中温沥青配煤炼焦试验研究
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煤化工概述1. 煤化工产业技术发展状况1.1 焦化1.1.1 概述煤在隔绝空气的情况下加热到950℃~1050℃,干馏得焦炭、焦炉煤气及其它化学产品的过程。
作为主要产品的焦炭广泛用于冶金行业的高炉冶炼、冲天炉熔铁、铁合金冶炼和有色金属冶炼等生产,作为还原剂、能源和供碳剂,也用于电石生产、气化和合成化学等领域作为原料。
作为副产品的焦炉煤气热值很高,可做为燃气供城市煤气和工业燃气,同时煤气中富含氢气,可分离出氢气作为合成甲醇、合成氨等原料气。
其它化学品数量很少,产率仅百分之几,但种类繁多,用途很广。
煤焦油、粗苯是焦化初级产品,对其进行深加工可得到石化企业紧缺的化工原料。
图1 焦化厂产品链1.1.3 对原煤要求[1]室式炼焦的装炉煤,通常是多种煤按照适宜比例配成的配合煤,以满足高炉焦和铸造焦的要求,同时节约紧缺的炼焦煤资源、降低成本、提高炼焦化学品的产率。
配合煤质量指标大体为:(1)水分装炉煤水分对结焦过程有较大影响,水分将影响结焦时间和堆密度。
装炉煤水分应力求稳定。
(2)细度装炉煤要细粒化和均匀化,根据不同工艺要求不一样,常规炼焦(顶装煤)粒度要求72%~80%,捣固炼焦要求大于90%;严格控制上下限,低于0.5mm会有导致烟尘逸散,上限会影响堆密度;对于不同性质的煤种宜分别粉碎以获得不同的粒度,粘结性好的煤宜粗粉碎,粘结性差的煤宜细粉碎。
(3)灰分和硫分与焦炭中的灰分和硫分有良好的相关性,根据用户焦炭质量要求进行控制。
(4)煤化度煤料的煤化度影响焦炭的气孔率、光学显微结构、强度和块度等。
一般认为大型高炉用焦的配合煤煤化度指标,宜控制在V daf=26%~28%或R=1.2%~1.3%。
max(5)粘结性适宜范围大致为:以最大流动度MF为粘结性指标时为70(或100)~103DDPM;以奥亚总膨胀度b t为指标时,b t≥50%;以胶质层最大厚度y为指标时,y=17~22mm;以粘结指数G万恶指标时,G=58~72。
1绪论煤化学工业是以煤为原料经过化工加工实现煤综合利用的工业,简称煤化工元素组成:C 、H 、O 、N 、S 、P 等化学组成:水分(外在水,内在水,结合水),灰分,挥发分,固定炭2煤的低温干馏煤在隔绝空气条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程,称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。
按加热终温分:低温干馏,中温干馏,高温干馏.原料:低阶煤低温干馏产品:半焦:低温干馏半焦的空隙率为30%~50%,反应性和比电阻都比高温焦炭高得多。
煤焦油:黑褐色液体,密度0.95~1.1g/cm3,酚类,有机碱,烷烃,烯烃,环烷烃,中性含氧化合物,中性含氮化合物,沥青.煤气:密度:0.9~1.2g/cm3,组成:甲烷、其他烃类原料煤:变质程度↑半焦↑焦油↓热解水↓煤气↑一次焦油:所得焦油是煤的一次热解产物。
焦炉炭化室炉墙温度:加煤前,1100℃左右;加湿煤后,T 先↑后↓;推焦前, 1100℃左右加热终温影响因素:温度↑煤化程度↑,煤开始热解温度↑温度↑焦油产率↓煤气产率↑焦油产率↓煤气产率↑压力的影响:压力↑半焦产率↑ 焦油产率↓ 煤气产率↑LR 褐煤干馏流程:产物:半焦,挥发分15~21%;炼焦配煤瘦化剂焦油,含尘21.1%,回配入半焦中油,含尘0.2%热解水煤气,含轻油中国褐煤干馏实验:产物:半焦,微孔;灰分少,热值高,反应性好,比电阻大还原剂,炭质吸附剂,高炉喷吹燃料、焦油、热解水、煤气,含轻油3 炼焦炼焦:煤在焦炉骨隔绝空气加热到1000℃左右,可获得焦炭、化学产品和煤气的过程用途:焦炭:高炉炼铁化学产品:肥料,农药;纤维;塑料、炸药;医药原料煤气:合成氨炼焦过程:芳核综合稠化,侧链脱落分解成焦过程煤的干燥预热阶段 < 350℃ 胶质体形成阶段 350~480℃半焦形成阶段 480~650℃ 焦炭形成阶段 650~950℃气体要出途径:胶质层:由两侧移向中心内部:里行气:水蒸汽,煤一次热解产物,上行进入炉顶空间.外部:外行气:煤一、二次热解产物沿焦饼裂纹及炉墙与焦饼间空隙进入炉顶空间 煤 (干燥预热)胶质体 (软化膨胀) 半焦 (固化收半焦 气态产物炼焦用煤的种类:焦煤JM 、肥煤FM 、气煤QM 、瘦煤。
