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来源:火狐体育下载 作者:火狐体育永久入口           发布日期:2021-09-06 21:17:53     |     浏览次数:11

  煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体。简称焦油。煤焦油按干馏温度可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油, 在焦炭出产中得到的煤焦油归于高温煤焦油。它是粗煤气冷却进程中冷凝、别离出来的焦炉煤气净化产品之一。

  煤焦油一般作为加工精制的质料以制取各种化工产品,(见煤焦油加工)也可直接运用,如作为工业型煤、型焦和煤质活性炭用的粘结剂的配料组分,还可用作燃料油、高炉喷吹燃料以及木材防腐油和烧炭黑的质料。

  装炉煤在阻隔空气的炭化室加热时分出的蒸发分, 通过焦饼与炭化室炉墙之间的空地和火热焦炭、半焦本身的缝隙, 以及煤料空隙进入炉顶空间,在700~850℃高温下产生二次热分化反响(烷烃裂解和芳构化反响,环烷烃脱氢反响,酚类脱水、缩合反响, 芳香烃和杂环化合物脱烷基反响等)。

  这些700℃左右的气态煤干馏产品夹藏着煤尘、焦尘和热解炭, 经上升管进入集气管, 被循环氨水急冷至70~80℃。在集气管中, 大部分煤尘、焦尘、热解炭和部分高沸点的煤焦油被冷凝、冲刷下来。余下的雾状或蒸气情况的煤焦油在焦炉煤气初冷器及这往后的煤气净化设备中逐渐冷凝别离。冷凝别离出来的煤焦油聚集至焦油氨水别离器, 开始脱除氨水和焦油渣, 别离出煤焦油。煤炭高温干馏时, 煤焦油的产率一般为干煤质量的3~4.5%。

  煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的杂乱混合物,绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物, 并含有少数脂肪烃、环烷烃和不饱满烃,还夹藏有煤尘、焦尘和热解炭。刚收回的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分。因为有颗粒极细的热解炭的存在, 水分往往和油构成安稳的乳化液。

  煤焦油的绝大多数组分熔点较高, 但因为很多单体化合物相互溶解而构成低共溶混合物, 使煤焦油在常温下仍呈液体情况。煤焦油的许多组分还组成很多多元共沸体系, 给蒸馏别离构成很大困难。高温煤焦油含有1万多种化合物, 按化学性质可分为中性的烃类、酸性的酚类和碱性的吡啶、喹啉类化合物。1819年,英国人加登 (Garden) 和布兰德 (Brand) 在煤焦油中发现了萘, 这是在煤焦油中发现的榜首个化合物。往后首要是英国和德国的科学家又相继发现了蒽、酚、苯胺、喹啉、吡啶、芘和䓛等。到1972年已判定出480种化合物,其含量共占煤焦油质量的55%,其间中性化合物174种,酸性化合物63种,碱性化合物113种,其他为稠环和含氧、硫的杂环化合物。

  不少国家制订了煤焦油的质量标准,并按目标区分煤焦油等级。(见煤焦油全剖析)密度和甲苯不溶物含量,是煤焦油质量目标中最重要的两项,一般规划分别为1. 13~1. 22g/cm和3.5~9%。

  中低温煤焦油的组成和性质与高温煤焦油有较大不同,中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃,其间酚及其衍生物含量达10% ~ 30%,烷状烃约为20%,一起重油( 焦油沥青) 的含量相对较少,比较合适选用加氢技能出产车用发动机燃料油和化学品。

  高温煤焦油相对密度大于1. 0,含很多沥青,简直彻底是由芳香族化合物组成的一种杂乱混合物,估量组分总数在1万种左右,从中别离并已确定的单种化合物约500种,其量约占焦油总量的55%。

  质料煤性质、焦炉结构和情况以及炼焦的压力和温度准则,对煤焦油的产率、性质和各组分含量有很大影响。煤炭一次热分化分出的蒸发分组成和产率首要受煤炭性质的影响,质料煤蒸发分越高,煤的软化温度越低,构成胶质体的温度区间越大,则煤焦油产率越高,煤焦油元素组成中氢的份额越大。

