煤焦油加工技術(shù)論文

1、摘 要煤焦油是煤炭干餾時(shí)生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠狀液體，簡(jiǎn)稱焦油。常溫下煤焦油是一種黑色粘稠液體，煉焦生產(chǎn)的高溫煤焦油密度較高，為1.1601.220g/cm 。低溫煤焦油也是黑色粘稠液體，其不同于高溫煤焦油的是相對(duì)密度通常小于1.0，芳烴含量少,烷烴含量大，其組成與原料煤質(zhì)有關(guān)。煤焦油是煉焦化工的大宗產(chǎn)品，由于世界石油化工價(jià)格居高不下，用低溫煤焦油生產(chǎn)動(dòng)力油和其他產(chǎn)品的利潤(rùn)空間空前增大，在提供多環(huán)芳烴和高碳物料原料方面具有不可取代的作用。這給生產(chǎn)低溫煤焦油加工技術(shù)帶來(lái)了很好的發(fā)展。煤焦油是一種碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物，大部分為價(jià)值較高的稀有種類，是石油化工難以獲得的寶貴資源。煤焦

2、油作為一種基礎(chǔ)資源，各國(guó)均把本國(guó)煤焦油作為重要資源加以保護(hù)。關(guān) 鍵 詞：低溫煤焦油 工藝流程 產(chǎn)品用途 發(fā)展前景目 錄1. 低溫煤焦油的化學(xué)組成22. 低溫煤焦油的性質(zhì)23. 低溫煤焦油加工前的預(yù)處理43.1脫水處理43.1.1加熱靜止脫水法53.1.2加壓脫水法53.1.3機(jī)械脫水法54. 低溫煤焦油產(chǎn)品54.1粗酚54.2柴油64.3渣油74.4瀝青74.5瀝青的改質(zhì)工藝85. 煤焦油加工現(xiàn)狀分析96. 職業(yè)危害及其預(yù)防9結(jié) 論10參考文獻(xiàn)11前 言隨著國(guó)內(nèi)煤低溫干餾的發(fā)展,低溫煤焦油的產(chǎn)能也隨之不斷增加，低溫煤焦油的來(lái)源主要是的階級(jí)煤（褐煤、長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏煤或氣煤）等熱解生成的產(chǎn)物

3、。低溫煤焦油的性質(zhì)與其組成有密切關(guān)系，而低溫煤焦油的組成不僅受煤的品位或煤化程度的影響，還受熱解多種因素的影響，如加熱終溫、升溫速度、熱解壓力和氣氛等加熱條件。年輕煤熱解時(shí)，煤氣、焦油和熱解水產(chǎn)率高，煤氣中CO、CO2和CH4含量高。中等變質(zhì)程度類煙煤熱解時(shí)，煤氣和焦油產(chǎn)率較高，熱解水少。年老煤如貧煤以上煤種，熱解時(shí)煤氣產(chǎn)率低，隨著熱解最終溫度的升高，焦油產(chǎn)率下降，焦油中芳香烴和瀝青增加，酚類和脂肪烴含量降低。中國(guó)低溫煤焦油的生產(chǎn)基本上已經(jīng)形成了一套相對(duì)比較完善的技術(shù)、工藝和設(shè)備體系，并且具有廣闊的市場(chǎng)空間，更具有雄厚的的煤炭資源基礎(chǔ)。煤制油有助于緩解石油供應(yīng)日趨緊張的的局面，也是煤焦油產(chǎn)業(yè)發(fā)

4、展的有效途徑。在歐洲，目前低溫焦油加工生產(chǎn)量大約為150立方厘米，采用加氫、蒸餾、萃取、裂解、脂化等工藝方法，生產(chǎn)汽油、柴油、酚類產(chǎn)品、鹽基類產(chǎn)品、溶劑、石腦油、渣油等產(chǎn)品。在科技高效、節(jié)能環(huán)保的前提下，做強(qiáng)大低溫煤焦油生產(chǎn)、加工利用產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為中國(guó)的豐富的煤炭資源增值轉(zhuǎn)化，地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮重要的作用。適合用于低溫干餾的煤是無(wú)粘結(jié)性的非煉焦用煤，如褐煤或高溫?fù)]發(fā)分煙煤。我國(guó)這類煤種儲(chǔ)量豐富，是發(fā)展低溫干餾的基礎(chǔ)。低溫干餾過程比煤的氣化和直接液化簡(jiǎn)單得多，加工條件溫和。若能通過回收低溫干餾煤氣和焦油，并得到有效的綜合利用，使低溫干餾產(chǎn)品能找到較好的利用途徑，將會(huì)具有很好的競(jìng)爭(zhēng)力。