一文全面了解煤焦油以及煤焦油加工工艺!沥青基碳材料本文来源:网络精彩文章现在开始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,在焦炭生产中得到的煤焦油属于高温煤焦油。
它是粗煤气冷却过程中冷凝、分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原料以制取各种化工产品,(见煤焦油加工)也可直接利用,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原料。
1、形成和回收装炉煤在隔绝空气的炭化室加热时析出的挥发分,通过焦饼与炭化室炉墙之间的空隙和炽热焦炭、半焦自身的缝隙,以及煤料间隙进入炉顶空间,在700~850℃高温下发生二次热分解反应(烷烃裂解和芳构化反应,环烷烃脱氢反应,酚类脱水、缩合反应,芳香烃和杂环化合物脱烷基反应等)。
这些700℃左右的气态煤干馏产物夹带着煤尘、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、冲洗下来。
余下的雾状或蒸气状态的煤焦油在焦炉煤气初冷器及其后的煤气净化设备中逐步冷凝分离。
冷凝分离出来的煤焦油汇集至焦油氨水分离器,初步脱除氨水和焦油渣,分离出煤焦油。
煤炭高温干馏时,煤焦油的产率一般为干煤质量的3~4.5%。
2、组成与性质煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物,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,并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃,还夹带有煤尘、焦尘和热解炭。
刚回收的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分。
由于有颗粒极细的热解炭的存在,水分往往和油形成稳定的乳化液。
煤焦油的绝大多数组分熔点较高,但由于大量单体化合物互相溶解而形成低共溶混合物,使煤焦油在常温下仍呈液体状态。
煤焦油的许多组分还组成大量多元共沸体系,给蒸馏分离造成很大困难。
【关键字】精品第五章煤的工艺性质煤的工艺性质是指煤在一定的加工工艺条件下或某些转化过程中呈现的特性。
如煤的黏结性、结焦性。
第一节煤的热解一、热解过程1.煤的热解定义将煤在惰性气氛中(隔绝空气的条件下)持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应生成气体(煤气)、液体(煤焦油)和固体(半焦或焦炭)的复杂过程称为煤的热解(pyrolysis)、或煤的干馏、煤的炭化(carbonization)。
2.煤的热解分类按热解终温分三类:低温干馏(500~)中温干馏(700~)高温干馏(950~)3.煤的热解过程大致可分为三个阶段:(1)第一阶段:室温~活泼分解温度Td(300~350℃)即煤的干燥脱吸阶段。
煤的外形基本上没有变化。
在以前脱去煤中的游离水;120~脱去煤所吸附的气体如CO、CO2和CH4等;在以后,年轻的煤如褐煤发生部分脱羧基反应,有热解水生成,并开始分解放出气态产物如CO、CO2.H2S等;近时开始热分解反应,有微量焦油产生。
烟煤和无烟煤在这一阶段没有显著变化。
(2)第二阶段:活泼分解温度Td~600℃这一阶段的特征是活泼分解。
以分解和解聚反应为主,生成和排出大量挥发物(煤气和焦油)。
气体主要是CH4及其同系物,还有,为热解一次气体。
