低温煤焦油分析检测低温煤焦Word文件下载.docx
- 文档编号:22467246
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:25.54KB
低温煤焦油分析检测低温煤焦Word文件下载.docx
《低温煤焦油分析检测低温煤焦Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低温煤焦油分析检测低温煤焦Word文件下载.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
700~900℃X围内称为中温干馏;
干馏温度大于900~1000℃称为高温干馏。
煤的低温干馏始于19世纪,至20世纪在欧洲已有很大的开展。
特别在20世纪40年代的第二次世界大战期间,德国利用低温干馏焦油制取动力燃料,以满足战时生产燃料的需要。
日本在战时也曾采用类似的方法将低温焦油加工成战时用燃料。
这些低温焦油加工生产厂的工艺过程与高温煤焦油加工生产厂完全不一样,也从未与高温焦油联合生产过。
在1943年这些战时工厂曾生产和加工了约250万立方厘米的低温焦油,而当时焦炉生产的高温焦油在加工量上相当于低温焦油加工量的77%。
战后,由于廉价的石油冲击,使低温干馏工业处于停滞状态,而一些石油资源贫乏的国家,至今仍停留在常年操作生产中。
单一的煤低温干馏已经不多见,但从能源以与化工资源考虑,低温干馏和低温焦油加工还得到一定的开展。
在欧洲,目前低温焦油加工生产量大约为150立方厘米,采用加氢、蒸馏、萃取、裂解、脂化等工艺方法,生产汽油、柴油、酚类产品、盐基类产品、溶剂、石脑油、渣油等产品。
适合用于低温干馏的煤是无粘结性的非炼焦用煤,如褐煤或高温挥发分烟煤。
我国这类煤种储量丰富,是开展低温干馏的根底。
低温干馏过程比煤的气化和直接液化简单得多,加工条件温和。
假如能通过回收低温干馏煤气和焦油,并得到有效的综合利用,使低温干馏产品能找到较好的利用途径,将会具有很好的竞争力。
1.1低温煤焦油简介
低温焦油,暗褐色液体,密度小于1,有时接近1。
粘度大,350度前馏出量在50%。
低温焦油是极其复杂的有机化合物,根本上由烃类和非烃类有机化合物组成,非烃类化合物含量较高,主要是酚类,含量高达40%。
低温焦油也是用蒸馏、洗涤等方法别离成各种燃料油、酚类、沥青等。
作为炼焦过程中的一个重要化产回收产品,煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物,目前已从中别离并认定的单种化合物约500余种,约占煤焦油总量的55%,其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分;
酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。
构成焦油主要元素有五种:
C、H、O、N、S。
此外还有极少量其他元素和稀有元素。
组成焦油的化合物可以分为以下四类〔其中以中性环族芳香烃有机化合物为主,约占90%以上〕。
(1)是性碳氢化合物主要有:
苯〔甲苯、二甲苯与其衍生物〕、萘〔α-、β-甲基萘与其衍生物〕,蒽、菲、芘、屈、茚、芴、苊等。
(2)含氧化合物
可分为两类:
①酸性---在侧链上带氧化合物;
②中性---环上带氧的化合物。
属于①类的酚有三种甲酚和六种二甲酚的同分异构体等。
属于②类有古马隆〔氧茚〕与氧芴等。
(3)含氮化合物
焦油中含氮化合物具有碱性或中性。
含氮化合物约占焦油的1%左右。
碱性化合物中最多的是吡啶〔甲基吡啶、二甲基吡啶〕、喹啉〔异喹啉〕等。
中性含氮化合物有吲哚、咔唑、苯并咔唑、氰化苯、氰化萘等。
(4)含硫化合物
主要有噻吩、硫杂茚、苯并噻吩等。
含硫化合物一般不到焦油的1%。
上述化合物中,含氧化合物中的酚类是酸性化合物,其中又以碳氢化合物为主体,是组成焦油的最主局部。
