石油焦是石油加工產(chǎn)生的石油渣油、石油瀝青經(jīng)焦化后得到的固體炭質(zhì)物料，主要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦外觀為黑色或暗灰色的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，焦塊內(nèi)氣孔多呈橢圓形。石油焦屬于易石墨化炭。我國(guó)石油焦產(chǎn)量己達(dá)到550萬噸以上，其中炭材料生產(chǎn)用石油焦主要包括大慶焦、撫順焦、錦州焦、勝利焦、安慶焦、南京焦、鎮(zhèn)江焦、荊門焦、錦西焦、葫蘆島焦和長(zhǎng)嶺焦等。

石油焦通常按以下4種方式進(jìn)行分類：

①按焦化方法劃分，可分為延遲焦、釜式焦、流化焦和平爐焦。目前國(guó)內(nèi)外大量生產(chǎn)的是延遲焦，釜式焦僅有少量生產(chǎn)。

②按熱處理溫度劃分，可分為生焦和煅后焦(鍛燒焦)兩種。生焦是通過延遲焦化(500℃)制備的，含有大量的揮發(fā)分，機(jī)械強(qiáng)度低，煅后焦是生焦經(jīng)鍛燒(1350℃左右)而得。國(guó)內(nèi)大部分煉油廠只生產(chǎn)生焦，煅燒作業(yè)多在炭素廠進(jìn)行。

③按焦炭含硫量高低劃分，可分為高硫焦、中硫焦和低硫焦3種。

④按石油焦外觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能劃分，可分為海綿狀焦、蜂窩狀隼和針狀焦3種。

海綿狀焦外觀類似海綿，雜質(zhì)含量較多，內(nèi)部含有許多小孔，孔隙間焦壁很薄，不適合作為炭材料生產(chǎn)用原料。蜂窩狀焦內(nèi)部小孔分布比較均勻，有明顯的蜂窩結(jié)構(gòu)，具有較好的物理機(jī)械性能，此類石油焦可以作為普通功率石墨電極、預(yù)焙陽(yáng)極和電碳制品生產(chǎn)用的原料。針狀焦外表有明顯條紋，焦塊內(nèi)部的孔隙呈細(xì)長(zhǎng)橢圓形定向排列，破碎后成細(xì)長(zhǎng)顆粒，其可作為生產(chǎn)高功率和超高功率石墨電極的原料。

石油焦是各種石油渣油、石油瀝青或重質(zhì)油經(jīng)焦化而得到的固體產(chǎn)物。由于焦化的方式不同，石油焦可分為延遲焦和釜式焦。目前，石油行業(yè)生產(chǎn)的是延遲焦，釜式焦已被淘汰。

延遲焦化是將原料油經(jīng)深度熱裂化轉(zhuǎn)化為氣體烴類、輕質(zhì)和中質(zhì)餾分油及焦炭的加工過程。其原料一般是深度脫鹽后的原油經(jīng)減壓蒸餾所得的渣油。有時(shí)還在減壓渣油中配有一定比例的熱裂化渣油或頁(yè)巖油。石油焦的質(zhì)量主要取決于渣油的性質(zhì)，同時(shí)也受焦化條件的影響。

延遲焦化的主體設(shè)備由兩座直徑5.4m的焦炭塔和一座直徑3.2m的分餾塔組成。原料渣油首先與分餾塔餾出的餾分氣進(jìn)行間接換熱，然后經(jīng)加熱爐加熱到500℃±10℃,此溫度己達(dá)到渣油的熱解溫度，但由于油料在爐管中具有較高的流速(冷油流速達(dá)1.4?2.2m/s),來不及反應(yīng)就離開了加熱爐，使焦化反應(yīng)延遲到焦炭塔中進(jìn)行，故這種焦化工藝稱為延遲焦化。

隨著油料的進(jìn)入，焦炭塔中焦層不斷增高，直到達(dá)到規(guī)定的高度為止。生產(chǎn)中，一個(gè)焦炭塔進(jìn)行反應(yīng)充焦，另一個(gè)已充焦的焦炭塔經(jīng)吹蒸汽與水冷后，用10?12MPa的高壓水通過水龍帶從一個(gè)可以升降的焦炭切割器噴出，把焦炭塔內(nèi)的焦炭切碎，使之與水一起由塔底流入焦炭池中。焦炭池中的焦炭經(jīng)脫水后即得生石油焦。每個(gè)焦炭塔一次出焦約250t，循環(huán)周期約為48h。分餾塔是分餾焦化餾分油的設(shè)備，為了避免塔內(nèi)結(jié)焦，要求控制塔底溫度不超過400℃。同時(shí)，還需采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉，提高油料的流動(dòng)性。延遲焦化法生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，何所得焦揮發(fā)分較高，結(jié)構(gòu)疏松，機(jī)械強(qiáng)度較差。

