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石油焦是石油加工產生的石油渣油、石油瀝青經焦化后得到的固體炭質物料，主要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦外觀為黑色或暗灰色的蜂窩狀結構，焦塊內氣孔多呈橢圓形。石油焦屬于易石墨化炭。我國石油焦產量己達到550萬噸以上，其中炭材料生產用石油焦主要包括大慶焦、撫順焦、錦州焦、勝利焦、安慶焦、南京焦、鎮江焦、荊門焦、錦西焦、葫蘆島焦和長嶺焦等。

石油焦通常按以下4種方式進行分類：

①按焦化方法劃分，可分為延遲焦、釜式焦、流化焦和平爐焦。目前國內外大量生產的是延遲焦，釜式焦僅有少量生產。

②按熱處理溫度劃分，可分為生焦和煅后焦(鍛燒焦)兩種。生焦是通過延遲焦化(500℃)制備的，含有大量的揮發分，機械強度低，煅后焦是生焦經鍛燒(1350℃左右)而得。國內大部分煉油廠只生產生焦，煅燒作業多在炭素廠進行。

③按焦炭含硫量高低劃分，可分為高硫焦、中硫焦和低硫焦3種。

④按石油焦外觀結構形態和性能劃分，可分為海綿狀焦、蜂窩狀隼和針狀焦3種。

海綿狀焦外觀類似海綿，雜質含量較多，內部含有許多小孔，孔隙間焦壁很薄，不適合作為炭材料生產用原料。蜂窩狀焦內部小孔分布比較均勻，有明顯的蜂窩結構，具有較好的物理機械性能，此類石油焦可以作為普通功率石墨電極、預焙陽極和電碳制品生產用的原料。針狀焦外表有明顯條紋，焦塊內部的孔隙呈細長橢圓形定向排列，破碎后成細長顆粒，其可作為生產高功率和超高功率石墨電極的原料。

石油焦是各種石油渣油、石油瀝青或重質油經焦化而得到的固體產物。由于焦化的方式不同，石油焦可分為延遲焦和釜式焦。目前，石油行業生產的是延遲焦，釜式焦已被淘汰。

延遲焦化是將原料油經深度熱裂化轉化為氣體烴類、輕質和中質餾分油及焦炭的加工過程。其原料一般是深度脫鹽后的原油經減壓蒸餾所得的渣油。有時還在減壓渣油中配有一定比例的熱裂化渣油或頁巖油。石油焦的質量主要取決于渣油的性質，同時也受焦化條件的影響，我國幾種主要減壓渣油及其所產石油焦的質量參數如表1所示。

延遲焦化的主體設備由兩座直徑5.4m的焦炭塔和一座直徑3.2m的分餾塔組成。原料渣油首先與分餾塔餾出的餾分氣進行間接換熱，然后經加熱爐加熱到500℃±10℃,此溫度己達到渣油的熱解溫度，但由于油料在爐管中具有較高的流速(冷油流速達1.4?2.2m/s),來不及反應就離開了加熱爐，使焦化反應延遲到焦炭塔中進行，故這種焦化工藝稱為延遲焦化。

隨著油料的進入，焦炭塔中焦層不斷增高，直到達到規定的高度為止。生產中，一個焦炭塔進行反應充焦，另一個已充焦的焦炭塔經吹蒸汽與水冷后，用10?12MPa的高壓水通過水龍帶從一個可以升降的焦炭切割器噴出，把焦炭塔內的焦炭切碎，使之與水一起由塔底流入焦炭池中。焦炭池中的焦炭經脫水后即得生石油焦。每個焦炭塔一次出焦約250t，循環周期約為48h。分餾塔是分餾焦化餾分油的設備，為了避免塔內結焦，要求控制塔底溫度不超過400℃。同時，還需采用塔底油循環過濾的方法濾去焦粉，提高油料的流動性。延遲焦化法生產效率高，勞動條件好，何所得焦揮發分較高，結構疏松，機械強度較差。