  但二次热分化可使煤质不同的影响削弱,以致煤焦油的终究组成和性质首要取决于二次热分化的条件。跟着炼焦温度和炉顶空间温度的进步,蒸发分所饱尝的二次热分化程度加深,煤焦油产率下降,密度增大,甲苯不溶物和喹啉不溶物含量添加,甲苯、二甲苯和甲基萘等带侧链的化合物含量削减、侧链缩短,苯和萘等不带侧链的化合物含量添加,元素组成中氢所占份额减小。特别是当焦炉炉顶空间温度超越750℃时,煤焦油密度进步的速率急骤增大。

  如800℃时煤焦油的相对密度为1.17~1.18, 而850℃时就超越1.22。炭化室装煤不满时,炉顶空间增大,蒸发分在炉顶空间停留时间延伸,其二次热分化程度加深,导致煤焦油产率下降和密度增大等一系列改动。炭化室压力升高使蒸发分漏损添加,而压力过低,则漏入炭化室的空气使部分蒸发分焚烧,两者都导致化学产品的丢失,使煤焦油产率下降。装炉煤水分低(如枯燥煤或预热煤炼焦),细粉含量高,或以高压氨水(或水蒸气)喷发,进行无烟装煤时,焦油的甲苯不溶物和喹啉不溶物含量增大,粘度升高,加工功能变差。

  煤焦油一般作为加工精制的质料以制取各种化工产品,(见煤焦油加工)也可直接运用,如作为工业型煤、型焦和煤质活性炭用的粘结剂的配料组分,还可用作燃料油、高炉喷吹燃料以及木材防腐油和烧炭黑的质料。

  1) 储存及质量均和将粗焦油送入焦油油库,进行质量均和、开始脱水及脱渣。焦油油库至少设3个贮槽: 一个接纳焦油,一个静置脱水,一个向管式炉送油,三槽轮换运用。

  2) 焦油脱水:焦油在蒸馏前必须将水分除掉,脱水的焦油能够下降蒸馏进程的热量耗费,添加设备的出产能力,下降接连蒸馏加热的体系阻力。

  焦油脱水可分为开始脱水和终究脱水。焦油的开始脱水一般选用加热静置脱水法,即焦油在储槽内用蛇管加热保温至80 ℃左右,静置36 h以上,焦油与水因密度不同而别离。静置脱水可使焦油中水分开始脱至4%以下。此外,焦油开始脱水还有离心脱水法和加压脱水法等。

  根据出产规划不同,焦油终究脱水办法首要有间歇釜脱水、管式炉脱水及蒸汽加热脱水。其间,间歇焦油蒸馏工艺选用间歇釜脱水,接连焦油蒸馏工艺选用管式炉脱水。管式炉脱水法是将经开始脱水的焦油送入管式炉接连加热到120 ~ 130 ℃,然后送入一次蒸发器( 脱水塔) ,脱除部分轻油和水,可将焦油含水量降至0. 3% ~ 0. 5% 。

  3) 焦油脱盐在焦油所含的水分( 稀氨水) 中,少部分氨以NH4OH方式存在,而绝大多数是以铵盐的方式存在。焦油脱盐首要是针对铵盐。铵盐分为蒸发性铵盐和固定铵盐。焦油终究脱水阶段即可除掉蒸发性铵盐,不能除掉固定铵盐。

  这些固定铵盐在焦油蒸馏阶段,可分化产生氨、氯化氢和硫化氢等,严峻腐蚀设备和管道。一起,铵盐还会使馏分与水起乳化作用,对萘油馏分的脱酚操作非常晦气。因而,焦油必须在蒸馏前进行脱盐处理。

  在焦油进入管式炉进行终究脱水前,需向其间接连参加质量浓度为80 ~ 120 g /L的Na2CO3溶液,与固定铵盐中和,生成安稳的NaCl溶液。

  这些钠盐在焦油蒸馏时彻底残留在沥青中变成灰分,每千克焦油中若除掉0. 1 g固定铵盐,沥青灰分约添加0. 08%,故Na2CO3溶液的参加量要恰当。

  焦油蒸馏的意图是将焦油中沸点挨近的化合物会集到相应的馏分中,以便进一步加工别离出单体产品。焦油蒸馏工艺分为间歇式和接连式2种,现代焦油蒸馏均挑选接连式蒸馏。

  现在,已发展到接连常减压多塔蒸馏。接连式蒸馏具有别离作用好,各馏分产率高,酚和萘可高度会集在必定的馏分中的特色。焦油蒸馏的首要设备有管式加热炉、一段蒸发器、二段蒸发器、馏分塔。国内外煤焦油蒸馏的工艺迥然不同,都是脱水、分馏。