5、第一章 低溫煤焦油的化學(xué)組成低溫煤焦油簡(jiǎn)介煤焦油是煤炭干餾時(shí)生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠狀液體，簡(jiǎn)稱焦油。煤焦油是一種碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物，大部分為價(jià)值較高的稀有種類，是石油化工難以獲得的寶貴資源。煤焦油作為一種基礎(chǔ)資源，各國(guó)均把本國(guó)煤焦油作為重要資源加以保護(hù)。低溫煤焦油是以不粘煤和弱粘煤等非主焦煤為原料，褐色有特殊臭味的油狀液體，密度為0.851.05，粘度大。由煤或油頁(yè)巖經(jīng)低溫干餾而得。主要成分是環(huán)烷烴和烷烴等。經(jīng)分餾可得輕油、太陽(yáng)油、瓦斯油、潤(rùn)滑油等餾分和殘余物瀝青?？芍瞥筛鞣N液體燃料和化學(xué)工業(yè)原料低溫焦油是極其復(fù)雜的有機(jī)化合物，基本上由烴類和非烴類有機(jī)化合物組成，非烴類化合

6、物含量較高，主要是酚類，含量高達(dá)40%。低溫焦油也是用蒸餾、洗滌等方法分離成各種燃料油、酚類、瀝青等。通過低溫干餾所得的產(chǎn)物，是一種優(yōu)質(zhì)的原料油，可以生產(chǎn)成品油，也是燃燒油的替代產(chǎn)品。運(yùn)用低溫干餾工藝生產(chǎn)半焦和低溫煤焦油是拓展不粘煤和弱粘煤的應(yīng)有領(lǐng)域、提高產(chǎn)品附加值和應(yīng)用效率的重要途徑之一，也是煤化工替代石油化工的重要發(fā)展方向。 第二章 低溫煤焦油的性質(zhì) 低溫煤焦油的性質(zhì)，如密度、餾分組成、含量、酚類組分、堿性組分以及焦油的元素組成都不一樣。高揮發(fā)分煙煤和褐煤的低溫焦油的一般性質(zhì)：煙煤低溫焦油的一般性質(zhì)（干基）性質(zhì)煙煤A煙煤B煙煤C密度（20）/（g/cm3）恩氏黏度（E50）凝固點(diǎn)/恩氏蒸餾

7、實(shí)驗(yàn)/初餾點(diǎn)蒸出10%蒸出20%蒸出30%蒸出40%蒸出50%瀝青質(zhì)（石油醚不溶物）%石蠟含量/%苯不溶物/%堿性組分/%酚類組分/%焦油元素組成/%CHONSC/H原子1.0083.68322562863123373533.159.254.236.584.410.364.320.610.310.681.002894.22222012632703003303505.945.50.612.540.684.368.856.000.480.320.791.0425.32-378.51852372863313509.180.420.84.083.068.536.030.821.560.81 第三章 低

8、溫煤焦油加工前的預(yù)處理3.1脫水處理煤焦油脫水指初步脫除煤焦油所含水分的過程。是煤焦油蒸餾的準(zhǔn)備工作之一。分離出氨水和焦油渣的煤焦油，尚含水4% 左右。在煤焦油間歇蒸餾過程中，水分會(huì)延長(zhǎng)蒸餾時(shí)間，降低設(shè)備處理能力，增加熱量消耗，并使煤焦油產(chǎn)生泡沫而導(dǎo)致竄油事故。在煤焦油連續(xù)蒸餾過程中，水分會(huì)增加系統(tǒng)壓力，破壞正常工藝操作制度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管道和設(shè)備破裂而導(dǎo)致火災(zāi)事故.同時(shí)，隨水分帶入的腐蝕性物質(zhì)，還會(huì)腐蝕設(shè)備和管道。因此，煤焦油蒸餾前，必須脫水。 脫水有加熱靜置脫水法、加壓脫水法和機(jī)械脫水法三種。3.1.1加熱靜止脫水法加熱靜止脫水法是，在貯槽中將煤焦油加熱并維持在7080，靜止36h以上，水

