石油コークスは何に使われるのか？

石油コークスは石油精製の副産物で、黒色で多孔質である。炭素含有量が高く、耐熱性に優れ、電気伝導性が良いため、広く使用されている。工業用暖房やセメント製造、電解アルミニウムや製鉄、リチウム電池や特殊黒鉛などである。そして、多くの産業の発展を支える重要な原料である。

石油コークスの基本概要

石油コークスは石油精製の副産物で、500～550℃の温度範囲で減圧残油の分解とコークス化によって生成される。外観は黒色または暗灰色のハニカム構造で、炭素含有量は90%～97%、水素含有量は1.5%～8%である。また、鉄やケイ素などの不純物が少量含まれている。分類方法は多様で、種類によって特性や用途に大きな違いがあります。コークス化方法によって、遅延コークス化、バッチ式コークス化などに分類することができます；熱処理方法によって、生コークスと焼成コークスに分類することができます；硫黄含有量の違いによって、高硫黄、中硫黄、低硫黄コークスに分類することができます；構造によって、スポンジ状、ハニカム状、針状コークスに分類することができます。

石油コークスの用途

燃料部門

産業用暖房

石油コークスの発熱量は高く、低発熱量は石炭の1.5～2倍である。そのため、工業加熱用の重要な燃料となり、高温環境を必要とする工業の生産要求を満たすことができます。セラミック製造では、高温燃焼によって粘土体を素早く焼成温度に到達させることができる。 さらに、灰分が少なく、燃焼廃棄物の発生も少ない。これは、公害や設備維持費の削減に有益である。

セメント生産

石油コークスはセメント生産において重要な役割を果たしており、原料の高温脱炭酸の要求を満たすことができる。そして、高品質のクリンカの生成を保証する。その燃焼特性はセメントキルンの安定した燃焼を可能にし、連続的な熱源を提供する。合理的な使用は、生産コストを削減するだけでなく、セメントの性能を向上させ、その強度と耐久性を高める。

発電

発電所では石炭と混ぜて燃焼させるところもあるが、これは発熱量の高さを利用して効率を高めるためである。石炭火力発電とは異なり、二酸化硫黄の排出量を削減できる場合もあり、貯蔵や輸送にも便利である。石炭が不足しているが石油処理能力がある地域にとっては、実現可能なエネルギー供給方法である。

冶金産業

アルミニウム電解

電解アルミニウム製造において、石油コークスは前焼アノードの主原料である。焼成や成形などの工程を経て、焼成済み陽極は優れた導電性、耐高温性、化学的安定性を持つ。電解セル内の電気化学反応の要件を満たすだけでなく、アルミニウムの還元に電子を供給する。高品質の低硫黄石油コークスから作られた陽極は、消費率が低い。そして、アルミニウムの生産効率、品質を向上させ、コストを削減することができます。

製鋼における炭素添加

炭素含有量が高く、不純物が少ないという特徴から、一般的に炭素ブースターとして製鋼に使用することができます。効果的に溶鋼中の炭素元素を補充し、組成を正確に制御して鋼の性能を向上させることができる。低硫黄・低灰分の石油コークスは、特殊鋼や合金鋼の製造に好ましい選択肢となっている。低硫黄・低灰分石油コークスは、鋼の純度と機械的特性を保証し、鋼の品質に対する業界の高い要求を満たす。

化学・新素材セクター

 リチウム電池用負極材料

石油コークスはその前駆物質である。 リチウム電池負極低コストで豊富な資源を持つ。特殊な熱処理と表面改質の後、高い比容量と良好なサイクル性能を持つ負極材料に変えることができる。また、初回充放電効率や低温性能にも優れている。これは、新エネルギー自動車とエネルギー貯蔵の分野におけるリチウム電池技術の発展をサポートします。

活性炭の調製

石油コークスは豊富な細孔構造と高い炭素含有量を持ち、高性能活性炭に変えることができる。このタイプの活性炭は比表面積が大きく、微細孔が発達し、吸着力が強い。水質浄化、空気浄化、食品脱色などに広く使用することができます。

特殊黒鉛製品

電気アーク炉製鋼用電極

焼成や黒鉛化などの工程を経て、石油コークスから作られた黒鉛電極は、高い導電性、強い機械的強度、高温耐性を持つ。そして、電気アーク炉の高温と強い電流に耐えることができる。ニードルコークス製超高出力 電極 は大型電気アーク炉に不可欠な材料であり、製鋼効率を高め、エネルギー消費を削減する。

原子炉用黒鉛

石油コークスを原料とし、特殊な精製工程を経て製造される。純度が非常に高く、熱安定性、耐放射線性に優れており、原子炉の安全で安定した運転を保証します。そのため、核反応の重要な材料として、原子炉の炉心構造や減速材に使用することができます。

高級シーリング材

自己潤滑性、耐高温性、化学的安定性により、航空宇宙、石油化学などの理想的なシール材となっている。過酷な条件下でも密封性を維持し、媒体漏れを防ぎ、機器の運転を確実にします。

その他の新興アプリケーション

水素製造原料

石油コークスは炭素元素を豊富に含むため、ガス化などのプロセスを通じて水素化することができる。反応条件を制御することで、水素の収率と純度を高め、コストを削減し、資源の利用率を向上させることができる。

環境保護部門

多孔質構造で比表面積が高いため、産業廃棄ガス処理の吸着剤として使用できる。石油コークスは二酸化硫黄などの汚染物質を除去し、処理後に無害な物質に変えることができます。また、土壌浄化にも使用でき、重金属を吸着・固定して汚染を軽減することができます。

炭素材料の深部加工

炭素材料の重要な前駆体として、カーボンナノチューブのような高性能材料に変換することができます。化学的または物理的蒸着などの技術により、これらの材料は優れた機械的および電気的特性を有する。そのため、航空宇宙や情報エレクトロニクスなどのハイエンド分野で広く使用することができます。

結論

石油コークスはそのユニークな特性から、燃料、冶金、新エネルギーなど数多くの分野で重要な役割を果たしている。技術の進歩に伴い、その用途は絶えず拡大し、その重要性はますます高まっている。様々な産業の持続可能な発展を支えるため、イノベーションを通じて利用効率を高め、環境を保護する必要がある。