炭材料生產(chǎn)用石油焦的質(zhì)量可用灰分、硫分、揮發(fā)分、鍛后焦真密度、粉焦量和雜質(zhì)元素含量來衡量?；曳趾渴鞘徒沟闹饕|(zhì)量指標(biāo)。石油焦的揮發(fā)分高低顯示了焦炭的焦化程度,其對(duì)鍛燒操作有較大的影響。鍛后焦的真密度大小標(biāo)志著石油焦的石墨化難易程度，煅后焦真密度越大，石油焦越易石墨化，并且石墨化產(chǎn)品電阻率較低。硫分對(duì)于炭材料生產(chǎn)來說是一種有害元素。為了更全面地分析炭材料用石油焦的使用性能，有時(shí)還需要檢測(cè)石油焦的堆積密度、振實(shí)密度與煅后焦的電阻率、熱膨脹系數(shù)和力學(xué)性能如可破碎性、脆性和磨損率等。

(1)灰分石油焦灰分中主要元素為鐵、硅、鈣、鋁、鈉和鎂，還有少量的釩和鉻等，主要以它們的氧化物形式存在。影響石油焦灰分大小的因素首先是原油的含鹽量和脫鹽程度。原油中的鹽分經(jīng)過蒸餾或裂解加工后大部分富集在渣油中，而渣油中的鹽分大部分殘留在焦炭中。石油焦的灰分還受冷卻水和卸焦用高壓水含鹽量的影響，這兩類水如果重復(fù)利用，則含鹽量比較高。石油焦如露天堆放，地面上的泥沙或刮風(fēng)帶來的塵土也會(huì)增加石油焦的灰分。我國(guó)原油鹽類雜質(zhì)較少，故灰分含量較低。石油焦的灰分還與延遲焦化的冷卻水質(zhì)以及原料場(chǎng)的管理水平有關(guān)。生產(chǎn)一般炭素制品的石油焦，要求灰分不高于0.5%,生產(chǎn)高純石墨制品的石油焦，要求灰分不高于0.15%。

(2)揮發(fā)分石油焦的揮發(fā)分高低表明了石油焦的焦化程度，其大小與焦化溫度的高低關(guān)系較大，釜式焦的焦化溫度(700℃左右)較高，因此釜式焦的揮發(fā)分較低，一般為3%?7%,而延遲石油焦的焦化溫度只有500℃左右，所以其揮發(fā)分就高達(dá)10%?20%。采用延遲焦化生產(chǎn)的石油焦揮發(fā)分不僅取決于焦化溫度，還與渣油通入焦化塔的裝填時(shí)間及向焦炭層吹入蒸汽的條件有關(guān)。同一塔卸出的焦炭揮發(fā)分相差很大，位于塔底的焦炭結(jié)構(gòu)較致密，體積密度大，揮發(fā)分較低，而塔頂部的焦炭結(jié)構(gòu)疏松，揮發(fā)分要高得多。石油焦揮發(fā)分的高低對(duì)炭材料的質(zhì)量并無多大影響，但對(duì)煅燒操作有很大的影響，例如采用罐式鍛燒爐鍛燒高揮發(fā)分的石油焦，就會(huì)遇到結(jié)焦堵爐的問題。

(3)真密度石油焦在1300℃溫度下鍛燒后的真密度大小，可作為其石墨化難易程度的表征。一般認(rèn)為，石油焦鍛后真密度越大，則越容易石墨化，這是因?yàn)槭徒沟恼婷芏仍谝欢ǔ潭壬戏从沉似浠瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中芳香碳環(huán)的縮合程度。

(4)硫分石油焦中的硫來源于原油，其存在形式可分為有機(jī)硫和無機(jī)硫兩種，而無機(jī)硫又可分為硫化鐵硫和硫酸鹽硫兩類。石油焦中的硫以有機(jī)硫?yàn)橹鳎浯问橇蚧F硫，而硫酸鹽硫的含量很少。石油焦中所含硫難以脫除，一般在1350℃溫度下鍛燒時(shí)脫硫效果不大。對(duì)于生產(chǎn)石墨材料，部分硫化物需在石墨化的高溫下，特別在1600?1700℃溫度范圍內(nèi)才能逸出，此時(shí)，由于石油焦中所含硫化物以氣體伏態(tài)突然釋放，從而使炭坯發(fā)生體脹(或稱氣脹)現(xiàn)象，炭坯體積異常膨脹，從而導(dǎo)致炭坯產(chǎn)生裂紋，并且影響制品的電阻率。對(duì)于生產(chǎn)頃焙陽(yáng)極，若石油焦的硫含量高，那么也會(huì)降低產(chǎn)品的導(dǎo)電性能，同吋硫在高溫下會(huì)與預(yù)焙陽(yáng)極的導(dǎo)電鋼爪起作用，生成電阻很大的硫化鐵膜，增大鐵炭之間的接觸電壓降，鋁電解時(shí)就會(huì)多消耗電能。

我國(guó)生產(chǎn)的石油焦的質(zhì)量要求如表2-3所示，其中1號(hào)焦供生產(chǎn)凍鋼用普通石墨電極和煉鋁用炭素制品，2號(hào)焦供生產(chǎn)煉鋁用炭素制品，3號(hào)焦主要用于化工生產(chǎn)。