  1) 轻油馏分轻油为170 ℃前的馏分,产率为无水焦油的0. 4% ~ 0. 8%。惯例的焦油接连蒸馏工艺,轻油馏分来历有2处: 一是一段蒸发器焦油脱水的一起得到的轻油馏分,简称一段轻油; 二是馏分塔顶得到的轻油馏分,简称二段轻油。轻油馏分一般并入洗苯后的洗油或并入粗苯中进一步加工,别离出来苯类产品、溶剂油及古马隆等。

  2) 酚油馏分酚油馏分为170 ~ 210 ℃馏分,产率为1. 0% ~2. 5%。酚类化合物是煤热分化的产品,其组成和产值与煤料所含的总氧量、配煤质量及炼焦温度有关。酚类化合物首要存在于酚油、萘油和洗油馏分中。

  从焦油馏分中提取酚类化合物的工艺包含馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分化等工序。粗酚的精制是运用酚化合物的沸点差异,选用精馏办法加工以取得酚产品的工艺。粗酚精制的首要产品有苯酚、工业酚、邻甲酚、工业邻甲酚、间对混合甲酚、三混甲酚和二甲酚等。粗酚精制的工艺流程有减压间歇精馏和减压接连精馏。

  3) 萘油馏分萘油馏分为210 ~ 230 ℃馏分。萘在煤焦油中的含量与炼焦温度、煤热解产品在焦炉炭化室顶部空间的停留时间、温度有关,一般萘在高温炼焦焦油中的含量约为10% 。

  含萘馏分首要制取工业萘,并可进一步加工成精萘。从萘油馏分中提取萘,遍及选用精馏法。出产工业萘的蒸馏工艺首要有双炉双塔、单炉单塔和单炉双塔加压接连精馏。

  4) 洗油馏分洗油馏分为230 ~ 300 ℃馏分。产率一般为无水焦油的4. 5% ~ 6. 5% 。洗油馏分首要用于洗刷吸收煤气中的苯族烃和从中提取喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品。

  洗油馏分分别用酸和碱洗刷,提取喹啉类化合物和酚类化合物后,在塔板数为60 ~ 70的3个浮阀塔内切取窄馏分。其间,萘油馏分是出产工业萘的质料,脱萘残油和重质洗油是提取氧芴和芴的质料,甲基萘馏分是提取α -甲基萘和β -甲基萘的质料,轻质残油和脱苊残油可混入低萘洗油中提取工业苊,中质洗油可作为收回苯族烃的吸收剂。

  5) 蒽油馏分一蒽油馏分为280 ~ 360 ℃的馏分,产率为16% ~ 22% 。二蒽油馏分初馏点310 ℃,馏出50%时为400 ℃,产率为4% ~ 6% 。粗蒽是蒽油馏分或一蒽油馏分经冷却、结晶和离心别离后得到的一种黄绿色结晶物。粗蒽出产工艺: 一蒽油传统的加工工艺是结晶—真空过滤离心法,工序长,出产条件差。现已改用结晶—离心法,并选用卧式刮刀卸料离心机替代间歇式离心机。由一蒽油制取的粗蒽,通过精制得到精蒽、菲、咔唑等重要的化工质料。粗蒽精制的办法有溶剂萃取法,溶剂萃取-精馏法,共沸精馏法,吸附法等。

  6) 煤焦油沥青煤焦油沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残余物,依照软化点的凹凸可分为低温、中温文高温沥青。煤焦油沥青是煤焦油加工进程中别离出的大宗产品,占煤焦油的50% ~ 60%,其加工运用水平对整个煤焦油加工工艺至关重要。煤焦油沥青不能用蒸馏而只能用萃取进一步分级。现在,煤焦油沥青首要用于出产沥青焦、电极与阳极糊的黏结剂( 改质沥青)、型煤黏结剂、修路沥青、各种沥青防腐漆等。

  中温沥青经改质处理可出产改质沥青,从而出产电解铝职业预焙阳极块及电炉炼钢石墨电极等。改质沥青出产技能首要有氧化热聚法、加热聚合法、加压热聚处理法、吕特格热聚合法及Cherry - T法( 简称C - T法,以煤焦油为质料)。