表-1某某烟煤低温干馏焦油的化学组成
馏分
<
170℃
170℃~230℃
230℃~270℃
270℃~300℃
>
300℃
产率〔质量分数〕/%
酸性组分〔v〕/%
碱性组分〔v〕/%
组分〔v〕/%
芳烃
烷烃
环烷烃
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。
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。
其组分萘含量较多,其余相对含量较少,主要有1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、莹蒽、喹啉、芘等。
由煤或油页岩经低温干馏而得的油状产物。
褐色。
有特殊臭味。
在室温下,相对密度约0.85~1.05。
主要成分是环烷烃和烷烃等。
经分馏可得轻油、太阳油、瓦斯油、润滑油等馏分和剩余物沥青。
可制成各种液体燃料和化学工业原料等。
煤焦油易燃,为致癌物,其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸。
与氧化剂接触猛烈反响。
假如遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
煤焦油对人体有健康危害:
作用于皮肤,可引起皮炎、痤疮、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣赘与癌肿;
吸入可引起鼻中隔损伤。
煤焦油的产率与煤的热解温度关系密切,当煤热解温度低于600℃时,煤焦油的产率较高,达到8%以上。
随着热解温度的提高,煤焦油的产率会因二次裂解而明显降低。
此外,高温煤焦油的产率取决于配煤的挥发和煤的变质程度。
高温干馏煤焦油的产率一般为3%~4.5%〔干煤〕。
采用配型煤炼焦时由于型煤粘结剂的参加使焦油产率有所增加。
煤焦油的性质与原料煤的性质有明显的依赖关系而高温焦油是经过二次分解的产物,这种依赖关系已根本消失。
煤焦油中各主要组分含量均随着焦炉气相温度的提高而降低,因此,为了提高煤焦油的质量,保证煤焦油中主要有效组分的含量,应该控制适当的焦炉炉顶空间温度,减少焦油的二次裂解。
我国的化石能源结构为富煤、凭油、少气,煤炭在一次能源中占有绝对优势地位。
随着我国经济高速开展和轿车进入家庭,对石油的需求量也越来越大。
我国石油储量和产能有限,每年不得不从国外进口大量石油来满足国内需求。
2008年石油净进口量超过2亿。
如何利用煤炭资源优势开展煤制油技术,是缓解我国石油短缺现状的一项重要课题。
目前,煤制油技术主要有煤炭液化、焦化和煤炭快速热解。
煤炭液化和焦化由于投资大、操作条件苛刻和环境污染严重等弊端无法实现大规模应用。
循环流化床煤快速热解技术是集热、电、气、焦油为一体的多联产技术,其焦油产率在10%以上。
该多联产技术是利用循环流化床燃烧炉高温循环灰作为热载体,使煤在燃烧之前先在流化床热解炉中进展热解,提取焦油和煤气,热解半焦返回流化床燃烧炉去燃烧发电。
使煤炭在转化过程中产生不同的产品,并根据其品位和市场情况进展分级利用,提高了煤炭整体利用效率。
该多联产煤焦油属于低温煤焦油的一种,它与常规煤焦油存在很大区别,国内外对常规煤焦油加工技术的研究相对较多。
而对快速热解低温煤焦油深加工技术的研究比拟少见。
为此,本文对该低温煤焦油的性质和成分进展了分析,可为该多联产煤焦油深加工方案的制定提供根底数据。
1.6.1柴油
柴油分为车用柴油和专用柴油。
车用柴油也称为轻柴油,主要来自催化裂化的柴油馏分,也有局部直馏柴油馏分。
如适宜的十六烷值、良好的低温流动性和储存安定性以与低灰分等。
专用柴油也称为重柴油,主要用于固定式柴油发电机、铁路与船舶等大型中、低速柴油发动机,馏分较重,甚至可混入一定量的重油,因此由于馏分较重,不易燃烧完全,不适用于汽车发动机。