焦油在时析出的量最大,气体在450~时析出的量最大。
烟煤在这一阶段从软化开始,经熔融、流动和膨胀再到固化,出现了一系列特殊现象,在一定温度范围内产生了气、液、固三相共存的胶质体。
(3)第三阶段(600~1000℃)又称二次脱气阶段。
以缩聚反应为主,半焦分解生成焦炭,析出的焦油量极少。
一般在时缩聚反应最为明显和激烈,产生的气体主要是H2,仅有少量的CH4,为热解二次气体。
随着热解温度的进一步升高,约在750~,半焦进一步分解,继续放出少量气体(主要是H2)。
同时分解残留物进一步缩聚,芳香碳网不断增大,排列规则化,密度增加,使半焦变成具有一定强度或块度的焦炭。
煤焦化基础知识50题问答1、中国煤炭分哪几类?烟煤分哪些煤种?答:中国煤炭分为:褐煤、烟煤、无烟煤三大类。
烟煤分为:贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤十二个煤种。
2、原煤为什么经过洗选加工?答:如果把煤比作工业的粮食,那么由地下采出的原煤只能算是“稻谷”,这种“稻谷”在许多情况下是不能直接利用的,需要对原煤进行洗选加工。
原煤灰分高,灰分是存在于煤中的主要有害杂质。
炼焦时煤的灰分对焦炭质量影响很大。
炼焦煤的灰分每降低1%,焦炭灰分降低1.33%。
在高炉冶炼过程中,焦炭灰分每降低1%,则高炉焦炭消耗量可节约2.2%~2.3%。
同时,高灰分的煤增大运输量,如果每年有2亿t煤炭需要经过铁路运输的话,当煤的灰分增加1%时,大约每年就得多装300万t矸石,需要6万多节50t的车皮,这是十分惊人的浪费。
无论是化工用煤、动力用煤、民用燃煤,灰分都是有百害而无一利的。
煤燃烧时,矿物质(灰分)不仅不产生热量,而且会吸收一部分热随炉灰排出。
有关生产实践表明,当动力用煤的灰分增加1%时,则燃煤消耗量将增加2.0%~2.5%。
除了灰分以外,硫含量也是十分有害的杂质。
一般认为,1%(质量分数)硫分的危害程度不亚于8%灰分的危害程度。
不仅炼焦用煤要求低硫炼焦,既是作为燃料使用,煤中的硫也是有害的,因为煤中硫的80%是可燃的,燃烧时产生SO2、SO3和H2S等有害气体,排入大气,污染环境,造成公害。
原煤洗选的主要任务是:降低煤的灰分,使混杂在煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤与煤炭按其相对密度、外形及物理性质方面的差别加以分离。
同时,降低原煤中的无机硫含量,如煤中的黄铁矿硫(FeS2),它以单体混杂在煤中,且相对密度很大,在重力洗选过程中,容易将其去除。
通过洗选加工以满足各种不同用户对煤炭质量指标的要求。
3、什么是煤的高温干馏?答:煤在隔绝空气的条件下加热时,发生一系列物理变化和化学反应,这是一个十分复杂的过程。
煤炭常用术语大全煤 coal植物遗体在覆盖地层下,压实、转化而成的固体有机可燃沉积岩。
煤的品种 Categories of coal以不同方式加工成不同规格的煤炭产品。
标准煤 Coal equivalent凡能产生的热量(低位)的任何数量的燃料折合为1kg 标准煤。
毛煤 Run-of-mine coal煤矿生产出来的,未经任何加工处理的煤。
原煤 Raw coal从毛煤中选出规定粒度的矸石(包括黄铁矿等杂物)以后的煤。
商品煤 Commercial coal;salable coal作为商品出售的煤。
精煤 cleaned coal煤经精选(干选或湿选)后生产出来的、符合质量要求的产品。
中煤 Middings煤经精选后的热值、灰分介于精煤和矸石之间的产品。
洗选煤 Washed coal经过洗选后的煤。
筛选煤 Screened coal;sieved coal经过筛选加工的煤。
粒级煤Sized coal 煤通过筛选或精选生产的,粒度下限大于6mm并规定有限下率的产品。
粒度 Size颗粒的大小。
限上率 Oversize fraction筛下产品中大于规定粒度上限部分的质量百分数。
限下率 Undersize fraction筛上产品中小于规定中的粒度下限部分的质量百分数。