  中低温煤焦油合适加氢改质出产车用发动机燃料油和化学品。跟着世界油价的飞涨,由煤焦油加氢出产柴油、汽油等车用发动机燃料油日益遭到重视,国外某些石油资源缺少的国家已在准备大规划的兰炭出产项目,运用副产的煤焦油加氢出产柴油和汽油。加氢改质反响是在高压、有氢及催化剂存在的条件下产生的反响。首要意图是除掉油品中的硫、氧、氮、金属杂质和使烯烃饱满,改动油品的安稳性、色彩、气味、焚烧功能等,以到达改动油品性质、进步运用价值的意图。

  原有的煤焦油加氢技能具有必定缺点,如煤焦油运用率低、工艺流程较杂乱、对质料油有必定的约束等。2010年煤炭科学研究总院学习煤直接加氢液化工艺技能和石油渣油加氢工艺技能,提出了一种非均相催化剂的煤焦油悬浮床。

  浆态床加氢工艺及配套催化剂技能,该技能具有煤焦油运用率高、轻油产品收率高级杰出长处,是中低温煤焦油加工技能的发展方向。

  高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢难度大,在国内还处于工业化初级阶段。关于高温煤焦油的加氢,必须将加氢精制和加氢裂化相结合,才能够得到较高的燃料油收率。

  1882年英国首要树立煤焦油加工蒸馏工厂,从煤焦油中别离芳烃化合物、枕木防腐油、沥青等化学产品,其间有些成分只能从煤焦油中取得。现在全世界煤焦油产值约为2000万t/a,其间能够取得500万t / a各类化工产品。

  德国是最早开发煤焦油产品附加值的国家,德国斯蒂尔公司和法国考伯斯公司具有一流的煤焦油加工工艺流程。吕特格公司的煤焦油加工能力为150万t/a,该公司的工艺流程具有能耗低,别离出来的微量组分多,自动化程度高,环保等长处,煤焦油运用率世界排名榜首。

  日本钢管公司的煤焦油蒸馏工艺不独自设置闪蒸别离塔。世界上一些发达国家如美国、日本、俄罗斯、德国在煤焦油范畴技能现已适当老练。

  我国有大中型煤焦油加工企业46家,10万t以上企业25家,根本为简略操作,附加值不高。这些企业遍及选用的是常压蒸馏工艺,工艺现代化程度不高,归于粗放型操作。

  国内煤焦油产品首要有酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等。各企业的产品品种及质量大致相同,深加工产品有待开发。

  中低温煤焦油中的酚类化合物以初级酚为主,能够选用化学萃取法提取初级酚作为化工质料,提取初级酚后的馏分将是加氢制取高十六烷值柴油的优秀质料。

  高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢难度大,依照传统加工工艺,高温煤焦油各馏分经进一步加工,可别离出多种化工产品,现在提取加工的首要产品及用处有:

  苯酚: 酚醛树脂、合成纤维、医药; 甲酚: 杀菌剂、增塑剂、选矿药剂、除草剂、香料、阻燃剂; 二甲酚: 杀虫剂、工程塑料; 吡啶碱: 医药; 古马隆树脂、沥青漆。

  甲基萘: 溶剂、聚萘酯塑料、MF型助剂、水泥减水剂、饲料添加剂; 吲哚: 香料; 联苯: 绝缘油、热载体; 二甲基萘: 聚萘酯塑料、绝缘材料;苊: 染料聚萘酯塑料; 氧芴: 驱虫剂; 芴: 塑料; 喹啉类: 医药、农药、染料、显色剂。

  蒽: 染料、纸浆蒸解助剂、乳化剂; 菲: 农药; 咔唑: 染料; 炭黑: 轮胎制作、其他橡胶、塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业; 防腐油。

  沥青焦; 碳素制品黏结剂、成型燃料黏结剂、镁碳砖、针状焦、碳纤维; 防腐防水材料、沥青漆、修路用柏油等。

  中低温煤焦油和高温煤焦油的性质和组成有显着不同,应分别加工。中低温煤焦油能够经加氢处理出产柴油、汽油等车用发动机燃料油和化学品。

  高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢难度大,依照传统加工工艺,高温煤焦油各馏分经进一步加工,能够别离出多种化工产品。

  现在国内焦油加工设备遍及较涣散、规划偏小,能耗高且严峻污染环境,产品品种少,尤其是高质量、高附加值产品较少,质量较差,出产成本高,经济效益差。往后煤焦油应走会集、大型化加工道路,添加煤焦油深加工产品的品种,进步深加工产品的质量。

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