为了区别车用柴油与专用柴油,专用柴油往往加染色剂,如某某等地将其染成红色,被人们简称为红油。
但是它们都来自石油:
具有代表性的某某原油属低硫石蜡基原油,口前已开采酌原油以低硫石蜡基居多。
这种原油,硫含量低,含蜡量高,凝点高,能生产出优质的煤油、柴油、溶剂油、润滑油与商品石蜡,直馏汽油的感铅性好。
辽河原油的硫含量低,轻质馏分多,属于低硫中间石蜡基,是一种较好的原油。
其汽油馏分辛烷值高,渣油经氧化后可制石油建筑沥青。
胜利原油胶质含量高,相对密度较大,含蜡量高.属含硫中间基。
汽油馏分酌感铅性好,且富含环烃与芳香烃,故也是催化重整的良好原料。
柴油馏分可生产轻柴油与专用柴油,但因硫含量、氮含量与徽度较高,故需适当精制J闰滑油馏分的脱蜡油经适度精制可生产车用机油、变压器油与机械油等,如经深度精制,如此可制取柴油机油。
有的原油硫含量高,胶质含量高,属含硫石蜡基。
其直馏汽油馏分产率高,感铅性也好。
柴油馏分的十六烷值高,闪点高,硫含量高,酸度大,经精制后.可生产轻柴油与专用柴油。
润滑油馏分中,有一局部组分的粘度指数在90以上,是生产内燃机油的良好的原料。
有的原油硫含量低,含蜡量较高,属低硫环烷一中问基。
其汽油馏分感铅性好,且也富含环烷烃与芳香烃,故也是催化重整的良好原料。
柴汕馏分的凝点与硫含量均较低,酸度较大,产品需碱洗。
减压渣油经氧化后可生产石油建筑沥青。
另有些低凝原油硫含量低、含蜡量也低,属低硫中问基。
适于生产一些特殊性能的低凝产品,同时还可提取环烷酸是不可多得的宝贵资源
人命关天的批注:
“红油〞又名“工业柴油〞。
根据某某特区法例,本地供给车辆或游艇使用的轻质柴油每公升需缴纳税款2.89港元。
但是,柴油经过参加法例指定的红色染料与化学标记物成为“红油〞后,可获准免税与用作工业燃料与海事用途,但不可用作一般车辆或游艇的燃料。
常用的车用柴油〔轻柴油〕的闪点都在60以下,例如:
柴油0#2900元/吨,密度0.835~0.845,色泽黄色,凝点+0,闪点40,气味一般;
柴油-10#3300元/吨,密度0.822,色泽黄色,凝点-10,闪点48,气味一般;
柴油-20#3600元/吨.密度0.82,色泽黄色,凝点-20,闪点45,气味一般;
柴油-30#4300元/吨;
密度0.8,色泽黄色,凝点-35,闪点45,气味一般;
密度:
重油/渣油的密度与其氢含量有关。
渣油的氢含量越高,其密度越小。
粘度:
与油品的族组成有关。
烷烃含量高的重油,其粘度较低;
芳烃、环烷烃含量较高的重油,粘度也偏高;
胶质、沥青质含量高渣油粘度较高,安定性也差。
凝点:
凝点取决于重油的组成,含烷烃较多的重油,凝点也较高。
重油中含胶质、沥青质较多,就能使其凝点较低。
残炭值:
残炭值反映渣油加工过程中的生焦倾向。
残炭值有微残炭值〔MCR〕、康氏残炭值〔CCR〕和兰氏残炭值〔RCR〕几种试验方法和表示值。
减压渣油的残炭值与其化学组成、结构有密切联系,尤其是与渣油的氢碳比、芳碳率和芳环缩合度有关。
中国减压渣油中残炭值的90%集中于胶质和沥青质之中,胶质中的残炭约为残炭总量的50~65%。
灰分:
油、渣油中的灰分主要是无机盐和金属有机化合物以与一些混入的杂质。
灰分在重油、渣油作为燃料油使用时会增加机件的磨损、腐蚀和产生积炭。
重油燃料油标准〔SH0356-92〕中规定燃料油的灰分含量不得高于0.3%。
分子量:
油与其组分的分子量与它们的化学结构密切相关。
不同的渣油的分子量差异可能很大。
测定重质油平均分子量的适用方法有气相渗透压〔VPO〕和凝胶渗透色谱〔GPC〕法等。
理化性质:
室温下为黑色脆性块状物,有光泽;
臭味,熔融时易燃烧,并有毒。
属二级易燃固体。
本产品符合GB/T2290-94中温沥青标准。
用途:
用于制造涂料、电极、沥青焦、油毛毡等,亦可作燃料与沥青炭黑的原料。
包装:
纺织袋装、散装都可。
煤沥青是由煤干馏得到的煤焦油再经蒸馏加工制成的沥青。
煤沥青与石油沥青相比,在技术性质上有如下差异:
