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2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析石油焦新材料的应用探索

更新时间:2021-11-25 16:33:53点击:

石油焦作为一种石油副产品在石油加工的过程中产生,即原油在经过蒸馏之后分离轻重质油,而重质油再经过热裂转化为石油焦。若是石油焦由石油加工直接就可以得到,那么该种石油焦为生焦或者普通焦。石油焦形状不规则,呈暗灰色或者黑色,为多孔结构,具有金属光泽。

石油焦含碳量十分高,大概在百分之九十,主要存在形式为碳氢化合物。而石油焦 中的其他含量,如灰分、水分或者挥发分,都比较低。很多石油焦具有较高的硫含量,大致在2%到5%之间。石油焦热值十分高,其品质和无烟煤十分接近,可以作为燃料。石油焦比其他的碳原料具有更紧密的结构、更高程度的有序化、更高的结晶度,可以说是一种部分石墨化的碳素形态。

石油焦新材料

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

一、分类

高比表面积活性碳

在化工、医药或者食品等等这些领域里,活性 炭具有十分广泛的应用。在对高比表面积活性碳进行制备时,混合碱性活化剂和石油焦颗粒,其中石油焦可以尺寸一定要符合相关标准。制备的工艺要合适,获得的活性炭就可以超过表面积3000m2/g。石油焦原料的粒度尺寸不能太小,一般要在100~200um之间。比表面积要达到最大限度,其活化温度也必须处于700~800 ℃之间。而且,活化的时间应该少于2h。

纳米碳化物颗粒

石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后,重质油再经热裂的过程,转化而成的产品,从外观上看,焦炭为形状不规则,大小不一的黑色块状(或颗粒),有金属光泽,焦炭的颗粒具多孔隙结构,主要的元素组成为碳,占有80%以上,含氢1.5%-8%,其余的为氧、氮、硫和金属元素。

石油焦分类

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:智研咨询整理

二、石油焦产量现状

智研咨询发布的《2021-2027年中国石油焦产业发展动态及投资前景分析报告》数据显示:石油焦的燃烧特性处于烟煤和无烟煤之间,石油焦的着火点及燃尽温度也处于烟煤和无烟煤之间。挥发分的释放有利于石油焦的燃烧,挥发分特性指数大的石油焦,其燃烧特性指数也大。2020年中国石油焦产量为2920.2万吨,同比增长4.2%;中国石油焦表观需求量为3770万吨,同比增长10.8%。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

一般来说,碳化物都有较高的硬度以及较高的熔点,被广泛应用于硬质合金的制备之中。纳米碳化物的熔点在其表面能较高的情况下会快速下降,若是烧结温度较低、保温时间较短,其制备出来的陶瓷会很致密,性能也会十分优良。烧结后,纳米碳化物的晶粒会很小,其强度和硬度却因此变得更高。

据国家统计局数据,2020年中国石油焦产量最多为华东地区占比56.3%;其次是东北地区石油焦产量占比13%。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

其中,2020年中国山东地区石油焦产量最多为1068.7万吨;其次是辽宁地区石油焦产量341.2万吨;再次是广东地区石油焦产量247.6万吨。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

三、石油焦进出口情况

先进复合材料

首先是反应烧结碳化硅,也可以简称为RBSC。RBSC 是通过液化硅深入碳坯之中,经过相关化学反应之后原位生成SIC陶瓷的一种工艺。直接烧结SIC陶瓷时,所需的时间和温度都比RBSC要长、高,设备也更昂贵,而RBSC可以将SIC陶瓷具备比较好的 尺寸保持性,还能对具有复杂形状的制品进行制备。再者,采用石油焦制备RBSC可以将成本有效降低。因此,可以将石油焦与SIC颗粒混合,再将混合之后的液体渗硅。此外,还可以将填充物混入石油焦之中,对碳素材料的密度进行调节再渗硅。

中国石油焦进口数量较多,2020年中国石油焦进口数量为1027.7万吨,同比增长24.3%;中国石油焦出口数量为178.4万吨,同比下降22.1%。

电流变智能材料

电流变智能材料包括压电陶瓷、电流变和形状记忆合金等材料,涵盖的范围很广。其中,由于电流变材料的电流变液的黏度在一定强度的外电场作用下,可以从低瞬间变高,甚至可能变为固体,而被人们重视并且广泛应用。比如离合器、减振器和液压阀门等等场合。石油焦被应用于电流变材料的相关研制,经过研磨之后可以得到 10~75μm 的粒子,通过分散在50 mm2 /s 黏度的甲基硅油之中而使甲基硅油的体积分数介于33%~35%之间。在外场强度是2kV/mm 的情况下,若是材料黏度与零场黏度相比大了20 倍,则表示其电流变效应很好。另外, 当其电流密度比 60μA/cm2还要小时,则表示其悬浮稳定性很好。

锂电池负极材料

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

锂离子电池的正负极为不同电位的嵌入材料,使得锂离子在电池进行充电的时候从正极中脱嵌,而嵌入负极中。在放电的时候,情况恰好相反。要将具有高性能的锂电池开发出来,首先就是要找到合适的负极材料,其工作电压要尽可能低、锂嵌入量要较高、锂离子脱嵌可逆性良好。碳材料是最成功的负极材料,包括石油焦、活性炭、石墨等。

