кокс нефтяной
кокс нефтяно́й
статья сверена с оригиналом и вычитана
КОКС НЕФТЯНОЙ
твердый пористый продукт от темно-серого до черного цвета, получаемый при коксовании (см. коксование) нефтяного сырья. Элементный состав сырого, или непрокаленного, К. н. (в %): 91–99,5 C, 0,035–4 H, 0,5–8 S, 1,3–3,8 (N + O), остальное — металлы. Основные показатели качества — содержание S, золы, влаги (обычно не более 3% по массе), выход летучих веществ, гранулометрический состав, мех. прочность. К. н. подразделяют: по содержанию S на малосернистые (до 1%), сернистые (до 2%), высокосернистые (более 2%); по содержанию золы на малозольные (до 0,5%), среднезольные (0,5–0,8%), высокозольные (более 0,8%); по гранулометрич. составу (см. табл.) на кусковой (фракция с размером частиц более 25 мм), "орешек" (6–25 мм), мелочь (менее 6 мм). Другие показатели: пористость 16–56%; плотн. при 20 °C) — истинная 2,04–2,13 г/см3, кажущаяся 0,8–1,4 г/см3, насыпная масса 400–500 кг/м3; уд. электрич. сопротивление (80–100)∙106 Ом∙м.
СВОЙСТВА СЫРЫХ КОКСОВ
К. н. является сложной дисперсной системой, в которой дисперсная фаза состоит из кристаллических образований (кристаллитов) разных размеров и упорядоченности во взаимном расположении молекул и пор, а дисперсионная среда — заполняющая поры кристаллитов непрерывная газообразная или жидкая фаза, из которой формируются адсорбционно-сольватные слои, или сольватокомплексы. Несмотря на неодинаковые условия получения, кристаллиты имеют близкие размеры и представляют собой пакеты из параллельных слоев (плоскостей). Размеры кристаллитов (в нм): длина плоскостей a = 2,4–3,3, толщина пакетов c = 1,5–2,0, межплоскостное расстояние 0,345–0,347.
Усредненные показатели К. н., полученных из различных тяжелых нефтяных остатков на установках замедленного действия, приведены в таблице. Тяжелые нефтяные остатки — системы, состоящие из наборов т. наз. сложных структурных единиц (ССЕ), элементами которых являются надмолекулярные структуры и окружающие их области — сольватокомплексы. Надмолекулярные структуры образованы высокомол. веществами (смолисто-асфальтеновые и др.), связанными между собой в осн. ван-дер-ваальсовыми силами; сольватокомплексы — соед. с более низкой мол. массой (полициклические ароматические углеводороды, парафины), менее склонные к межмол. взаимодействиям. Надмолекулярные структуры придают нефтяному сырью специфические свойства (структурно-механическую неустойчивость, способность к расслоению, малую летучесть), что существенно влияет на кинетику коксования и качество К. н. При разл. способах воздействия на сырье (напр., введение присадок, изменение температуры и скорости нагрева) структура его подвергается контролируемой перестройке. Возможность регулирования размеров элементов ССЕ — основа получения К. н. заданных свойств и структуры.
Перед использованием К. н. обычно подвергают облагораживанию (прокаливанию) на нефтеперерабатывающих заводах сразу после получения или у потребителя. При прокаливании удаляются летучие вещества и частично гетероатомы (напр., S и V), снижается уд. электрич. сопротивление; при графитировании двухмерные кристаллиты превращ. в кристаллические образования трехмерной упорядоченности и т. д. В общем виде стадии облагораживания можно представить след. схемой: К. н. (кристаллиты) → карбонизация (прокаливание при 500–1000 °C) → двухмерное упорядочение структуры (1000–1400 °C) → предкристаллизация (трансформация кристаллитов при 1400 °C и выше) → кристаллизация, или графитирование (2200–2800 °C). Например, при термообработке (1300–2400 °C) К. н. на основе дистиллятного крекинг-остатка характеристики продукта изменяются таким образом: размеры кристаллитов (в нм) от 5,4 до 139 (a) и от 3 до 59 (c), межплоскостное расстояние от 0,345 до 0,337; плотн. от 2,08 до 2,24 г/см3, уд. электрич. сопротивление от 536 до 62 мкОм∙м.
К. н. используют: для получения анодной массы в производстве Al, графитир. электродов дуговых печей в сталеплавильной промышленности, в производствах CS2, карбидов Ca и Si; в качестве восстановителей в хим. промышленности (напр., в производстве BaS2 из барита) и т. наз. сульфидизаторов в цветной металлургии (для перевода оксидов металлов или металлов, напр. в производствах Cu, Ni и Co, в сульфиды с целью облегчения их послед. извлечения из руд); спец. сорта как конструкционный материал для изготовления коррозионно-устойчивой аппаратуры.
Лит.: Сюняев З. И., Нефтяной углерод, М., 1979; Эрих В. Н., Расина М. Г., Рудин М. Г., Химия и технология нефти и газа, 3 изд., Л., 1985; Походенко Н. Т., Брондз Б. И., Получение и обработка нефтяного кокса. М., 1986.
З. И. Сюняев
