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隨著原油中含硫量的增加，煉油廠延遲焦化裝置生產(chǎn)的劣質(zhì)高硫石油焦產(chǎn)量日益增多，目前石油焦多用于燃燒發(fā)電及電解鋁業(yè)，附加值低且造成嚴(yán)重的大氣污染問題。基于環(huán)保的壓力，很多研究者及石化企業(yè)致力探尋石油焦高效清潔利用的方式，以石油焦為原料制取合成氣(CO和H2)是其中有效利用的方式之一。本文主要總結(jié)了石油焦的碳微晶結(jié)構(gòu)、比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)及純度對石油焦氣化反應(yīng)活性的影響，以及介紹了*套以石油焦為原料多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置的運行狀況。

關(guān)鍵詞:石油焦;氣化反應(yīng)活性;水煤漿氣化

1石油焦氣化反應(yīng)特性實驗研究

利用石油焦為原料，在一定的高溫和壓力條件下，制取以CO、H2為主要組分的合成氣，不僅可以降低煉化企業(yè)傳統(tǒng)制取氫氣技術(shù)的成本，而且還可以回收石油焦中的單質(zhì)硫［6］，得到高純度的硫磺衍生新產(chǎn)品，是一種非常有前景的高效、清潔利用石油焦的技術(shù)。隨著石油焦氣化技術(shù)的發(fā)展，近幾年，國內(nèi)外研究者對石油焦的氣化反應(yīng)特性進(jìn)行了大量的實驗室研究工作，考察了諸多影響石油焦氣化反應(yīng)活性的因素，主要有碳的微晶結(jié)構(gòu)、比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)、石油焦純度、氣化介質(zhì)等等。

1．1碳微晶結(jié)構(gòu)影響

石油焦是一種含碳量*的石油副產(chǎn)品，影響石油焦氣化反應(yīng)活性的因素與含碳物質(zhì)的影響因素相似，其中，碳的微晶結(jié)構(gòu)是影響含碳物質(zhì)的氣化反應(yīng)活性高低的重要因素之一，通常情況下，碳的微晶結(jié)構(gòu)越規(guī)整有序，其氣化反應(yīng)活性越低。蘇玉長［7］和Wu［8］等在其文章中指出，他們在高溫氣化的實驗條件下，觀察石油焦碳微晶結(jié)構(gòu)的變化情況時發(fā)現(xiàn):隨著氣化溫度的提高，石油焦的碳微晶結(jié)構(gòu)排列越來越規(guī)整有序，而且石油焦的碳微晶圖片顯示其分子由亂層相結(jié)構(gòu)逐漸向石墨結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變。吳詩勇［9］等分別考察了煅燒情況下石油焦和煤焦碳微晶結(jié)構(gòu)的變化情況，實驗結(jié)果表明，在高溫?zé)峤鈼l件下，石油焦較煤焦更易于趨向“石墨化”。除此之外，通過進(jìn)一步測定石油焦與煤焦的氣化活性發(fā)現(xiàn)，在高溫氣化的條件下，石油焦的氣化活性大幅提高了，其中主要原因是石油焦的氣化活性除了受到碳微晶結(jié)構(gòu)是否有序影響之外，還受到石油焦的比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)、純度等因素的重要影響［10－15］。

1．2比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)影響

石油焦是一種呈現(xiàn)多孔性結(jié)構(gòu)的固體，在氣化過程中，其比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)是影響氣化反應(yīng)活性的重要因素，一般情況下，石油焦發(fā)生氣化反應(yīng)需要反應(yīng)活性位，比表面積越大，反應(yīng)活性位越充足;除了具備足夠的反應(yīng)活性位，氣化劑在石油焦的孔隙結(jié)構(gòu)中還需要進(jìn)行充分的接觸傳質(zhì)，通常，孔隙結(jié)構(gòu)越大，氣化劑的擴(kuò)散阻力越小，傳質(zhì)越充分，進(jìn)而氣化反應(yīng)特性越高［13，16］。李慶峰［16］和陳喜平［10］等研究者在其發(fā)表的文章中指出，他們在考察石油焦的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)對其氣化反應(yīng)特性的影響時發(fā)現(xiàn)，在以水蒸氣為氣化介質(zhì)下，隨著石油焦的比表面積和孔隙率的增加，石油焦的氣化活性不斷增加;而且，石油焦結(jié)構(gòu)中主要以微孔形式存在，隨著氣化反應(yīng)的深入，其孔結(jié)構(gòu)逐漸增大，孔容逐漸增加。

1．3純度影響

石油焦中含碳量達(dá)90%以上，其礦物質(zhì)元素含量低于1%，主要有鈉、釩、鈣等金屬元素。研究發(fā)現(xiàn)［5－6］，石油焦中這些礦物質(zhì)元素雖然含量較低，但是對石油焦的氣化反應(yīng)活性有一定影響:鈉元素和釩元素含量高的石油焦，其氣化反應(yīng)活性明顯高于鈉、釩元素含量低的石油焦;鈉元素和鈣元素含量高的石油焦，其氣化反應(yīng)活性明顯高于鈉、鈣元素含量低的石油焦。此外，有文獻(xiàn)指出［10－11］，石油焦中的硫元素對其氣化反應(yīng)活性的影響也不容忽略，研究表明在以空氣為氣化介質(zhì)下，含硫量高的較含硫量低的石油焦，其氣化反應(yīng)活性有所降低。由以上實驗研究可知，在石油焦氣化過程中，規(guī)整有序的碳微晶結(jié)構(gòu)、較小的比表面積和孔隙率以及較低的礦物質(zhì)含量等都是制約并影響其氣化反應(yīng)活性的重要因素。探究石油焦氣化反應(yīng)活性的影響因素將對石油焦氣化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用有重要的指導(dǎo)作用。