高硫石油焦气化过程中钒、镍迁移转化特性研究
发布时间：2020-11-14 14:15
随着全球经济迅速发展,能源消耗与日剧增。高硫含量的劣质油和重油的深度加工导致副产品高硫石油焦的产量持续增加。高硫石油焦气化制气是一种满足环保要求的高效利用方式。针对气化炉运行过程中,石油焦灰分中高浓度的钒、镍重金属组分引起的腐蚀、结渣问题,本文对石油焦气化过程中钒、镍迁移转化机理及气化灰中矿物质演变行为展开了系统的研究。本文在微型流化床气化装置上开展了不同来源地(海相、陆相)石油焦的水蒸气气化实验,并结合Tessier形态分析法,对钒、镍赋存形态及迁移规律展开了研究。结果表明:石油焦中的Ni具有丰富的赋存形态种类,V主要以有机物结合态和残渣态的形式存在;Ni的挥发性与气化温度和硫含量呈正相关;V的有机物结合态在气化初始阶段分解,并主要转化为残渣态;与其他形态相比,离子可交换态的V的形成受温度的影响更为明显。本文还采用FactSage软件对石油焦气化过程中钒、镍的具体化合物形态以及迁移特性进行了热力学平衡模拟。研究表明:随着气化温度的升高,Ni_3S_2与Ni、V_2O_3与FeV_2O_4之间会发生相互转换;Fe和S元素的存在对V化合物的转化有明显影响。最后,本文在高温固定床气化装置上开展了石油焦掺混合成灰的共气化实验,研究了石油焦灰中矿物质在气化条件下的演变特征行为。主要结论如下:石油焦气化灰中矿物质主要有钙长石(CaAl_2Si_2O_8)、铁尖晶石(FeAl_2O_4)、NiO、Ni、SiO_2、Ni_3S_2、FeV_2O_4、V_2O_3、Fe_3O_4;气化温度的升高有利于低熔点矿物CaAl_2Si_2O_8和FeAl_2O_4的生成;硅铝比的增加促进了FeV_2O_4向V_2O_3的转化;铁钙比的增加抑制了CaAl_2Si_2O_8的生成,有利于FeV_2O_4的生成;钒镍比的增加不会改变灰中矿物的种类。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE626.87
【部分图文】：
1 石油焦理化性质及利用现状1.1 石油焦理化性质石油焦是渣油、重油延迟焦化工艺得到的副产品，是石油的精炼过程中最终产。石油焦外观呈形状不规则、结构紧密的黑色粒状、针状或柱状固体，一般有金泽，石油焦按照外观形态可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦三种，如图 1-1 所示油焦是一种高度芳构化的碳化物，主要由芳烃、长链脂肪缩聚物及少量无机物组元素含量 90-97%，氢元素含量为 1.5-8%，高硫石油焦中还含有 3%以上的硫，此有少量的氮、氧和金属元素[2]。石油焦的热值很高，其低位发热量一般为煤的 1，其灰分极少[3]，一般低于 1%，灰分的组成包括硅、铝、钠、铁、钙、钒、镍等及其化合物，尤其是钒、镍的含量较高；挥发分含量为 11%左右[4]。
图 1-2 2012-2017 年我国石油焦产量和进口量统计油焦的生产主要集中于中国石化、中国石油、中国海洋石油1-3 是 2016 年国内石油焦的产品品质统计[8]，按照硫含量（为高硫、中硫、低硫石油焦，具体分类标准如表 1-1 所示。油焦以中硫焦为主，占比 54%，而三大集团的高硫石油焦油的劣质化以及我国进口的中东高硫原油的增多，三大集避免地出现高硫化，我国石油焦市场面临高硫石油焦过剩的
图 1-2 2012-2017 年我国石油焦产量和进口量统计我国石油焦的生产主要集中于中国石化、中国石油、中国海洋石油以及其他地方炼油厂。图 1-3 是 2016 年国内石油焦的产品品质统计[8]，按照硫含量（wt%）的高低一般将其分为高硫、中硫、低硫石油焦，具体分类标准如表 1-1 所示。可以看出，地方炼厂的石油焦以中硫焦为主，占比 54%，而三大集团的高硫石油焦合计占比超过57%，随着原油的劣质化以及我国进口的中东高硫原油的增多，三大集团企业生产的石油焦不可避免地出现高硫化，我国石油焦市场面临高硫石油焦过剩的局面。
【参考文献】
本文编号：2883565
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE626.87
【部分图文】：
1 石油焦理化性质及利用现状1.1 石油焦理化性质石油焦是渣油、重油延迟焦化工艺得到的副产品，是石油的精炼过程中最终产。石油焦外观呈形状不规则、结构紧密的黑色粒状、针状或柱状固体，一般有金泽，石油焦按照外观形态可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦三种，如图 1-1 所示油焦是一种高度芳构化的碳化物，主要由芳烃、长链脂肪缩聚物及少量无机物组元素含量 90-97%，氢元素含量为 1.5-8%，高硫石油焦中还含有 3%以上的硫，此有少量的氮、氧和金属元素[2]。石油焦的热值很高，其低位发热量一般为煤的 1，其灰分极少[3]，一般低于 1%，灰分的组成包括硅、铝、钠、铁、钙、钒、镍等及其化合物，尤其是钒、镍的含量较高；挥发分含量为 11%左右[4]。
图 1-2 2012-2017 年我国石油焦产量和进口量统计油焦的生产主要集中于中国石化、中国石油、中国海洋石油1-3 是 2016 年国内石油焦的产品品质统计[8]，按照硫含量（为高硫、中硫、低硫石油焦，具体分类标准如表 1-1 所示。油焦以中硫焦为主，占比 54%，而三大集团的高硫石油焦油的劣质化以及我国进口的中东高硫原油的增多，三大集避免地出现高硫化，我国石油焦市场面临高硫石油焦过剩的
图 1-2 2012-2017 年我国石油焦产量和进口量统计我国石油焦的生产主要集中于中国石化、中国石油、中国海洋石油以及其他地方炼油厂。图 1-3 是 2016 年国内石油焦的产品品质统计[8]，按照硫含量（wt%）的高低一般将其分为高硫、中硫、低硫石油焦，具体分类标准如表 1-1 所示。可以看出，地方炼厂的石油焦以中硫焦为主，占比 54%，而三大集团的高硫石油焦合计占比超过57%，随着原油的劣质化以及我国进口的中东高硫原油的增多，三大集团企业生产的石油焦不可避免地出现高硫化，我国石油焦市场面临高硫石油焦过剩的局面。
【参考文献】
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本文编号：2883565
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