石油焦含油量檢測(cè) 石油焦全成分分析

石油焦是原油經(jīng)過(guò)蒸餾分離出重質(zhì)油，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品，是一種在石油加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。石油焦的質(zhì)量與性能指標(biāo)是評(píng)價(jià)其使用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)，如硫含量、氮含量、水分等。石油焦主要的元素組成是碳，占80%以上, 含氫1.5%-8%，其余的為氧、氮、和微量元素碳、硫、硅、釩、鐵、鈣、鎳、鈉等。

石油焦可分為四種：針狀焦（針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，用于石墨電極、負(fù)極材料）、海綿焦（雜質(zhì)含量低，用于煉鋁工業(yè)）、彈丸焦（由高硫、高瀝青質(zhì)雜油生產(chǎn)，只能用于發(fā)電和水泥使用）和粉焦（揮發(fā)分高）。

石油焦含油量檢測(cè) 石油焦全成分分析

濱州 東營(yíng) 濰坊 淄博

石油焦含油量的檢測(cè)和全成分分析是確保石油焦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，這些分析對(duì)于石油焦的正確應(yīng)用和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要。

石油焦含油量檢測(cè) 石油焦全成分分析 

石油焦含油量的檢測(cè)和全成分分析是確保石油焦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，這些分析對(duì)于石油焦的正確應(yīng)用和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要。

石油焦含油量檢測(cè)：

目的：含油量是評(píng)價(jià)石油焦純凈度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，高含油量可能影響其在高溫應(yīng)用中的性能，如石墨化過(guò)程或作為電極材料時(shí)的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。

檢測(cè)方法：

加熱揮發(fā)法：將石油焦樣品加熱一定溫度，使其中揮發(fā)性物質(zhì)（主要是殘留的油分）揮發(fā)，然后通過(guò)質(zhì)量差計(jì)算含油量。

溶劑萃取法：使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑（如苯、二硫化碳等）萃取石油焦中的油分，之后通過(guò)蒸發(fā)溶劑并干燥，稱重剩余固體的質(zhì)量來(lái)計(jì)算含油量百分比。I89-I27O-6O73

石油焦全成分分析

涵蓋范圍：

元素分析：測(cè)定碳、氫、氮、硫、氧等主要元素的含量，以及微量元素如硅、鐵、鈣等。

物理化學(xué)性質(zhì)：包括熔點(diǎn)、密度、孔隙率、揮發(fā)分、灰分、真密度等。

有機(jī)成分分析：識(shí)別并量化石油焦中可能存在的有機(jī)化合物，如殘留的烴類。

結(jié)構(gòu)特性：結(jié)晶度、粒度分布等，對(duì)于特定應(yīng)用（如石墨電極）尤為重要。

分析方法：

元素分析儀：用于快速準(zhǔn)確地測(cè)定C、H、N、S等元素。

X射線熒光光譜（XRF）：用于檢測(cè)微量元素。

**熱重分析（TGA）**和差示掃描量熱法（DSC）：輔助分析揮發(fā)分和熱穩(wěn)定性。

掃描電子顯微鏡（SEM）：觀察結(jié)構(gòu)特性。

化學(xué)溶劑萃取和色譜分析：用于有機(jī)成分的分離和鑒定。

標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：進(jìn)行這些分析時(shí)，通常遵循如SH/T 0026、SH/T 0029、GB/T 26310系列等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性

為什么要測(cè)石油焦中的，硫、硅、釩、鐵、鈣、鎳、鈉，S、Si、V、Fe、Ca、Ni、Na元素？

根據(jù)NB/SH/T 0527-2019 石油焦（生焦）的要求，以上元素是石油焦出廠必檢項(xiàng)目，所以準(zhǔn)確測(cè)定石油焦中的硫含量至關(guān)重要。石油焦的硫具有高低不同含量，所以對(duì)分析儀器也提出了高要求。天瑞儀器作為具有30多年元素分析經(jīng)驗(yàn)的廠家，在元素分析方面具有多款產(chǎn)品，滿足客戶的不同測(cè)試需求。

