技术|含硫量对预焙阳极及煅烧的影响

发布时间: 2020-12-18 00:56:52 作者:中商

根据含硫量的高低,可将石油焦划分成3种类型:硫含量>2.5%(亦有3%或2.8%)的石油焦称为高硫石油焦;1%<硫含量≤2.5%的石油焦为中硫焦;硫含量≤1%的石油焦称之为低硫焦。




按照我国石油能源使用方面的长远规划,未来我国将持续加大进口原油的比重,而中东地区高硫含量的原油占绝大部分,所以高硫焦产量会越来越高。


进口石油因其高硫分带动了我国高硫石油焦产量的高速增长,近年来,我国进口原油中的高硫原油份额不断攀升,高硫石油焦比例也在不断增大。


高硫石油焦对预焙阳极的危害


高硫焦用来制备预焙阳极时,其中的硫大部分转移到阳极中,且在电解过程中,焦中的硫与碳反应生成碳硫膜,导致阳极电阻率增加,电解效率降低;


硫在高温下会与预焙阳极的金属导电钢爪起化学反应,生成电阻大的硫化铁膜,使铁—炭的接触电压加大,导致电耗增加;


铝电解生产过程中,随着阳极的使用,大部分的硫将以SOC2的形式释放出来,造成预焙阳极表面裂纹进一步增加、电阻率增大、掉块、掉渣和阳极热脆性的增加,同时产品在使用中产生过多的残极,导致预焙阳极消耗增大,造成换极周期提前。


石油焦中的硫从环境、设备维护和炭素制品质量三个角度来说,都是有害元素,且硫含量越高,石油焦质量越差。然而,由于我国石油化工工业规模的扩大,高硫焦的产量越来越大,产生的问题也越来越多。因此,通过石油焦掺配工艺,将高硫焦与低硫焦进行一定比例的掺配,在保证产品质量的基础上,低成本地降低石油焦的硫含量,成为企业关注的重点。


本文通过长期研究试验,将含硫量不同的石油焦分别煅烧,并对得到的煅后焦进行检测分析,得出以下结论:


低硫分石油焦对煅烧温度反应迟缓,随着煅烧温度的升高石油焦硫含量降低不明显;


高硫分石油焦对煅烧温度反应剧烈,煅烧达到一定温度时易造成高硫含量石油焦硫分快速下降。对高硫石油焦而言,在温度升高到某一界点时突然剧烈脱硫,且临界温度越高,脱硫越剧烈;


高硫石油焦的体积密度对煅烧温度反应迅速,在煅烧温度升至1350℃时,因碳硫键受到毁坏,硫分从碳硫结合物中分离出来,石油焦内部生成大批细小微孔,致使煅后焦体积密度急剧下降;


当煅烧温度升至1400℃时,高硫焦空气反应性得到提升,且相同煅烧温度下,高硫分石油焦比低硫分石油焦空气反应性指标要差。


硫在煅烧过程中能阻止钠元素的移动,如果在煅烧过程中高硫石油焦脱硫得到较好控制,那么高硫石油焦生产的预焙阳极同样能具备良好的空气反应性。


由于生阳极的体积密度和阳极在成型过程中的煤沥青用量很大程度上取决于煅后焦的堆积密度,且预焙阳极成品的空气反应性和其在电解槽上表现的空气反应性消耗情况及炭渣的产生均与煅后焦的空气反应性有直接关系。


所以,硫分不同的石油焦,在煅烧生产过程中应采用不同的煅烧工艺参数,特别是使用高硫石油焦用作预焙阳极的原料时,应尽量延长石油焦煅烧升温周期,且其煅烧带温度不应太高,最好不高于1300℃。


但从生产实践上看,从阳极实用性能来讲,在钠、钙含量不变的情况下,较高的含硫量,可降低CO2气体氛围内的焦炭活性,减少质量损失。阳极的硫含量较高时,CO2反应性指标较好,硫对阳极的CO2反应有一定的抑制作用。因此在石油焦掺配时,含硫量也不宜太低。


综上,用于生产预焙阳极的原材料石油焦硫含量不宜太高或太低,通过掺配工艺掺配出含硫量在一定范围内的混合石油焦对产品质量有良好的效果。