特大块 Ultra large coal(>100mm)大于100mm的粒级煤。
大块煤 Large coal(>50mm)大于50mm的粒级煤。
中块煤 Medium-sized coal(25~50mm) 5~50mm的粒级煤。
小块煤 Small coal(13~25mm) 13~25mm的粒级煤。
混中块 Mixed medium-sized coal (13~80mm) 13~80mm的粒级煤。
混块 Mixed lump coal(13~300mm) 13~300mm之间的粒级煤。
粒煤 Pea coal(6~13mm) 6~13mm的粒级煤。
焦炉调温工考试:高级焦炉调温工考试试卷五1、判断题气煤是粘结性最好的煤。
正确答案:错2、单选国家标准规定,>25mm冶金焦焦末含量≤()%。
A.3B.4C.5D.6正确答案:C3、判断题做焦炭强度(江南博哥)试验的小转鼓也叫米库姆转鼓。
正确答案:对4、问答题交换周期为何要设定合理?正确答案:过长,格子砖吸放热效果差,效率低,过短交换次数增加,炉温波动频繁,因此20~30分钟较合适。
5、问答题焦炉强化生产时会产生那些问题?本题答案:强化生产时,标准温度显著提高,容易出高温事故烧坏炉体。
参考解析:试题答案强化生产时,标准温度显著提高,容易出高温事故烧坏炉体。
炭化室石墨生长很快,焦饼成熟不均,常夹有生焦,容易造成困难推焦。
同时由于炉温高,装煤时冒烟、冒火也将严重,易烧坏护炉铁件,上升管也容易堵,焦炭也较碎。
工人每班出炉数增多,劳动强度大而环境又严重恶化。
6、判断题焦炉烘炉在300℃以前日膨胀率控制在0.03%以内。
正确答案:对7、单选测温常用的设备仪器有热电偶、光学高温计和()。
A.红外线高温计B.斜压计C.U管计D.其它正确答案:A8、问答题为什么要对煤进行分类?炼焦煤主要分为哪几类?正确答案:1、不同变质程度的煤,甚至同一变质程度煤的性质也不相同。
2、为了研究和预测某些煤的性质,合理地利用煤炭资源,保证冶金焦的质量,进行配煤炼焦,所以要对煤进行分类。
3、炼焦用煤分类主要有:1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤。
9、单选硅砖体积膨胀主要在()以前。
A.600℃B.870℃C.300℃正确答案:C10、判断题JNX43-2型焦炉的炭化室有效长为14080mm。
正确答案:错11、判断题在开采或者运输过程中混入煤中而带来的灰分在洗选中容易除去。
正确答案:对12、单选测量钢柱曲度的测线架分别设置在上横铁,下横铁和()处。
A.蓄热室顶部B.炭化室底部C.箅子砖正确答案:C13、单选炭化室有效高是指()的高度。
煤焦油加工工艺之阳早格格创做煤焦油是煤正在搞馏历程中得到的液态产品.根据搞馏温度的分歧,不妨将煤焦油分成以下几类:矮温焦油,搞馏温度正在450~600℃中温焦油,搞馏温度正在700~900℃下温焦油,搞馏温度正在1000℃炼焦历程中爆收的焦油称为下温焦油.暂时,尔国煤焦油产量已达1300万吨,占天下总产量70%以上.下温煤焦油是一种主要由芳烃组成的搀纯混同物,约莫含有1万多种化合物,暂时已查明的约500种,可提与的约200种,其中有许多产品是石油化工易以得到的.死长煤焦深油加工没有但是可普及资材利用率战经济效率,另有好处环境呵护.煤焦油各馏分产率及切与温度范畴有本厂死产的细焦油及中厂去油均支进焦油油库,举止品量均战、收端脱火及脱渣.焦油油库常常起码设三个贮槽,一个交支焦油,一个静置脱火,一个背管式炉支油,三槽轮换使用,焦油贮槽为钢板焊制的坐式柜.焦油含火量多,会使焦油蒸馏系统的压力隐著普及,能耗减少,设备的死产本领落矮,而且伴伴火分戴进的腐蚀性介量,还会引起设备战管讲的腐蚀.焦油脱火可分为收端脱火战最后脱火.焦油的收端脱火是正在焦油贮槽内加热静置脱火,焦油温度保护正在70~80℃,静置36h以上,火战焦油果稀度分歧而分散.静置脱火可使焦油中火分收端脱至2%~3%.暂时广大采与的焦油最后脱火要领是正在管式炉的对于流段及一次挥收器内举止.