9、與煤焦油因密度不同而分離。加熱有利于乳化液的分離，但溫度過高，對(duì)流作用增強(qiáng)，會(huì)影響澄清，并引起輕油揮發(fā)。靜置脫水可使煤焦油中水分降到2%左右。3.1.2加壓脫水法加壓脫水法是煤焦油在專設(shè)的貯槽中，在壓力0.490.98Mpa、 溫度130150的條件下靜止4h，煤焦油中水分可降到12%。3.1.3機(jī)械脫水法機(jī)械脫水法是用離心機(jī)進(jìn)行煤焦油脫水，煤焦油中水分可脫至1%。上述三種方法只能脫除煤焦油中乳化狀水分，但不能脫除焦油中溶解水和化合水，這部分水分需在煤焦油蒸餾初期的最終脫水階段脫除。第四章 低溫煤焦油產(chǎn)品4.1粗酚定義式：羥基(-OH)跟苯環(huán)(C6H5-)直接相連的化合物屬于酚類。其中苯酚(C

10、6H5OH)是組成最簡(jiǎn)單的酚，俗稱石炭酸。殊氣味的無(wú)色晶體，熔點(diǎn)為43攝氏度左右，暴露在空氣中因部分被氧化而呈現(xiàn)粉紅色。常溫下苯酚在水中的溶解度不大，溫度高于65攝氏度時(shí)，則能與水任意比互溶。苯酚具有一定的殺菌消毒能力，可以用作殺菌消毒劑。因苯酚有毒，其濃溶液對(duì)皮膚具有強(qiáng)烈的腐蝕性，使用時(shí)要小心，如果不慎沾到皮膚上，應(yīng)立即用酒精清洗。酚(phenol)，通式為ArOH，是芳香烴環(huán)上的氫被羥基(OH)取代的一類芳香族化合物。最簡(jiǎn)單的酚為苯酚。分類：依分子中羥基數(shù)分為一元酚、二元酚及多元酚； 羥基在萘環(huán)上的稱為萘酚，在蒽環(huán)上稱為蒽酚。 污染：酚污染會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)很大危害。 4.2柴油柴油是輕質(zhì)石

11、油產(chǎn)品，復(fù)雜烴類(碳原子數(shù)約1022)混合物。為柴油機(jī)燃料。主要由原油蒸餾、催化裂化、熱裂化、加氫裂化、石油焦化等過程生產(chǎn)的柴油餾分調(diào)配而成；也可由頁(yè)巖油加工和煤液化制取。分為輕柴油（沸點(diǎn)范圍約180370）和重柴油（沸點(diǎn)范圍約350410）兩大類。廣泛用于大型車輛、鐵路機(jī)車、船艦。柴油最重要的性能是著火性和流動(dòng)性。著火性。高速柴油機(jī)要求柴油噴入燃燒室后迅速與空氣形成均勻的混合氣，并立即自動(dòng)著火燃燒，因此要求燃料易于自燃。從燃料開始噴入氣缸到開始著火的間隔時(shí)間稱為滯燃期或著火落后期。燃料自燃點(diǎn)低，則滯燃期短，即著火性能好。一般以十六烷值作為評(píng)價(jià)柴油自燃性的指標(biāo)。流動(dòng)性。凝點(diǎn)是評(píng)定柴油流動(dòng)性的重

12、要指標(biāo)，它表示燃料不經(jīng)加熱而能輸送的最低溫度。柴油的凝點(diǎn)是指油品在規(guī)定條件下冷卻至喪失流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。柴油中正構(gòu)烷烴含量多且沸點(diǎn)高時(shí)，凝點(diǎn)也高。一般選用柴油要求凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度35。生產(chǎn)柴油的方法；利用油脂原料合成生物柴油的方法；用動(dòng)物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加劑；廢動(dòng)植物油脂生產(chǎn)的輕柴油乳化劑及其應(yīng)用；低成本無(wú)污染的生物質(zhì)液化工藝及裝置；低能耗生物質(zhì)熱裂解的工藝及裝置；利用微藻快速熱解制備生物柴油的方法；用廢塑料、廢油、廢植物油腳提取汽、柴油用的解聚釜，生物質(zhì)氣化制備燃料氣的方法及氣化反應(yīng)裝置；以植物油腳中提取石油制品的工藝方法；用等離子體熱解氣化生物質(zhì)制取合