温度稳定性较低,与矿质集料的粘附性较好,气候稳定性较差,以与含对人体有害成分较多、臭味较重。
第二章实验局部
选择四个多联产多联产焦油样品:
JYR、JY1027、JY1031和JY1120。
2.1.2分析方法〔这局部还是没写清楚,要的是国标的实验分析步骤〕
软化点:
根据GB\T2297-1997中规定的方法测定;
灰分:
根据根据GB\T2295-1997中规定的方法测定;
水分:
根据GB\T2288-1997中规定的方法测定;
甲苯不溶物:
根据GB\T2292-1997中规定的方法测定;
喹林不溶物:
根据GB\T2293-1997中规定的方法测定;
各组分别离与分析:
GC-MS
GB\T2292-1997:
本标准规定了焦化产品甲苯不溶物含量测定的原理、试剂、仪器、试验步骤、结果计算和精细度。
本标准适用于煤沥青、改质沥青、煤沥青筑路油、煤焦油、木材防腐油和炭黑用焦化原料油中甲苯不溶物含量的测定。
GB\T2293-1997:
本标准规定了焦化固体类产品煤沥青、改质沥青喹啉不溶物试验方法的原理、仪器与试剂、试验步骤、试验结果与精细度。
本标准适用于焦化固体类产品煤沥青、改质沥青喹啉不溶物含量的测定
GC条件:
色谱柱选用30m×
200um×
0.25um石英毛细管柱,载气为He,汽化器工作温度为280℃,从70℃开始以6℃·
min-1升温速度升至280℃·
min-1分流比为16:
1.2;
进样量为1uL。
MS条件:
电离方式EL,电子轰击能量70eV,充电倍增管电压500v,扫描质量X围50-500,扫描时间1s。
第三章结果与讨论
煤焦油的溶剂溶解试验
甲苯不溶物和喹啉不溶物煤焦油的溶剂溶解试验是评价焦油性质的常用方法之一。
本文采用甲苯和喹啉溶剂对此进展溶解分析结果见表1。
表1多联产煤焦油甲苯不溶物和喹啉不溶物
试样
JYR
JY1027
JY1031
JY1120
甲苯不溶物
喹啉不溶物
由表1中数据可以看出,多联产煤焦油的甲苯不溶物比常规低温煤焦油高得多,也高于一般的高温煤焦油。
喹啉不溶物的含量也高于常规中低温煤焦油。
软化点和水分多联产煤焦油常温下呈半固态,类似于软沥青。
软化点和水分的测定结果见表2
表2多联产煤焦油软化点与水分含量
软化点
55
水分
样品的软化点在50-55℃,同样高于文献报道的常规低温煤焦油的软化点。
水分含量也较高表3为煤焦油灰分的测定结果。
3表3多联产煤焦油焦油灰分
灰分
水分、喹啉不溶物
由表3中数据可看出,多联产煤焦油灰分较多,有两个样品的灰分和喹啉不溶物的质量百分数之比十分接近,达到0.96,另外两个样品的灰分与喹啉不溶物之比也大于55%,可推测该低温煤焦油灰分主要来自焦油夹带的热载体,即热煤灰
通过对多联产煤焦油根本性质可以看出,多联产工艺的快速热解低温煤焦油的甲苯不溶物、软化点、水分和灰分比常温煤焦油要高很多,他们给该焦油深加工带来很大困难,深加工之前必须选用适宜的方法对其进展脱水脱、脱灰等预处理。
利用双球双球计量管法测定焦油中酸性组分含量,在采用GC-MS对酸性组分的组成进展分析,结果显示本焦油中的酸性组分约占10.1%。
多联产低温煤焦油酸性组分样品中,甲酚和二甲酚含量总和达酸性组分的77.1%,占焦油约7.7%,比高温焦油中酚类化合物要高。
这可能是在该多联产工艺中,煤的热解属快速低温热解,煤在短时间内热解产生更多的小分子碎片,二次热解较少,因而酚类产率也较高。
以初步脱水至含水量为3.76%的JY1120样品为例,先常压蒸馏至无馏分蒸出后再减压〔0.09MPa〕蒸馏,然后用GC-MS分别对常压馏分和减压馏分组成进展分析,结果明确:
在常压蒸馏馏分中酚类含量43.43%,芳香烃含量39.3%,烷烃类含量13.70%,未知物3.7%。
对应焦油分别为:
酚类含量13.77%,芳香烃含量12.45%,烷烃类含量0.43%,未知物0.12%。
减压馏分中,甲苯含量1.4%,芳香烃含量83.56%,酚类化合物含量6.09%。
