Нафтовий кокс: що потрібно знати

Що таке нафтовий кокс?

Нафтовий кокс - це твердий вуглецевий матеріал чорного або темно-сірого кольору, який є побічним продуктом переробки нафти. Основним компонентом нафтового коксу є вуглець, який зазвичай має високий вміст вуглецю і унікальні фізичні та хімічні властивості, що відіграє важливу роль у багатьох галузях промисловості.

Як виробляється нафтовий кокс?

Огляд виробничого процесу

Процес виробництва нафтового коксу є відносно складним і зазвичай здійснюється на нафтопереробних заводах. Спочатку сиру нафту переробляють за допомогою низки процесів дистиляції, крекінгу та інших технологічних операцій для отримання важких нафтових компонентів, таких як мазут. Потім ці важкі нафтопродукти піддаються реакції сповільненого коксування при високих температурах (зазвичай від 480 до 550) і високому тиску (зазвичай кілька мегабіт).

У цьому процесі молекули важкої нафти піддаються реакціям піролізу і конденсації, утворюючи кокс, нафту і газ. Нафта і газ будуть далі розділені і перероблені, в той час як кокс буде оброблений шляхом охолодження, різання та іншої обробки для отримання нафтових коксохімічних продуктів.

Використана сировина

Основною сировиною, що використовується у виробництві нафтового коксу, є залишкова нафта або коксова олія, що утворюється в процесі переробки нафти. Мазут - це важка матеріальна частина сирої нафти після багаторазової перегонки. Її склад складний. Вона містить велику кількість полімерних вуглеводнів і невелику кількість сірки, азоту, металів та інших домішок.

Вміст цих домішок впливатиме на якість нафтового коксу, наприклад, високий вміст сірки в залишковій нафті також може бути вищим, що може спричинити екологічні проблеми при подальшому застосуванні.

Різні види нафтового коксу

Кальцинований нафтовий кокс

Це продукт, отриманий шляхом нагрівання сирого нафтового коксу при високій температурі (зазвичай 1200-1350 ℃). Процес прожарювання дозволяє видалити летючі речовини з нафтового коксу, підвищити вміст фіксованого вуглецю, зменшити питомий опір, поліпшити його хімічну стабільність і фізичні властивості.

Після прожарювання щільність нафтового коксу велика, а структура пор більш стабільна. Його технічні характеристики варіюються залежно від різних вимог до застосування, а ціна залежить від якості, специфікації та інших факторів.

Графітовий нафтовий кокс

Графітовий пірографітовий кокс з викопної нафти - це нафтовий кокс, оброблений високотемпературною графітизацією (зазвичай при 2500-3000℃). В процесі графітації кристалічна структура нафтового коксу перебудовується, а атоми вуглецю розташовуються більш впорядковано.

Завдяки цьому він має вищу електропровідність, теплопровідність, кращу хімічну стабільність і наближається до властивостей графіту. Графітований кокс з викопних нафтових копалин широко використовується в чорній металургії, металургії та інших галузях промисловості. Ступінь графітизації впливає на його експлуатаційні характеристики та ціну. А ціна високоякісного графітового коксу з викопного палива відносно висока.

Зелений нафтовий кокс з відкладеним газом

це різновид нафтового коксу, який отримують шляхом підбору певних технологічних умов і сировини в процесі сповільненого коксування. Він має відносно низький вміст сірки та летких речовин. І він має певне застосування в галузі з високими екологічними вимогами.

У процесі виробництва приділяється увага впливу на навколишнє середовище, гудрону, пилу та інших забруднювачів. Тому забруднюючих речовин у процесі виробництва відносно небагато. У деяких районах із суворими вимогами до викидів поступово зростає ринковий попит на зелений кокс із затримкою нафти. Тому його технічні характеристики і ціни будуть коливатися відповідно до ринкового попиту і пропозиції та стандартів якості.

Нафтовий голчастий кокс

Це різновид коксу для домашніх тварин з особливою ацикулярною структурою, з очевидною ацикулярною текстурою. Він виробляється з використанням специфічної сировини та процесів. Він має такі переваги, як низький вміст сірки, азоту, золи, висока електропровідність, висока теплопровідність, висока чистота. В основному використовується для виробництва надвисокої потужності графітовий електродякий є незамінним ключовим матеріалом у виробництві сталі та металургійній промисловості. Його виробничий процес складний. Сировина та умови виробництва суворі. Тому ціна відносно висока, а специфікація також суворо контролюється відповідно до вимог виробництва електродів.

Фізичні та хімічні властивості нафтового коксу

Характеристики щільності

Характеристики щільності Щільність нафтового коксу пов'язана з процесом виробництва, типом і домішками та іншими факторами. Як правило, щільність прожареного нафтового коксу і графітового коксу з викопних нафт відносно висока, тоді як щільність сирого нафтового коксу без прожарювання низька.

Щільність впливає на об'ємно-вагове співвідношення коксу, що необхідно враховувати при зберіганні, транспортуванні та застосуванні. Наприклад, анодні матеріали, що використовуються в алюмінієвих електролізерах, можуть впливати на їхню провідність і стабільність, якщо щільність невідповідна.

