石油焦是由渣油經(jīng)過焦化工藝而制得的產(chǎn)品。渣油的組成很復(fù)雜。渣油與原油同樣都是由各種烴類和非烴類化合物組成的。渣油中的烴類化合物因化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，可分為烴、環(huán)烷烴、芳香烴三大類;非烴類化合物主要是樹脂質(zhì)和瀝青質(zhì)兩種組分。渣油中的瀝青質(zhì)組分與瀝青焦有相似之處,但它含有較多氧、氮、硫。在重柴油餾分重瀝青質(zhì)，脫去一個脂族基便能轉(zhuǎn)化為樹脂質(zhì)。

在焦化過程中，瀝青質(zhì)和樹脂質(zhì)將脫去直鏈烴化物和芳香基，生成無序的和高度交鏈結(jié)構(gòu)的焦炭。這種焦炭若覆蓋在芳香烴縮聚轉(zhuǎn)化的石墨微晶上，將阻礙微晶的生長。因此，用含瀝青質(zhì)和樹脂質(zhì)較高的渣油焦化所制的石油焦較難石墨化。樹脂質(zhì)和瀝青質(zhì)在高溫下會進行縮聚反應(yīng)，最后可得焦炭。

渣油的焦化反應(yīng)可歸納為:1、渣油中的樹脂質(zhì)-瀝青質(zhì)一焦炭2、渣油中的芳香烴-高分子縮聚物-樹脂質(zhì)-瀝青質(zhì)一焦炭3、渣油中的烷烴、環(huán)烷烴、帶長側(cè)鏈稠環(huán)烴一芳香烴-高分子縮聚物一樹脂質(zhì)-瀝青質(zhì)一焦炭。

石油焦根據(jù)外形和質(zhì)量的不同，可分為三類，即丸狀焦或球狀焦、蜂窩狀焦和針狀焦。丸狀焦或球狀焦，呈圓球形，直徑為0.6~30mm,含有較多雜質(zhì)，大部分用作燃料;蜂窩狀焦塊是由含中等樹脂質(zhì)和瀝青質(zhì)組分的渣油生產(chǎn)的石油焦,焦內(nèi)有均勻的小孔，切片呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可用作炭素生產(chǎn)的原料;針狀焦外觀有明顯的纖維狀紋理，焦塊小孔均，多呈細長橢圓形，破壞時多數(shù)為長條形碎片,結(jié)構(gòu)上具有較高的定向性，是一種線膨脹系數(shù)特別低的優(yōu)質(zhì)炭素原料。