13、成氣的方法，用淀粉酶解培養(yǎng)異養(yǎng)藻制備生物柴油的方法；用生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料的方法；用植物油下腳料生產(chǎn)燃油的工藝方法，由生物質(zhì)水解殘?jiān)苽渖镉偷姆椒ǎ参镉湍_提取汽油柴油的生產(chǎn)方法；廢油再生燃料油的裝置和方法；脫除催化裂化柴油中膠質(zhì)的方法；廢橡膠(廢塑料、廢機(jī)油)提煉燃料油的環(huán)保型新工藝，脫除柴油中氧化總不溶物及膠質(zhì)的化學(xué)精制方法；阻止柴油、汽油變色和膠凝的助劑；廢潤(rùn)滑油的絮凝分離處理方法。4.3渣油密度: 重油渣油的密度與其氫含量有關(guān)。渣油的氫含量越高，其密度越小。粘度: 與油品的族組成有關(guān)。烷烴含量高的重油，其粘度較低；芳烴、環(huán)烷烴含量較高的重油，粘度也偏高；膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高渣油粘度較高，

14、安定性也差。凝點(diǎn): 凝點(diǎn)取決于重油的組成，含烷烴較多的重油，凝點(diǎn)也較高。重油中含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較多，就能使其凝點(diǎn)較低。殘?zhí)恐? 殘?zhí)恐捣从吃图庸み^程中的生焦傾向。殘?zhí)恐涤形執(zhí)恐担∕CR）、康氏殘?zhí)恐担–CR）和蘭氏殘?zhí)恐担≧CR）幾種試驗(yàn)方法和表示值。分子量:油及其組分的分子量與它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。不同的渣油的分子量差別可能很大。測(cè)定重質(zhì)油平均分子量的適用方法有氣相滲透壓（VPO）和凝膠滲透色譜（GPC）法等。4.4瀝青理化性質(zhì)：室溫下為黑色脆性塊狀物, 有光澤；臭味, 熔融時(shí)易燃燒, 并有毒。屬二級(jí)易燃固體。本產(chǎn)品符合GB/T2290-94中溫瀝青標(biāo)準(zhǔn)。用途：用于制造涂料、電極、瀝青焦

15、、油毛氈等, 亦可作燃料及瀝青炭黑的原料。包裝：紡織袋裝、散裝都可。煤瀝青是由煤干餾得到的煤焦油再經(jīng)蒸餾加工制成的瀝青。煤瀝青與石油瀝青相比，在技術(shù)性質(zhì)上有下列差異：溫度穩(wěn)定性較低，與礦質(zhì)集料的粘附性較好，氣候穩(wěn)定性較差，以及含對(duì)人體有害成分較多、臭味較重。4.5瀝青的改質(zhì)工藝制取改質(zhì)瀝青的工藝流程又多種。目前，國(guó)內(nèi)外黏結(jié)瀝青的生產(chǎn)工藝有以下4種：1.以中溫瀝青或石油減壓渣油及丙烷脫瀝青為原料，經(jīng)空氣氧化，使膠質(zhì)和瀝青質(zhì)發(fā)生縮合反應(yīng)的氧化法制造的高溫瀝青，稱為氧化瀝青，其生產(chǎn)工藝常稱為氧化熱聚法。該工藝可大幅度提高瀝青的軟化點(diǎn)，但喹啉不溶物、苯不溶物值的增加相對(duì)較少，故只能制造低質(zhì)量的普通電極