在这里以高硫石油焦清洁化利用技术开发的几种技术为例进行讲述。

活性炭技术

在国外,将石油焦应用于活性炭技术的制备已经有20多年的历史,其原料以低硫石油焦为主。硫含量极大地影响着活性炭的比表面积,高硫的石油焦只有在达到98%的脱硫率时,才能大幅度提高活性炭产物的比表面积。而在国内,关于这方面的研究只处于小试阶段。高硫石油焦可以充当具备高性能的天然气吸附剂的生产原料。只是排放气体中, 由于其含硫较高,没有达到环保水平的相关要求。

其中,2020年中国未煅烧石油焦进口数量最多地区为美国1364889吨;其次是从哥伦比亚地区进口未煅烧石油焦数量816544吨,再次是从俄罗斯地区进口未煅烧石油焦数量286997吨。

铝用预焙阳极技术

这种技术在电解铝企业中会占据较大的消费需求,其原料以低、中硫石油焦为主。铝业的快速发展推动着预焙阳极的需求增长,能够满足预焙阳极生产条件的石油焦开始供不应求。与此同时,人们对高硫石油焦的需求也在日益提高。只是在采用高硫石油焦进行铝用预焙阳极生产时,会由于其产生的二氧化硫平均浓度过高而受制于相关环保要求,应用范围也相对受到限制。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

据中国海关数据,2020年中国未煅烧石油焦主要出口地区有日本、印度、韩国及巴林等;其中,中国未煅烧石油焦出口数量最多地区为日本134600吨,占总未煅烧石油焦数量的58.5%。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

中国海关数据显示,2020年中国已煅烧石油焦主要地区有韩国、日本及英国等;其中,从英国地区进口已煅烧石油焦数量为20129吨,占总已煅烧石油焦进口数量的73.3%。

立式水泥窑燃烧技术

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

其中,2020年中国已煅烧石油焦出口数量最多地区为日本13659.3吨;其次是出口至俄罗斯地区的已煅烧石油焦数量11419.5吨;再次是出口至荷兰地区已煅烧石油焦数量10699.6吨。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

如今,机立窑水泥生产线上的高硫石油焦的应用技术已经成熟,不但质量稳定,其废气排放也已经达到了环保标准要求。而立式水泥窑也有其缺点, 即为规模比较小,生产技术也比较落后。由于“十二五”期间的产业结构优化调整,很多落后的水泥产能已经渐渐被淘汰,包括大部分的立式水泥窑。所以高硫石油焦的消费随着立式水泥窑的产能下降而出现下滑的趋势。

据中国海关数据,2020年中国石油焦进口金额为100195万美元,同比下降36.7%;中国石油焦出口金额为45894万美元,同比下降38.8%。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

CFB 技术

CFB 技术是应用于生产蒸汽与电力的一种技术,流程简单,脱流效果极佳,成本也不高,广泛应用于炼油厂以及电厂。

其中,2020年中国未煅烧石油焦进口金额最多地区为美国15149万美元;其次是进口哥伦比亚未煅烧石油焦金额8929万美元。

石油焦新材料的应用探索

其流程为:通过给料机将粉碎后的石灰石和石油焦送入炉膛下部,使其被循环的高温物料进行加 热和燃烧。一次空气预热之后,从炉膛的底部送到炉内,使其颗粒向上流动,形成密相流化床。经过二次空气预热之后,将其从炉膛的焦炭进料口上面送到炉内,将燃烧颗粒细粉挟带出CFB炉膛,再 送入旋风分离器,分离之后的物料会被返料系统送回炉膛再次燃烧。其烟气通过省煤器和热情进行换热,再通过除尘器进行除尘,然后排入烟囱,将灰渣从炉底的排渣口排出。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

中国海关数据显示,2020年中国已煅烧石油焦进口金额最多地区为俄罗斯2118.4万美元;其次是从伊朗地区进口已煅烧石油焦金额为1045.6万美元。

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:中国海关、智研咨询整理

四、石油焦发展趋势分析

CFB技术已经在逐渐完善,并且提高了可用率。以高硫石油焦燃料为主要原料的 CFB锅炉的并发项目将会逐渐增加。值为 95.17%、97.3%。

结束语

随着材料科学的发展越来越快,石油焦新材料的应用将会越来越广泛,应用的领域也会越来越多,为社会和企业带来比传统应用途径更加大的社会效益以及经济效益。

石油焦是以渣油为原料经延迟焦化装置生产的固体产品。它的产量取决于原油一次加工能力和炼油企业二次加工装置配套状况,以产定销是石油焦的主调。随着国内延迟焦化装置在原料的适应性、工艺流程、大型化、操作条件和安全环保方面的进步,生产能力不断增加,石油焦产量将逐年增长。

中国石油焦发展趋势

2020年中国石油焦市场供需及发展趋势分析

资料来源:智研咨询整理