当焦油正在管式炉对于流段被加热到120~130℃,而后正在—次挥收器内闪蒸脱火,使油火分可脱至0.5%以下.焦油中所含的挥收性铵盐正在最后脱火阶段即被与消,而绝大部分的牢固铵盐仍留正在脱火焦油中,牢固铵盐中氯化铵占80%,其余为硫酸铵、硫氰化铵、亚硫酸铵及硫代硫酸铵等.当加热到220~250℃时,牢固铵盐领会为氨战游离酸.爆收的酸存留于焦油中,会宽沉腐蚀管讲战设备,果此焦油正在支进管式炉加热前,必须脱盐.焦油脱盐是正在焦油加进管式炉最后脱火前加进碳酸钠溶液,使牢固铵盐转移为宁静的钠盐.根据死产规模的分歧,可采与间歇式或者连绝式焦油蒸馏拆置.后者分散效验佳,百般馏分产率下,酚战萘可下度集结正在一定的馏分中,故死产规模较大的焦油车间均采与管式炉连绝式拆置举止焦油蒸馏.焦油蒸馏的手段是将焦油中沸面交近的化合物集结到相映的馏分中,以便进一步加工分散出单体产品.管式加热炉:主要由焚烧室、对于流式战烟囱组成.一段挥收器:一段挥收器赶快蒸出煤焦油中所含火分战部分沉油的蒸馏设备.二段挥收器:二段挥收器是将400~410℃的过热无火焦油闪蒸并使其馏分与沥青分散的蒸馏设备.正在二塔式过程中所用的二段挥收器没有戴细馏段,构制比较简朴.正在一塔式过程中用的二段挥收器戴有细馏段.馏分塔:馏分塔是焦油蒸馏工艺中切与百般馏分的设备,可分为细馏段战提馏段,内设塔板.沉油是煤焦油蒸馏切与的馏程为170℃前的馏出物,产率为无火焦油的0.4%~0.8%.惯例的焦油连绝蒸馏工艺,沉油馏分根源有二处,一是一段挥收器焦油脱火的共时得到的沉油馏分,简称一段沉油;二是馏分塔顶得到的沉油馏分,简称二段沉油.沉油馏分普遍并进吸苯后的洗油,或者并进细苯中进一步加工,分散出去苯类产品、溶剂油及古马隆等.酚类化合物是煤热领会的产品,其组成战产量与煤料所含的总氧量、配煤品量及炼焦温度有闭,普遍下温炼焦酚类化合物的含量约占焦油的1%~2.5%.酚类化合物主要存留于酚油、萘油战洗油馏分中.酚油馏分主要含有苯酚战甲酚,萘油馏分主要含有甲酚战二甲酚,洗油馏分中下沸面酚占一半以上,一蒽油中主假如下沸面酚.根据馏分产率战矮沸面酚含量,采与从酚油、萘油战洗油馏分中提与酚类化合物.焦油馏分中酚类含量从焦油馏分中提与酚类化合物的工艺包罗馏分碱洗脱酚、细酚钠的洁化战洁酚钠的领会等工序.细酚的细制是利用酚化合物的沸面好别,采与细馏要领加工以赢得酚产品的工艺.细酚细制的主要产品有苯酚,工业酚,邻甲酚,工业邻甲酚,间对于混同甲酚,三混甲酚战二甲酚等.细酚细制的工艺过程有减压间歇细馏战减压连绝细馏.萘正在煤焦油中的含量与炼焦温度、煤热解产品正在焦炉冰化室顶部空间的停顿时间战温度条件有闭,普遍下温炼焦萘正在焦油中的含量约为10%.从萘油馏分中提与萘一致采与细馏法治与工业萘.所采与的工艺有单炉单塔连绝细馏,单炉单塔连绝细馏战单炉单塔加压连绝细馏等工艺.洗油馏分是煤焦油蒸馏切与的馏程为230~300℃的馏出物.产率普遍为无火焦油的4.5%~6.5%.洗油馏分主要用于洗涤吸支煤气中的苯族烃战从中提与喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、吲哚、联苯、苊、氧芴战芴等产品.洗油馏分分别用酸战碱洗涤,提与喹啉类化合物战酚类化合物后,正在塔板数60~70的三个浮阀塔内切与窄馏分.其中,萘油馏分是死产工业萘的本料,脱萘残油战沉量洗油是提与氧芴战芴的本料,甲基萘馏分是提与α-甲基萘战β-甲基萘的本料,沉量残油战脱苊残油可混进矮萘洗油中提与工业苊,中量洗油可动做回支苯族烃的吸支剂.4.5.1 细蒽的制与蒽油馏分是焦油蒸馏切与的馏程为300~360℃的馏分,一蒽油是焦油蒸馏切与的馏程为300~330℃的馏分,二蒽油是焦油蒸馏切与的馏程为330~360℃的馏分.细蒽的制与细蒽是一蒽油馏分经热却、结晶战离心分散后得到的一种黄绿色结晶物,其品量指标睹表.制与细蒽的工艺有二种,即蒽油馏分一段热却结晶法战二段热却结晶法.由一蒽油制与的细蒽,通过细制得到细蒽、菲、咔唑等要害的化工本料.细蒽细制的要领有:溶剂萃与法,溶剂萃与-细馏法,共沸细馏法,吸附法等.沥青是煤焦油蒸馏提与馏分后的残存物,常温下为乌色固体、无牢固熔面,呈玻璃相,依照硬化面的下矮可分为矮温、中温战下温沥青.矮温沥青用于修筑、铺路、电极碳素资料战炉衬黏结剂,也可用于制冰乌战搞焚料用.中温沥青用于死产油毡、下档沥青漆等产品,也是沥青延缓焦化战改量沥青的本料.沥青通过处理还不妨用于制与针状焦战沥青冰纤维等新式冰资料.。