Особливості пористості

Пористість нафтового коксу має певну структуру пор, і розмір пористості впливає на його адсорбційні характеристики, реакційну активність і взаємодію з іншими речовинами. У деяких хімічних реакціях нафтовий кокс з високою пористістю може мати більшу площу контакту, що сприяє протіканню реакції.

Але в деяких сферах застосування, де потрібна висока міцність і низька проникність, більш доцільною є нижча пористість. Характеристики пористості різних видів нафтового коксу відрізняються, що тісно пов'язано з процесом виробництва і подальшою обробкою.

Вміст вуглецю та інший хімічний склад (хімічна формула)

Вміст вуглецю та інші хімічні компоненти (хімічна формула) Нафтовий кокс в основному складається з вуглецю. Вміст вуглецю в ньому зазвичай становить від 80% до 97%, залежно від типу і процесу виробництва нафтового коксу. Крім того, він містить невелику кількість водню, кисню, азоту, сірки та металевих елементів. (таких як ванадій, нікель тощо).

Хімічна формула може бути приблизно виражена як "Cₓ H𠵧 OₛNₜ". T - кількість атомів. X набагато більше, ніж y, s, t. Серед них важливим показником є вміст сірки. Високосірчистий кокс може утворювати діоксид сірки та інші забруднюючі речовини в процесі спалювання або переробки. Це завдасть шкоди навколишньому середовищу. Тому існують суворі обмеження на вміст сірки в деяких сферах застосування.

Ідентифікація різних типів нафтового коксу

За зовнішнім виглядом

Існують певні відмінності у зовнішньому вигляді різних видів нафтового коксу. Кальцинований нафтовий кокс має відносно глибокий колір і щільну поверхню. Графітовий викопний нафтовий кокс зазвичай має металевий блиск, більш однорідну текстуру. Колір зеленого нафтового коксу може бути світлішим, а зовнішній вигляд - відносно рівномірним.

Масляний голчастий кокс має яскраво виражену голчасту текстуру. Це одна з важливих характеристик, яка відрізняє його від інших видів нафтового коксу. Спостерігаючи за зовнішніми характеристиками, такими як колір, блиск і форма нафтового коксу, можна попередньо оцінити його якість. Але точність цього методу обмежена. І інші методи повинні поєднуватися з комплексним судженням.

За допомогою хімічного аналізу

Хімічний аналіз є одним з важливих методів точної ідентифікації типів нафтового коксу. Визначаючи вміст вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки та інших елементів у нафтовому коксі, можна зрозуміти його хімічний склад і зробити висновок про його тип.

Наприклад, високий вміст вуглецю, низький вміст сірки і менша кількість домішок можуть означати високоякісний графітовий кокс з викопного нафти; вищий вміст сірки може означати звичайний кокс із затримкою вигоряння нафти. Крім того, аналіз вмісту металевих елементів також допомагає визначити якість і придатність нафтового коксу, таких як ванадій і нікель, що може вплинути на його застосування в деяких спеціальних галузях.

Використання фізичних методів тестування

Використання фізичних методів дослідження Фізичні методи дослідження можуть надати інформацію про фізичні властивості нафтового вогнища і допомогти визначити його тип. Наприклад, вимірюють такі фізичні параметри, як щільність, пористість, питомий опір нафтового коксу.

Вимірювання щільності та пористості можна проводити дренажним методом, методом газової адсорбції тощо. Для вимірювання питомого опору можна використовувати спеціальні прилади для вимірювання питомого опору. Ці фізичні параметри тісно пов'язані з типом і якістю матеріалу. Порівнюючи зі стандартом фізичних параметрів відомого домашнього коксу, його можна класифікувати та оцінювати.

Порівняння нафтового коксу з іншими вуглецевими матеріалами

Кокс на основі нафтового коксу порівняно з коксом на основі вугілля

Вони є важливими вуглецевими матеріалами, але мають деякі відмінності в джерелі, природі та застосуванні сировини.

За джерелом сировини нафтовий кокс походить з процесу переробки нафти. У той час як кам'яновугільний кокс виробляється з вугілля як сировини. З точки зору природи, вміст летких речовин у нафтовому коксі відносно низький. А вміст сірки може змінюватися залежно від якості сирої нафти.

Його структура відносно щільна. Вміст летких речовин у вугільному коксі високий, а вміст сірки зазвичай вищий. А структура відносно пухка.

Заявка

Нафтовий кокс широко використовується в деяких високотехнологічних галузях алюмінієвої та сталеливарної промисловості. (Наприклад, виробництво графітових електродів для виплавки сталі в електропечах). Кокс на основі кам'яного вугілля широко використовується в деяких галузях з відносно чутливою вартістю і низькими вимогами до вмісту сірки. Наприклад, як паливо і відновник у доменних печах для виплавки заліза.