甲苯含量0.25%,芳香烃含量15.27%,酚类化合物含量1.11%。
综合分析可知,多联产低温煤焦油中,酚类化合物和多环芳烃含量都较高在加工过程中,可以先提取利用价值较高的酚类和芳香烃类化合物,剩下的油类可以进展加氢精制制取燃料油,实现综合利用。
结果与讨论
多联产煤焦油在性质和组成上都不同于常规焦油,其甲苯不溶物、软化点、水分和灰分中比常规中低温煤焦油要高很多,附加值高的酚类化合物和苯类化合物含量相对较高。
结论
低温煤焦油的特点:
比高温煤焦油加工条件温和,工艺过程简单,能耗小,设备利用率高。
低温煤焦油的性质,如密度、馏分组成、含脂、酚类组成、碱性组分,以与焦油的元素组成也都不一样。
低温煤焦油中的重质馏分经氯化后可以制造筑路沥青油,亦可经过焦化而制的轻质柴油和电极焦。
低温焦油中含石蜡量相当多,特别是褐煤低温焦油。
可通过冷冻、过滤或抽提方法别离出石蜡。
石蜡可作为化工原料,如通过氯化可得到各种脂肪酸与酚类,作为植物油或动物油的代替品,用于制造肥皂、润滑油等;
酚类可制作洗涤剂。
通过氯化,可得到氯化石蜡,在三氯化铝等催化剂的作用下,可聚合而制取高级润滑油。
此外,石蜡本身可作为制造蜡纸、蜡纸的材料。
经过脱除酸性组分、碱性组分的馏分,经过蒸馏、裂化、加氢或催化重整可以得到符合石油产品规格的汽油、柴油、燃料油等产品。
低温干馏是个有待进一步开发的技术,低温焦油是一种有价值的化工原料。
通过过热水蒸气可以在换热器循环使用、管道保温措施、加热炉烟道安装除灰器、蒸汽锅炉烟道安装省煤器等措施可以达到节约能耗的目的。
加强工艺条件的改良与加工过程中的温度、压力、流量与液位的实时监测可以使能耗大大降低。
加强危险化学品的理化性质与其毒性的充分学习,可以有效地降低对人体的危害。
参考文献
[1]X文华X洪存周科中国焦化工业现状与开展、钢铁2004,39〔3〕:
67-73
[2]X银元赵景联煤直接液化技术的研究与开发某某煤炭2001,21〔2〕;
32-36
[3]肖瑞华白金锋.煤化学产品工艺学.:
冶金工业,2003.
[4]陈启文煤化工工艺.化学工业,2008.
[5]朱开宏.化工过程流程模拟[M].:
某某,1993.
[6]童景山.化工热力学[M].:
清华大学,1995.
[7]冯霄.化工节能原理与技术[M].:
化学工业,2004.
[8]赵淑战.国内外石油化工快报-2008.
[9]李多金,乔国发,石油化工设备技术-2007.
[10]曹文胜,鲁雪生,顾安忠,汪荣顺.[J]低温工程,2005.
[11]水恒福,X德祥,X超群.煤焦油别离与精制.化学工业,2007.
[12]叶学群,纪传仁.热工与流体力学根底.中国商业,2006.
致谢
时光如白驹过隙,转眼间三年的大学生活即将完毕。
回顾这三年的历程,我满怀感激。
在论文即将完成之际,敲下“致谢〞两个字,心中无限感慨。
回眸过去,一路走来,需要感谢的人太多,实在是这些简单的文字所不能表达和承载的。
本文是在教师的悉心指导下完成的,在学院里,教师严谨的治学态度、渊博的知识、活跃的学术思想、执着的精神与高尚的做人原如此,都给我留下了终生难忘的印象。
所有这一切都将成为我受益终生的宝贵财富!
在此,学生谨向教师您表示衷心的感谢!
感谢学校,感谢教师在他们的支持与鼓励下,我开心的工作,认真的学习,在此,学生谨向各位教师表示衷心的感谢!
谢谢你们的鼓舞!
感谢各位同学的支持与帮助,在他们的关心与帮助下使我完本钱篇论文。
一个人的成长绝不是一件孤立的事,没有别人的支持与帮助绝不可能办到。
我感谢可以有这样一个空间,让我对所有给予我关心、帮助的人说声“谢谢〞!
今后,我会继续努力,好好工作!
好好学习!
好好生活!
!
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低温 煤焦油 分析 检测 煤焦
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)