炼焦与化产回收名词解释⾼炉炼焦的焦⽐:指每炼⼀顿⽣铁焦炭的消耗量,⽤公⽄/吨⽣铁表⽰.M25(M40):当焦炭承受冲击⼒时,焦炭沿结构的裂纹或缺陷处碎成⼩块,焦炭抵抗此种破坏的能⼒称焦炭的抗碎性或抗碎强度。
⽤M25(M40)表⽰。
M10:当焦炭表⾯承受的切向摩擦⼒超过⽓孔壁的强度时,会产⽣表⾯薄层分离现象形成碎屑或粉末,焦炭抵抗此种破坏的能⼒称耐磨性或耐磨强度,⽤M10值表⽰。
备煤的细度:是指配合煤中<3 mm粒级占全部配合煤的质量百分率。
炼焦速度:炭化室平均宽度与结焦时间的⽐值.成层结焦:各层处于结焦过程的不同阶段,在炉墙附近先结成焦炭⽽后逐层向炭化室中⼼推移——成层结焦。
⾥⾏⽓:炭化室内⼲煤层热解⽣成的⽓态产物和塑性层内所产⽣的⽓态产物中的⼀部分只能向上或从塑性层内侧流往炉顶空间——⾥⾏⽓。
外形⽓:塑性层内的所产⽣的⽓态产物中的⼤部分及半焦层内产⽣的⽓态产物则穿过⾼温焦炭层缝隙,沿焦饼与炭化室墙之间的缝隙向上流⼊炉顶空间——外⾏⽓。
炼焦最终温度:炭化室中⼼⾯上炉料温度始终最低,因此结焦末期炭化室中⼼⾯温度(焦饼中⼼温度)可以作为焦饼成熟程度的标志,称为炼焦最终温度。
焦炉的机侧和焦侧:整座焦炉靠推焦车⼀侧称为机侧,另⼀侧称为焦侧。
炭化室的锥度:为顺利推焦,炭化室的⽔平呈梯形,焦侧宽度 > 机侧,两侧宽度之差称锥度荒煤⽓:炼焦煤于炼焦炉内在隔绝空⽓⾼温加热条件下,煤质发⽣⼀系列变化,裂解⽣成挥发性产物净焦炉煤⽓:经回收化学产品和净化后的煤⽓轻苯和重苯:粗苯⼯段⽣产的粗苯,经两苯塔分馏为轻苯和重苯循环氨⽔:氨⽔由澄清槽上部满流⾄氨⽔中间槽,再⽤循环氨⽔泵送回焦炉集⽓管以冷却荒煤⽓,这部分氨⽔称为循环氨⽔.剩余氨⽔:在氨⽔循环系统中,由于加⼊配煤⽔分和炼焦时产⽣的化合⽔,使氨⽔量增多⽽形成所谓的剩余氨⽔。
重质焦油:在⽤循环氨⽔于集⽓管内喷洒荒煤⽓时,约60%的焦油冷凝下来,这种集⽓管焦油是重质焦油.轻质焦油:煤⽓在初冷器中冷却,冷凝下来的焦油为轻质焦油.混合焦油:轻质焦油和重质焦油的混合物.饱和器母液:饱和器中被硫酸铵和硫酸氢铵所饱和的硫酸溶液.饱和器母液酸度:溶液中酸式盐和中式盐的⽐例取决于母液中游离硫酸的浓度,这种浓度以质量百分数表⽰,称之为酸度。
【焦炭】焦炭是在高温下由煤经过干馏后所得到的固体产品。
焦炭呈黑灰色块状,有光泽、燃烧时烟气少,具有不粘结、不结块、低硫、低灰、坚硬、耐磨、耐压、富于气孔性等特点。
主要用于冶金、化工、铸造等工艺的燃料,也可作制气和化工原料。
统计时包括各种生产方式生产的全部焦炭,即机械化焦炉、简易焦炉、土焦炉、煤气发生炉生产的焦炭和半焦炭。
焦炭按干焦计算,不包括水分。
焦炭的分类有四种:1.按炼焦的原料划分,分为煤焦、石油焦和沥青焦。
通常所说的焦炭是指煤焦炭;2.按用途划分为冶金焦、铸造焦和化工焦;3.按生产技术条件划分为机制焦与土焦;4.按炼制过程划分为低温焦炭与高温焦炭。
【石油焦】石油焦是以炼油厂的渣油为原料,通过延迟焦化法或锻烧法获得的一种焦炭。
重油在隔绝空气的条件下加温到800℃,在焦炭塔内(生产石油焦的位置称焦炭塔)轻质油组分为汽油、柴油从塔顶逸出,剩下的即为石油焦。
这种焦炭,碳含量很高,可作为制造电极的原料或作为燃料。
【沥青焦】沥青焦是一种低硫、低灰的焦炭。
它是以煤沥青(中温沥青或硬沥青)为原料在炼焦炉中直接焦化而得到的产品,也可以用延迟焦化法生产,结焦最终温度在1100℃以上。
沥青焦是电化工业炼铝的电极物质的原料。
一般将沥青焦与煤沥青粘合成20千克~30千克的块状物当作电极基板使用。