16、瀝青，因此，該工藝逐漸趨向被淘汰。2. 以中溫瀝青為原料，用真空閃蒸法制造高溫瀝青，又稱硬質(zhì)瀝青。3. 以中溫瀝青為原料，用常壓連續(xù)加熱的熱聚合法制造高溫瀝青，又稱改質(zhì)瀝青。4.以煤焦油為原料，先進(jìn)行簡(jiǎn)易蒸餾脫除其中的水分和輕油，殘留物經(jīng)熱聚合和閃蒸得到普通瀝青和優(yōu)質(zhì)粘結(jié)劑瀝青的原料，再經(jīng)熱聚合反應(yīng)制成改質(zhì)瀝青。第五章 煤焦油加工現(xiàn)狀分析 20世紀(jì)50年代我國(guó)從蘇聯(lián)引進(jìn)了焦油加工裝置，形成了5萬(wàn)t/a和10t/a年焦油系列，至今還在發(fā)揮作用。20世紀(jì)6070年代，鞍山焦耐院自行設(shè)計(jì)開發(fā)了焦油加工系列，是焦油技術(shù)有所發(fā)展。但從20世紀(jì)的后30年中，陳寶剛引進(jìn)日本焦油加工技術(shù)外，我國(guó)焦油加工技術(shù)基

17、本處于停滯不前的狀態(tài)，沒什么大的進(jìn)展。2010年山西宏特煤化工有限公司已形成了40萬(wàn)t/a焦油加工能力，成為當(dāng)時(shí)我國(guó)工廠規(guī)模最大的煤焦油加工企業(yè)。之后，國(guó)內(nèi)的煤焦油也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。到2010年，我國(guó)煤焦油市場(chǎng)總能量約為1665.9萬(wàn)t，較2009年國(guó)內(nèi)焦油產(chǎn)能增長(zhǎng)42萬(wàn)t左右，期中2010年新增產(chǎn)能約為145.4萬(wàn)t，淘汰產(chǎn)能為103.5萬(wàn)t，而根據(jù)焦化廠開工情況（實(shí)際產(chǎn)量：產(chǎn)能*開工率），2010年全國(guó)煤焦油實(shí)際產(chǎn)量約為1366.9萬(wàn)。第六章 職業(yè)危害及其預(yù)防煤焦油對(duì)人體的危害煤焦油是一個(gè)多種成分的芳香類化合物的混合物。因?yàn)楹懈鞣N苯酚成分，其藥用效果主要來(lái)自輕度刺激。對(duì)皮膚有止癢、抗菌、

18、角化分裂及光敏作用。用它治療慢性皮膚病，特別是濕疹樣皮炎及牛皮癬。1例因?yàn)榇种泼航褂偷慕佑|性過敏及光線接觸反應(yīng)，而并發(fā)特異型急性牛皮癬性紅皮病。1例嬰兒用25%粗制煤焦油及5苯佐卡因軟膏，涂敷面積約占體表的50%。在治療第5天嬰兒突然發(fā)生發(fā)紺、缺氧、近于死亡狀態(tài)。靜注1 %美藍(lán)152ml，很快治愈。血液檢查證實(shí)為正鐵血紅蛋白血癥。煤焦油的致癌作用，特別是苯并芘(Benz-pyrene)組成的物質(zhì)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已證實(shí)。臨床上所用的濃度可使動(dòng)物產(chǎn)生良性及惡性腫瘤。另外，在煤焦油工廠工作的人員發(fā)生惡性腫瘤的危險(xiǎn)性大，特別是非黑色素瘤的皮癌。長(zhǎng)期局部應(yīng)用煤焦油，可產(chǎn)生皮癌。有人復(fù)習(xí)世界文獻(xiàn)，直到1967年所報(bào)告的皮癌共13例，都是長(zhǎng)期應(yīng)用煤焦油制劑所致。最常見的部位為生殖器區(qū)及其鄰近皮膚。其中9例都是自己用藥長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月到34年。結(jié) 論低溫煤焦油的特點(diǎn)：比高溫煤焦油加工條件溫和，工藝過程簡(jiǎn)單，能耗小，設(shè)備利用率高。低溫煤焦油的性質(zhì)，如密度、餾分組成、含脂、酚類組成、堿性組分，以及焦油的元素組成也都不一樣。低溫煤焦油中的重質(zhì)餾分經(jīng)氯化后可以制造筑路瀝青油，亦可經(jīng)過焦化而制的輕質(zhì)柴油和電極焦。低溫焦油中含石蠟量相當(dāng)多，特別是褐煤低溫焦油。可通過冷凍、過濾或抽提方法分離出石蠟。石蠟可作為化工原料，如通過氯化可得到各種脂肪酸