Нафтовий кокс проти графіту в деяких аспектах

Графітизований нафтовий кокс в деяких аспектах нафтовий кокс після обробки графітизацією. Його характеристики близькі до графіту в багатьох аспектах. У порівнянні зі звичайним неграфітовим викопним нафтовим коксом, кристалічна структура графітового викопного нафтового коксу є більш впорядкованою. Атоми вуглецю розташовані в шаруватій структурі, а міжшаровий тиск слабкий. Завдяки цьому він має хорошу провідність, теплопровідність і змащування.

З точки зору теплопровідності, теплопровідність графітового викопного нафтового коксу значно покращується. Він може ефективніше передавати тепло. Це дає йому переваги в деяких сферах застосування, які вимагають високоефективного відведення тепла. Наприклад, тепловідвідні деталі в електронному обладнанні. Однак, порівняно з природним графітом, все ще може існувати певний розрив у цілісності та стабільності кристалічної структури. Але він може мати певні переваги у вартості та оброблюваності.

Застосування пет-коксу

В алюмінієвій промисловості

В алюмінієвій промисловості тваринний кокс в алюмінієвій промисловості в основному використовується у виробництві алюмінієвих електролітичних анодних матеріалів. Анод відіграє важливу роль у проведенні електрики та участі в хімічних реакціях в процесі електролізу алюмінію. Нафтовий кокс є основним компонентом анод матеріал. Його якість безпосередньо впливає на продуктивність анода та ефективність електролізу алюмінію.

Анод, виготовлений з високоякісного прожарювального нафтового коксу або графітового викопного нафтового коксу, має низький питомий опір, що дозволяє зменшити втрати потужності і підвищити електролітичну ефективність. У той же час його хороша хімічна стабільність може протистояти сильному корозійному середовищу в електролітичному процесі і продовжити термін служби анода. У статті алюміній У нафтопереробній промисловості суворо вимагаються специфікації нафтового коксу, такі як низький вміст домішок і рівномірний розмір частинок, щоб забезпечити стабільну якість анода.

 Для металургійної промисловості

У металургійній промисловості кокс має багато застосувань. З одного боку, він може використовуватися як вуглецевий підсилювач у процесі виплавки сталі. У процесі виплавки сталі вміст вуглецю в розплавленій сталі регулюється шляхом додавання нафтового коксу, щоб задовольнити вимоги виробництва різних сортів сталі.

Графітовий електрод

З іншого боку, графітовий електрод, виготовлений з графітового коксу викопної нафти, відіграє ключову роль у пічному виробництві сталі. Графітовий електрод має високу провідність і стійкість до високих температур. Вони можуть проводити сильний струм в електричній печі, виробляти високу температуру, щоб змусити металобрухт та іншу сировину плавитися. І проводити сталеплавильний процес.

Сталеливарна промисловість має великий попит на нафтовий кокс. І коливання цін на нього матиме певний вплив на собівартість продукції. Водночас у процесі виробництва сталі при використанні нафтового коксу також потрібно враховувати його вплив на навколишнє середовище. Наприклад, контроль викидів пилу та оксидів сірки, що утворюються при спалюванні.

У секторі виробництва електроенергії

Нафтовий кокс в енергетиці може використовуватися як паливо в енергетиці. Його теплотворна здатність висока, що може забезпечити велику кількість теплової енергії для виробництва електроенергії. Загалом, теплотворна здатність нафтового коксу становить близько 30-35 мДж/кг, що є конкурентоспроможним порівняно з традиційними видами палива, такими як вугілля.

Однак при спалюванні зоококсу утворюється пил, діоксид сірки та інші забруднюючі речовини. Вони повинні бути обладнані відповідним природоохоронним обладнанням для очищення, щоб відповідати суворим екологічним стандартам викидів. Зміна цін на такі види палива, як вугілля, також вплине на рішення щодо вибору палива для енергогенеруючих компаній.

Інші промислові застосування

Крім перерахованих вище основних галузей промисловості, також широко використовується в інших промислових галузях. Наприклад, у хімічній промисловості його можна використовувати як сировину для виробництва карбіду кремнію та інших хімічних продуктів.

У ливарній промисловості його можна використовувати для виготовлення ливарних стрижнів тощо.

У скляній промисловості його можна використовувати як паливо для скловарних печей для забезпечення необхідного тепла.

А попіл, що утворюється при його згоранні, можна використовувати як одну з сировинних складових скла, що бере участь у процесі виробництва скла.

У цих сферах застосування повністю використовуються характеристики нафтового коксу, такі як високий вміст вуглецю і певна теплотворна здатність. А його технічні характеристики та вимоги до якості варіюються залежно від різних вимог промислового застосування.

Висновок

Нафтовий кокс є важливим побічним продуктом нафтопереробки, який має багато видів і багаті фізичні та хімічні властивості. Він відіграє незамінну роль у багатьох галузях промисловості. Розуміючи процес його виробництва, типові характеристики, методи ідентифікації, порівняння з іншими вуглецевими матеріалами та широкі сфери застосування, ми можемо краще зрозуміти цінність і важливість нафтового коксу.