油コークスとグラファイトの比較

黒鉛化処理された石油コークスは、黒鉛化処理後の石油コークスのある面において、黒鉛化処理された石油コークスである。その性能は多くの面で黒鉛に近い。普通の非黒鉛化石の石油コークスと比べると、黒鉛化石の石油コークスの結晶構造はより整然としている。炭素原子は層状に配置され、層間圧力は弱い。そのため、導電性、熱伝導性、潤滑性に優れている。

熱伝導率の面では、黒鉛化石オイルコークスの熱伝導率は著しく向上している。熱をより効果的に伝えることができる。そのため、高効率の放熱が必要な用途で有利となる。例えば、電子機器の放熱部品などである。しかし、天然黒鉛と比較すると、結晶構造の完全性と安定性にまだ一定の隔たりがあるかもしれない。しかし、コストや加工性では一定の利点があると思われる。

ペットコークスの用途

アルミニウム産業

アルミニウム産業におけるペットコークスは主にアルミニウム電解陽極材料の生産に使用される。陽極はアルミニウムの電気分解の過程で電気を伝導し、化学反応に参加する重要な役割を果たす。石油コークスの主成分は 陽極 材料である。その品質は陽極の性能とアルミニウム電解の効率に直接影響する。

高品質の焼成石油コークスまたは黒鉛化石油コークスで作られた陽極は抵抗率が低く、電力損失を減らし、電解効率を向上させることができます。同時に、化学的安定性が良いので、電解プロセスの強い腐食環境に耐えることができ、陽極の耐用年数を延ばすことができます。陽極 アルミニウム 業界では、陽極の品質を安定させるために、不純物が少なく、粒度が均一であることなどの石油コークスの仕様が厳しく要求される。

 鉄鋼業界向け

鉄鋼業において、ペットコークスは多くの用途がある。一方では、製鋼過程で炭素増強剤として使用することができます。製鋼過程において、溶鋼の炭素含有量はオイルコークスを添加することによって調整され、異なる鋼種の生産要求を満たすことができる。

グラファイト電極

一方、黒鉛化石油コークスから作られる黒鉛電極は、炉製鋼において重要な役割を果たしている。黒鉛電極は高い導電性と耐高温性を持っている。黒鉛電極は電気炉の中で強い電流を流すことができ、高温を作り出し、屑鉄と他の原料を溶かすことができます。そして、製鋼作業を行う。

鉄鋼業はオイルコークスの需要が多い。そして、その価格の変動は生産コストに一定の影響を与えます。同時に、鉄鋼生産の過程において、石油コークスの使用は環境への影響も考慮する必要があります。例えば、燃焼によって発生する粉塵と硫黄酸化物の排出制御など。

発電セクター

発電産業の石油コークスは発電産業の燃料として使うことができる。そして、その発熱量は高く、発電に大量の熱エネルギーを提供することができる。一般的に、石油コークスの発熱量は約30-35mj/kgであり、これは以下のような伝統的な燃料に匹敵する。 石炭.

しかし、ペットコークスを燃焼させると、粉塵、二酸化硫黄、その他の汚染物質が発生する。これらは、厳しい環境排出基準を満たすために、対応する環境保護装置を備えて処理する必要がある。石炭などの燃料に対する価格の変動も、発電会社の燃料選択の決定に影響を与える。

その他の産業用途

上記の主要産業に加えて、他の産業分野でも広く使用されている。例えば、化学工業では、炭化ケイ素や他の化学製品を製造するための原料として使用することができます。

鋳造業界では、鋳造コアの製造などに使用される。

ガラス産業では、必要な熱を供給するためにガラス炉の燃料として使用することができる。

また、その燃焼灰はガラス原料のひとつとして、ガラス製造工程に利用することができる。

これらの用途では、石油コークスの特徴、例えば炭素含有量が高く、発熱量が一定であることが十分に利用されている。そして、その仕様と品質要求は、異なる産業用途の要求によって異なる。

結論

石油コークスは石油精製の重要な副産物で、多くの種類と豊かな物理的・化学的性質を持っている。多くの産業分野でかけがえのない役割を果たしている。その製造過程、種類の特徴、識別方法、他の炭素材料との比較、広範な応用分野を理解することで、石油コークスの価値と重要性をよりよく理解することができる。