隨著全球經(jīng)濟迅速發(fā)展,能源消耗與日劇增。高硫含量的劣質(zhì)油和重油的深度加工導(dǎo)致副產(chǎn)品高硫石油焦的產(chǎn)量持續(xù)增加。高硫石油焦氣化制氣是一種滿足環(huán)保要求的高效利用方式。針對氣化爐運行過程中,石油焦灰分中高濃度的釩、鎳重金屬組分引起的腐蝕、結(jié)渣問題,本文對石油焦氣化過程中釩、鎳遷移轉(zhuǎn)化機理及氣化灰中礦物質(zhì)演變行為展開了系統(tǒng)的研究。本文在微型流化床氣化裝置上開展了不同來源地(海相、陸相)石油焦的水蒸氣氣化實驗,并結(jié)合Tessier形態(tài)分析法,對釩、鎳賦存形態(tài)及遷移規(guī)律展開了研究。結(jié)果表明:石油焦中的Ni具有豐富的賦存形態(tài)種類,V主要以有機物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)的形式存在;Ni的揮發(fā)性與氣化溫度和硫含量呈正相關(guān);V的有機物結(jié)合態(tài)在氣化初始階段分解,并主要轉(zhuǎn)化為殘渣態(tài);與其他形態(tài)相比,離子可交換態(tài)的V的形成受溫度的影響更為明顯。本文還采用FactSage軟件對石油焦氣化過程中釩、鎳的具體化合物形態(tài)以及遷移特性進行了熱力學(xué)平衡模擬。研究表明:隨著氣化溫度的升高,Ni_3S_2與Ni、V_2O_3與FeV_2O_4之間會發(fā)生相互轉(zhuǎn)換;Fe和S元素的存在對V化合物的轉(zhuǎn)化有明顯影響。最后,本文在高溫固定床氣化裝置上開展了石油焦摻混合成灰的共氣化實驗,研究了石油焦灰中礦物質(zhì)在氣化條件下的演變特征行為。主要結(jié)論如下:石油焦氣化灰中礦物質(zhì)主要有鈣長石(CaAl_2Si_2O_8)、鐵尖晶石(FeAl_2O_4)、NiO、Ni、SiO_2、Ni_3S_2、FeV_2O_4、V_2O_3、Fe_3O_4;氣化溫度的升高有利于低熔點礦物CaAl_2Si_2O_8和FeAl_2O_4的生成;硅鋁比的增加促進了FeV_2O_4向V_2O_3的轉(zhuǎn)化;鐵鈣比的增加抑制了CaAl_2Si_2O_8的生成,有利于FeV_2O_4的生成;釩鎳比的增加不會改變灰中礦物的種類。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE626.87
【部分圖文】：

1 石油焦理化性質(zhì)及利用現(xiàn)狀1.1 石油焦理化性質(zhì)石油焦是渣油、重油延遲焦化工藝得到的副產(chǎn)品，是石油的精煉過程中最終產(chǎn)。石油焦外觀呈形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)緊密的黑色粒狀、針狀或柱狀固體，一般有金澤，石油焦按照外觀形態(tài)可分為海綿狀焦、蜂窩狀焦和針狀焦三種，如圖 1-1 所示油焦是一種高度芳構(gòu)化的碳化物，主要由芳烴、長鏈脂肪縮聚物及少量無機物組元素含量 90-97%，氫元素含量為 1.5-8%，高硫石油焦中還含有 3%以上的硫，此有少量的氮、氧和金屬元素[2]。石油焦的熱值很高，其低位發(fā)熱量一般為煤的 1，其灰分極少[3]，一般低于 1%，灰分的組成包括硅、鋁、鈉、鐵、鈣、釩、鎳等及其化合物，尤其是釩、鎳的含量較高；揮發(fā)分含量為 11%左右[4]。

圖 1-2 2012-2017 年我國石油焦產(chǎn)量和進口量統(tǒng)計油焦的生產(chǎn)主要集中于中國石化、中國石油、中國海洋石油1-3 是 2016 年國內(nèi)石油焦的產(chǎn)品品質(zhì)統(tǒng)計[8]，按照硫含量（為高硫、中硫、低硫石油焦，具體分類標(biāo)準(zhǔn)如表 1-1 所示。油焦以中硫焦為主，占比 54%，而三大集團的高硫石油焦油的劣質(zhì)化以及我國進口的中東高硫原油的增多，三大集避免地出現(xiàn)高硫化，我國石油焦市場面臨高硫石油焦過剩的

圖 1-2 2012-2017 年我國石油焦產(chǎn)量和進口量統(tǒng)計我國石油焦的生產(chǎn)主要集中于中國石化、中國石油、中國海洋石油以及其他地方煉油廠。圖 1-3 是 2016 年國內(nèi)石油焦的產(chǎn)品品質(zhì)統(tǒng)計[8]，按照硫含量（wt%）的高低一般將其分為高硫、中硫、低硫石油焦，具體分類標(biāo)準(zhǔn)如表 1-1 所示。可以看出，地方煉廠的石油焦以中硫焦為主，占比 54%，而三大集團的高硫石油焦合計占比超過57%，隨著原油的劣質(zhì)化以及我國進口的中東高硫原油的增多，三大集團企業(yè)生產(chǎn)的石油焦不可避免地出現(xiàn)高硫化，我國石油焦市場面臨高硫石油焦過剩的局面。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 烏曉江;張忠孝;周托;陳玉爽;陳國艷;陸成;黃鳳豹;;氣化條件下混煤灰熔融特性及礦物質(zhì)演變規(guī)律[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2010年06期

2 高涵;馬波;王少軍;凌鳳香;張喜文;侯彩麗;;石油中鎳、釩的研究進展[J];當(dāng)代化工;2007年06期

3 唐宏青;;Shell煤氣化工藝的評述和改進意見[J];煤化工;2005年06期

4 許飛;;關(guān)于重油氣化爐結(jié)渣結(jié)垢問題的探討[J];寧夏化工;1997年03期

5 婁世松;石油中的鎳釩存在形態(tài)及其脫除方法[J];石油化工腐蝕與防護;1996年04期

6 王予軍;石油瀝青質(zhì)的化學(xué)和物理─Ⅰ石油瀝青質(zhì)的定義和分離[J];石油瀝青;1995年04期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 婁世松;重質(zhì)燃料油燃燒過程中的腐蝕及其防護技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2002年

本文編號：2883565