此外,沥青焦也用于生产高级铸铁,如球墨铸铁等。
【机制焦与土焦】机制焦的固定碳含量在80%以上,发热量一般在6500~7000千卡/千克,具有一定的强度,焦块均匀。
土焦由于炼焦技术条件差,配煤质量低(一般不用炼焦煤,多用原煤),因此土焦的质量低,灰分、硫分等杂质含量比机焦高一倍以上,强度也较差。
土焦用于小高炉炼铁,小化肥厂造气及小型化工、机械生产等。
【低温焦炭和高温焦炭】低温焦炭和高温焦炭都是煤的干馏产品。
它们的区别在于二者的最终温度不同、使用的原料不同、产品产率和产品性质也都不相同。
低温焦炭,亦称半焦。
把煤在隔绝空气的条件下,加热到500—600℃干馏而得到的产品称为低温焦炭。
1.煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业,简称煤化工。
煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业。
2.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
从煤加工过程区分,煤化工包括煤的干馏(含炼焦和低温干馏)、气化、液化和合成化学品。
3.炼焦是应用最糟的工艺。
4.煤在隔绝空气条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程,称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。
按加热终温的不同可分为三种:500—600为低温干馏,900—1100为高温干馏,700—900为中温干馏。
5.立式炉干馏介于高温、低温干馏之间,目前在中国多用于生产城市煤气。
6.煤低温干馏过程仅是一个热加工过程,常压生产,不用加氢,不用氧气,即可制的煤气和焦油,实现煤的部分气化和液化。
7.低温干馏产品:的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。
一般焦油产率为6%—25%,半焦产率为50%—70%,煤气产率为80—200m3/t(原料干煤)8.低温干馏半焦的孔隙率为30%—50%,反应性和比电阻都比高温焦炭高得多。
原料煤的煤化度越低,半焦的反应能力和比电阻越高。
9.低温干馏煤气密度为0.9—1.2kg/ m3,含有较多甲烷及其他烷烃。
10.干馏产品的影响因素:低温干馏产品的产率和性质与原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。
干馏炉的形式、加热方法和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。
煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。
11.低温干馏温度为600.o c,所得焦油是煤的一次热解产物,称一次焦油。
煤热解到400.o c以前主要是黄铁矿分解生成硫化氢,在较高温度时由于煤中有机硫的热解作用形成硫化氢。
腐泥煤一次热解焦油中酚类和沥青少,组分中主要为直链烷烃和环烷烃。
12.煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素,也是区别干馏类型的标志。
焦化产品的分类和用途一、煤焦油的定义煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一,其产量约占装炉煤的3%~4%在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状,密度通常在0.95~1.10g/cm3之间,闪点100℃,具有特殊臭味,煤焦油又称焦油。
二、煤焦油的分类1.高温煤焦油(1000度):黑色粘稠液体,相对密度大于1.0,含大量沥青,其他成分是芳烃及杂环有机化合物。
包含的化合物已被鉴定的达400余种。
2.中温煤焦油(900~1000度):由煤经中温干馏而得的油状产物。
