Кокс нефтяной

Элементный состав сырого, или непрокаленного нефтяного кокса (в %):

Остальное - металлы.

Нефтяной кокс представляет собой сложную двухфазную дисперсную систему. Дисперсная фаза состоит из различных, но близких по размеру кристаллических образований (кристаллитов), которые формируют пакеты из параллельных слоев. Дисперсионная фаза – заполняющая поры газообразная или жидкая фаза, из которой формируются сольватокомплексы (адсорбционно-сольватные слои).

• содержание S,
• содержание золы,
• содержание влаги (обычно не более 3% по массе),
• выход летучих веществ,
• гранулометрический состав, механическая прочность,
• упорядоченность структуры

По содержанию серы:

• малосернистые (до 1%),
• сернистые (до 2%),
• высокосернистые (более 2%);

По содержанию золы:

• малозольные (до 0,5%),
• среднезольные (0,5-0,8%),
• высокозольные (более 0,8%);

По гранулометрическому составу:

• кусковой (фракция с размером частиц более 25 мм),
• "орешек" (6 25 мм),
• мелочь (менее 6 мм).

• Алюминиевая промышленность. Кокс в данном случае используется как восстановитель (анодная масса) при выплавке алюминия из алюминиевых руд (бокситов).
• Сталелитейная промышленность. Нефтяной кокс – сырье для изготовления графитовых электродов дуговых печей.
• Цветная металлургия. Сульфидирующие агенты (сульфидизаторы) при производстве Cu, Ni, Co.
• Получение сероуглерода (CS₂), а также карбидов кальция (CaC₂) и кремния (SiC) , которые в дальнейшем используют для производства ацетилена.
• Восстановители при изготовлении BaS₂, ферросплавов.
• Производство шлифовальных материалов.
• Производство проводников и огнеупорных изделий.
• Конструкционный материал для изготовления химической аппаратуры, предназначенной для работы с агрессивными средами, коррозионно-устойчивой аппаратуры, в ракетной технике и пр.
• Пищевая промышленность. Нефтяной кокс служит заменой доменному коксу при производстве сахара.
• Топливо. Для таких целей используется низкокачественный сернистый кокс.

Нефтяной кокс получают в процессе коксования нефтяных остатков – т.е. их переработки без доступа воздуха при температуре 450...520 °С. В качестве сырья используются гудрон, крекинг-остатки, тяжелые газойли каталитического крекинга, смолы пиролиза, остатки масляного производства.

При этом основным источником коксообразования являются смолисто-асфальтеновые вещества, которые содержатся в перечисленном выше сырье. В зависимости от типа сырья и способа коксования, продукт получается различного качества.

Сырье для получения нефтяного кокса - тяжелые нефтяные остатки – представляют собой системы, состоящие из наборов сложных структурных единиц (ССЕ), элементами которых являются надмолекулярные структуры и окружающие их области – так называемые сольватокомплексы.

Надмолекулярные структуры образованы высокомолекулярными веществами (преимущественно - смолисто-асфальтеновыми и др.), которые удерживаются друг с другом ван-дер-ваальсовыми силами.

Сольватокомплексы - соединения с более низкой молекулярной массой (полициклические ароматические углеводороды, парафины), и, соответственно, менее склонные к межмолекулярным взаимодействиям.

Специфические физические свойства, такие как структурно-механическая неустойчивость, способность к расслоению и низкая летучесть, нефтяному сырью придают именно надмолекулярные структуры. Таким образом, наличие в составе этих структур влияет на кинетику процесса коксования и качество нефтяного кокса.

Внутренняя структура нефтяного сырья поддается контролируемой перестройке путем различного воздействия, например изменению температуры и скорости нагрева, введения присадок и пр. Возможность регулирование размеров элементов внутренней структуры, в свою очередь, позволяет получать кокс с заданными свойствами и структурой.

Перед использованием кокс как правило подвергают процедуре облагораживания, которая заключается в его прокаливании с целью удаления летучих веществ и частично – гетероатомов (например, S и V) и графитировании. При прокаливании снижается удельное электрическое сопротивление – один из основных показателей качества данного продукта, а при графитировании двумерные кристаллические образования превращаются в кристаллиты с 3-мерной упорядоченностью.

Процесс облагораживания можно разделить на несколько стадий:

• карбонизация (прокаливание при 500-1000 °С)
• двухмерное упорядочение структуры (1000-1400 °С)
• предкристаллизация (трансформация кристаллитов при 1400°С и выше)
• кристаллизация, или графитирование (2200-2800 °С)

Например, при термической обработке кокса полученного из дистиллятного крекинг-остатка в диапазоне 1300-2400 °С характеристики продукта изменятся следующим образом:

• размеры кристаллитов, а: от 5,4 нм до 139 нм; c: от 3 нм до 59 нм,
• межплоскостное расстояние: от 0,345 нм до 0,337 нм;
• плотность: от 2,08 до 2,24 г/см³,
• удельное электрическое сопротивление от 536 до 62 мкОм·м.