炭材料生產用石油焦的質量可用灰分、硫分、揮發分、鍛后焦真密度、粉焦量和雜質元素含量來衡量。灰分含量是石油焦的主要質量指標。石油焦的揮發分高低顯示了焦炭的焦化程度,其對鍛燒操作有較大的影響。鍛后焦的真密度大小標志著石油焦的石墨化難易程度，煅后焦真密度越大，石油焦越易石墨化，并且石墨化產品電阻率較低。硫分對于炭材料生產來說是一種有害元素。為了更全面地分析炭材料用石油焦的使用性能，有時還需要檢測石油焦的堆積密度、振實密度與煅后焦的電阻率、熱膨脹系數和力學性能如可破碎性、脆性和磨損率等。

(1)灰分石油焦灰分中主要元素為鐵、硅、鈣、鋁、鈉和鎂，還有少量的釩和鉻等，主要以它們的氧化物形式存在。影響石油焦灰分大小的因素首先是原油的含鹽量和脫鹽程度。原油中的鹽分經過蒸餾或裂解加工后大部分富集在渣油中，而渣油中的鹽分大部分殘留在焦炭中。石油焦的灰分還受冷卻水和卸焦用高壓水含鹽量的影響，這兩類水如果重復利用，則含鹽量比較高。石油焦如露天堆放，地面上的泥沙或刮風帶來的塵土也會增加石油焦的灰分。我國原油鹽類雜質較少，故灰分含量較低。石油焦的灰分還與延遲焦化的冷卻水質以及原料場的管理水平有關。生產一般炭素制品的石油焦，要求灰分不高于0.5%,生產高純石墨制品的石油焦，要求灰分不高于0.15%。

(2)揮發分石油焦的揮發分高低表明了石油焦的焦化程度，其大小與焦化溫度的高低關系較大，釜式焦的焦化溫度(700℃左右)較高，因此釜式焦的揮發分較低，一般為3%?7%,而延遲石油焦的焦化溫度只有500℃左右，所以其揮發分就高達10%?20%。采用延遲焦化生產的石油焦揮發分不僅取決于焦化溫度，還與渣油通入焦化塔的裝填時間及向焦炭層吹入蒸汽的條件有關。同一塔卸出的焦炭揮發分相差很大，位于塔底的焦炭結構較致密，體積密度大，揮發分較低，而塔頂部的焦炭結構疏松，揮發分要高得多。石油焦揮發分的高低對炭材料的質量并無多大影響，但對煅燒操作有很大的影響，例如采用罐式鍛燒爐鍛燒高揮發分的石油焦，就會遇到結焦堵爐的問題。

(3)真密度石油焦在1300℃溫度下鍛燒后的真密度大小，可作為其石墨化難易程度的表征。一般認為，石油焦鍛后真密度越大，則越容易石墨化，這是因為石油焦的真密度在一定程度上反映了其化學結構中芳香碳環的縮合程度。

(4)硫分石油焦中的硫來源于原油，其存在形式可分為有機硫和無機硫兩種，而無機硫又可分為硫化鐵硫和硫酸鹽硫兩類。石油焦中的硫以有機硫為主，其次是硫化鐵硫，而硫酸鹽硫的含量很少。石油焦中所含硫難以脫除，一般在1350℃溫度下鍛燒時脫硫效果不大。對于生產石墨材料，部分硫化物需在石墨化的高溫下，特別在1600?1700℃溫度范圍內才能逸出，此時，由于石油焦中所含硫化物以氣體伏態突然釋放，從而使炭坯發生體脹(或稱氣脹)現象，炭坯體積異常膨脹，從而導致炭坯產生裂紋，并且影響制品的電阻率。對于生產頃焙陽極，若石油焦的硫含量高，那么也會降低產品的導電性能，同吋硫在高溫下會與預焙陽極的導電鋼爪起作用，生成電阻很大的硫化鐵膜，增大鐵炭之間的接觸電壓降，鋁電解時就會多消耗電能。

我國生產的石油焦的質量要求如表2-3所示，其中1號焦供生產凍鋼用普通石墨電極和煉鋁用炭素制品，2號焦供生產煉鋁用炭素制品，3號焦主要用于化工生產。