石油焦脱硫技术.pdf

石油焦是原油通过炼制经过焦化后所得到的一种副产物。根据其含硫量不同可

分为高硫焦（含硫量＞3%)，中硫焦（1.5%-3.0%）和低硫焦(含硫量＜

1.5%）。石油焦含硫量的不同决定了石油焦的用途的不同。高硫焦多用来作为

水泥厂和发电厂的燃料，低硫焦可作为电解铝制备预焙阳极糊和预焙阳极的原

料，还可制备石墨电极，但石油焦中的硫经高温后以SO2的形式析出并排放到

大气中，对环境造成了污染。因此，研究一种高效，低廉且条件温和的石油焦

脱硫技术对工业的生产发展具有重要意义。

1.研究的目的和意义

石油焦是伴随石油炼制的副产物之一，石油焦质量受原油的品质及加工工艺的

影响，随着近年来进口高硫石油焦比例增大，导致石油焦质量严重下滑，尤其

是电解铝行业对石油焦的需求量也不断增加。但含硫量高的预焙阳极对铝电解

的生产过程有重要的影响，即石油焦中的硫除了腐蚀生产设备，增加阳极的电

阻率，还会增加电耗和阳极消耗量。石油焦中的硫经煅烧以及电解消耗后，以

SO2的形式排出，造成大气环境污染。据统计，石油焦的含硫量每增加1%，

电解铝的烟气中SO2浓度将增加133mg/m3。因此加强对石油焦脱硫的研究

有重要意义。

2.石油焦概括

(1)石油焦来源及分类

石油焦主要来源于延迟焦化装置，其生产流程为：原油→常减压蒸馏装置→延

迟焦化装置→石油焦。它是一种黑色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多

孔性。石油焦主要成分除了含有大量的碳和部分氢之外，还含有少部分氮，

氯，硫和其他金属化合物。石油焦被广泛应用于石油化工，钢铁冶炼，电解铝

等各个领域。根据石油焦的结构和外观，石油焦又可被分为针状焦，海绵焦，

弹丸焦和粉焦。

(2)石油焦现状和发展趋势

近年来我国石油焦的产量不断增加。截至2019年末，国内石油焦总产量高达

2766.75万吨，同比增长了2.47%。由于工业上对石油焦的需求量大幅度上

升，我国每年生产的石油焦供不应求，每年都需进口大量的石油焦。进口的石

油焦大部分是高硫焦，燃烧后危害较多。若将进口来的高硫焦经过脱硫处理得

到含硫量较低的石油焦，既可应用于工业生产也可对外售出以获得较高利润。

因此本课题对研究高硫焦脱硫生产低硫焦是具有一定价值意义的。

3.石油焦主要脱硫方法概述

(1)电化学脱硫

该方法利用石油焦为主要原材料，将石油焦切成1cm以下的小块后再经过压块

处理，并在多空集流体包裹下作为电解的阴极，并选择惰性导体材料如石墨

棒，氧化锡等作为电解的阳极，选择MX盐（M可选H、Li、Na；X可选为F

或Cl）作为电解质并在高温条件下长时间电解，该方法脱硫率极高，简便且不

需要添加任何的催化剂，从而提高了高硫焦的质量。但该方法需要的反应温度

较高，且电解过程需要耗费较多时间，不适合对大批量高硫焦进行脱硫。

(2)真空辅助脱硫

真空辅助脱硫法是一种利用超声波去除石油焦中的硫和其他杂质的方法。石油

焦经干燥后经过粉碎处理被加工成粒度较小的石油焦颗粒。石油焦颗粒在一定

真空条件下经过高温加热微波处理后并保温，即可完成脱硫。真空状态下空气

稀薄，基本上没有氧气存在，因此经高温煅烧后不会产生SO2等其他有害气

体，对环境起到了一定的保护。超声波辅助脱硫根据处理时间的不同，对高硫

焦脱硫的效果也不同，脱硫率随超声处理时间的增长而提高。但该方法脱硫率

不是很高，脱硫率只能达到80%左右，脱硫效果一般。

(3)微生物脱硫

微生物脱硫是利用微生物的新陈代谢进行脱硫的方法。利用微生物在新陈代谢

的过程中需要消耗有机物的特征，且一些特殊的菌种在新陈代谢的过程中会消

耗掉石油焦中的硫分，利用此类菌群，可将石油焦中难以脱除的硫分转化为水

溶性硫分或其他易脱除类型的硫分。

微生物脱硫节约能源，成本低，选择性高，由于微生物时间周期较长，且产生

的代谢废物和废液难以处理，所以微生物脱硫仍有很多问题有待解决。

(4)高温煅烧脱硫

高温煅烧脱硫是指将石油焦在一定的温度下进行煅烧，并在一定温度条件下停

留一段时间，使石油焦中的硫分以气体的形式逸出的脱硫方法。高温煅烧脱硫

法是目前工业中较为常用的方法。将石油焦放置于1350℃～1600℃条件煅

烧，实验结果发现，当温度高于1450℃时，脱硫效果才较为显著，脱硫率随锻

烧温度的升高而增加，温度提高至1650℃时，脱硫率可达90%以上。发现温

度达至1200℃时，开始出现明显的脱硫效