性质与低温煤焦油相近似。
褐黑色。
有特殊臭味。
但密度较大,芳香烃和酚类含量较高。
用于制液体燃料和化学工业原料等。
3.低温煤焦油(450~650度):也是黑色粘稠液体,其不同于高温煤焦油。
相对密度通常小于1.0,芳烃含量少,烷烃含量大,其组成与原料煤质有关。
低温干馏焦油是人造石油的重要来源之一,经高压加氢制得汽油、柴油等产品。
三、煤焦油的用途煤焦油是焦化工业的重要产品之一,其产量约占装炉煤的3%~4%,其组成极为复杂,多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。
焦油各馏分进一步加工,可分离出多种产品,目前焦油精制先进厂家已从焦油中提取230多种产品,并集中加工向大型化方向发展。
目前提取的主要产品有:1.萘:用来制取邻苯二甲酸酐,供生产树脂、工程塑料、染料、油漆及医药等用。
2.酚及其同系物:生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等。
3.蒽:制蒽醌燃料、合成揉剂及油漆。
4.菲:蒽的同分异构体,含量仅次于萘,有不少用途,由于产量大,还待进一步开发利用。
5.咔唑:染料、塑料、农药的重要原料。
6.沥青:焦油蒸馏残液,为多种多环高分子化合物的混合物。
用于制屋顶涂料、防潮层、筑路、生产沥青焦和电炉电极等。
四、煤焦油的物理性质常温下煤焦油是一种黑色粘稠液体,炼焦生产的高温煤焦油密度较高,为1.160~1.220g/cm3 。
主要由多环芳香族化合物组成,烷基芳烃含量较少,高沸点组分较多,热稳定性好。
煤焦油的形成煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑色或褐黑色的粘稠状的液体,是煤在热解过程中(煤焦化或煤干馏)产生的液态产物。
按照热解的温度的不同可把煤焦油大致分为三类,即低温煤焦油(400~600℃)、中温煤焦油(600~800℃)和高温煤焦油(1000℃)。
常温下煤焦油的密度为0.95~1.19g/cm3,具有酚、萘的特殊臭味,闪点为96~105℃,自燃点为580~630℃,燃烧热为35.7~39.0MJ/kg。
煤焦油含有一定量的悬浮于其中的炭黑状物质和高分子树脂,决定了其带有深暗的颜色,它们是由高分子的,特别是多碳少氢的芳烃或稠环芳烃所组成的。
这些细小分散在煤焦油胶体系统中的黑色颗粒或絮状物质,不溶于苯、甲苯、吡啶、和喹啉等有机溶剂中,统称苯不溶物(BI)或甲苯不溶物(TI),它们对煤焦油的性质和质量产生很大影响。
煤焦油中还含有2%~5%的氨水,故它呈碱性反应。
煤焦油一般由煤高温干馏得到,高温干馏是在焦炉的炭化室中进行的。
煤在碳化室内经干燥、析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等(物理解析)。
随着煤料温度的升高,煤中含氧多的分子结构分解为水、二氧化碳等。
当煤层温度达到300~550℃,则发生煤大分子侧链和基团的断裂,形成胶质体,生成半焦,经进一步炭化而形成焦炭。
在成层结焦过程中,胶质体内发生激烈的热解反应,形成大量的初次热解产物(初焦油,500~550℃)。
初焦油具有大致如下的族组成。
链烷烃(脂肪烃):8.0% 烯烃:2.8% 芳烃:53.9%酸性物质:12.1% 盐基类:1.8% 树脂状物质:14.4%初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蒽、及其甲基同系物,酸性化合物多为甲酚和二甲酚,还有少量的三甲酚和二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。
这些初次热解产物沿胶质体的外侧(炉墙侧,外行气)和内侧(炭化室中心侧,里行气)向炭化室顶部空间汇集,然后由上升管导出,如图1-1所示。
图1-1 焦炉煤气流动图在这个过程中,初次煤热解产物受炉墙、焦饼中心和炉顶空间的高温作用,发生一系列二次热解反应,生成二次热解产物(800~1000℃)。