 石油焦是煉油過(guò)程中的固體殘留物，是生產(chǎn)石墨電極、負(fù)極材料、碳素等各種碳材料的重要原料，石油焦的雜質(zhì)元素主要以原油中固有S、Fe、Ni、V、Ga等元素為主，原油劣質(zhì)化日益嚴(yán)重，導(dǎo)致石油焦中的雜質(zhì)元素含量也隨之增加，石油焦中微量元素含量的控制，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油焦、提高石油焦市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要環(huán)節(jié)。

      圖1：石油焦實(shí)物圖

      石油焦中微量元素的測(cè)試手段包括原子吸收光譜(AAS)，電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)等，這些檢測(cè)方法大多需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的前處理并且操作復(fù)雜，十分依賴實(shí)驗(yàn)人員的主觀操作經(jīng)驗(yàn)，在最新版的石油焦產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《NB/SH/T 0527-2019對(duì)石油焦(生焦)》中XRF方法取代了原ICP-OES法成為石油焦微量元素測(cè)定的仲裁方法。

表1：普通石油焦(生焦)和石油針狀焦(生焦)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

      能量色散型XRF相較于波長(zhǎng)色散型XRF儀器更加輕便，適用于多種場(chǎng)景并且儀器的維護(hù)更為簡(jiǎn)單，ED-XRF的使用，可以增加石油焦微量元素的日常監(jiān)測(cè)，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)原料的快速評(píng)估，對(duì)于裝置的工藝參數(shù)調(diào)整優(yōu)化具有非常重要的指導(dǎo)意義。

1.設(shè)備及試劑

  EDX 6000C能量色散X熒光光譜儀

2.樣品的采集、保存和前處理

      按照石油焦取樣標(biāo)準(zhǔn)，取100g石油焦樣品，在105℃的干燥箱干燥2h。用粉碎機(jī)取石油焦樣品粉碎至0.074mm及以下。稱量3.0g石油焦樣品和10.0g硼酸粉末，以硼酸粉末為填充劑，在15~20T壓力下壓片成型。然后，在樣片上面貼上標(biāo)簽、放入樣品袋中，待用。

3. 工作曲線的建立和樣品分析

      設(shè)定適當(dāng)?shù)臏y(cè)量條件，使用X射線熒光光譜儀掃描一系列含量已知的石油焦(生焦)二次標(biāo)樣(通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定值的石油焦)，建立石油焦中關(guān)注元素S、V、Fe和Ni元素含量與強(qiáng)度的一次線性校正工作曲線。然后，對(duì)未知石油焦(生焦)樣品進(jìn)行測(cè)量。

圖2：S、V、Fe、Ni元素含量與強(qiáng)度線性關(guān)系圖

      上圖為使用EDX 6000C能量色散熒光光譜儀測(cè)量不同含量石油焦二次標(biāo)樣，建立S、V、Fe、Ni元素含量與強(qiáng)度的一次或二次校正工作曲線。由圖可知，S、V、Fe、Ni組分含量與強(qiáng)度具有非常好的線性關(guān)系。

    圖3：石油焦樣品的熒光譜圖

      圖3為測(cè)試中使用的一個(gè)未知樣(命名石油焦1#)的測(cè)試譜圖，在譜圖中可以明顯觀察到S、V、Fe、Ni元素的特征峰，并且在此樣品中還含有微量的Al、Si、Ca、Zn元素。使用該樣品進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試后，檢測(cè)結(jié)果中S、V、Fe、Ni元素的重復(fù)性分別達(dá)到了0.28%、3.33%、1.10%和0.71%，表明該儀器對(duì)石油焦樣品具有很好的檢測(cè)效果。

  表2：石油焦1# 樣品的重復(fù)性測(cè)試數(shù)據(jù)