低温煤焦油的连续蒸馏（工艺流程）工业分析与检验专业毕业论文

1、m 1abstract 2s* 31. 低温煤焦油的化学组成和性质31.1低温煤焦油简介31.2低温煤焦汕的化学组成41.3低温煤焦油的性质52. 影响低温煤焦油产率和性质的主要因素53. 低温煤焦油加工前的预处理63.1脱水处理63. 1.1加热静止脱水法63. 1.2加压脱水法63. 1.3机械脱水法64. 低温煤焦油的连续蒸馏（工艺流程）74.1低温煤焦汕的连续蒸馏74. 2儿种加工方案的比较75. 低温煤焦油产品85. 1柴汕85. 2渣油95. 3浙青105. 4沥青的改质工艺106. 结i仑11参考文献12w13摘耍煤焦油是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

2、称焦 汕。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。低温煤焦汕也是黑色粘稠液体，其不m于高温煤焦汕的是相对密度通常 小于1.0,芳烃含量少，烷烃含量大，其组成与原料煤质有关。煤焦汕是炼焦化工的大宗产品，煤焦汕的加工利用开创y近代有机化学工业的历史。 在石汕化工高逨发展的今天，煤焦汕化工仍然占有重耍地位，在提供多环芳烃和高碳 物料原料方面具有不可取代的作用。煤焦油是一种碳氢化合物的复杂混合物，大部分 为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。煤焦油作为一利*基础资源， 各w均把木w煤焦汕作为重要资源加以侃护。关键识b低温煤焦油

3、工艺流程产品用途节能降耗发展前景abstractdry distillation of coal tar has a pungent odor that is generated when the black or dark brown viscous liquid, referred to as tar. room temperature coal tar is a black viscous liquid, density of coking coal tar produced by high temperature was higher，1.160 1.220g/cm 3. low-te

4、mperature coal tar is a black viscous liquid, which is different from the relative density of high temperature coal tar is typically less than 1.0, less aromatic content，paraffin content of large, coal and raw materials related to its composition.coal tar is the bulk chemical products, coke, coal ta

5、r processing industry bycreating the history of modern organic chemistry. in today's fast-growing petrochemical industry, coal tar chemical industry still plays an important role in the provision of raw materials, polycyclic aromatic hydrocarbons and carbon materials，has an irreplaceable role. c

6、oal tar is a complex mixture of hydrocarbons，most of the rare high-value species, is difficult to obtain valuable petrochemical resources. as a basic resource of coal tar，coal tar as a country are an important resource to their protection.key： low-temperature coal tar;process;usage; energy saving； p

7、rospects；按照煤干馏的不同终温，将煤的干馏划分为3个干馏类型。干馏终温在500700°c 范岡内称为低温干馏;700900°c范岡内称为屮温干馏；干馏温度大于9001000°c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发展。特别在20世纪 40年代的第二次世界大战期间，德岡利用低温干馏焦汕制取动力燃料，以满足战吋生 产燃料的需耍。日木在战吋也曾釆用类似的方法将低温焦汕加工成战吋用燃料。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 焦汕联合生产过。在1943年这些战吋工厂曾生产和加工了约250万立

8、方厘米的低温焦 汕，而当吋焦炉生产的高温焦汕在加工量上相当丁低温焦汕加工量的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屮。争一的煤低温干馏已经不多见，但从能源 以及化工资源考虑，低温干馏和低温焦汕加工还得到一定的发展。在欧洲，s前低温 焦油加工生产量大约为150立方厘米，釆用加氢、蒸馏、萃取、裂解、脂化等工艺方 法，生产汽汕、柴汕、酚类产品、盐基类产品、溶剂、石脑汕、渣汕等产品。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，是发展低温干馏的基础。低温干馏过程比煤的气化和直接液化

9、 简单得多，加工条件温和。若能通过回收低温干馏煤气和焦汕，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. 低温煤焦油的化学组成和性质1.1低温煤焦油简介煤焦油是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 汕。煤焦汕是炼焦化工的大宗产品，煤焦汕的加工利用开创y近代有机化学工业的历 史。在石汕化工高逨发展的今天，煤焦汕化工仍然占有重耍地位，在提供多环芳烃和高碳物料原料方面具有不可取代的作用。煤焦油是一种碳氢化合物的复杂混合物，大部分为价值较高的稀有种类，是石汕化工难以获得的宝贵资源。煤焦汕作为一种基础 资源，各w均把木w煤焦汕作为重耍资源

10、加以保护。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%o 低温焦汕是极其复杂的有机化合物，基木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，主耍是酚类，含量高达40%。低温焦汕也是用蒸馏、洗涤等方法分 离成各种燃料油、酚类、沥青等。1.2低温煤焦油的化学组成作为炼焦过程中的一个重耍化产回收产品，煤焦汕是一个组分上万种的复杂混合 物，目前已从中分离并汄定的单种化合物约500余种，约占煤焦油总量的55%,其中 包括苯、二甲苯、萘等174种屮性组分；酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。构成焦汕主耍元素有五种：c、h、0、n、s。此外还有极少景其他元

11、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、二甲苯及其衍生物）、萘（a-、p-甲基 萘及其衍生物），蒽、菲、芘、屈、茚、芴、苊等。（2）含氧化合物可分为两类：酸性一在侧链上带氧化合物；中性一环上带氧的化合物。属于类的酚有三种甲酚和六种二甲酚的同分异构体等。属于类有古马隆（氧茚）及氧芴等。（3）含氮化合物焦汕屮含氮化合物具有碱性或屮性。含氮化合物约占焦汕的1%左右。碱性化合物 中最多的是吡啶（甲基毗啶、二甲基毗啶）、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）

12、含硫化合物主耍有噻吩、硫杂茚、苯并噻吩等。含硫化合物一般不到焦汕的1%。上述化合物 中，含氧化合物中的酚类是酸性化合物，其中乂以碳氢化合物为主体，是组成焦油的最主部分。农-1人m烟煤低温干馏焦汕的化孕组成馏分<170°c170 "c 230°c230 °c 270°c270 °c 300°c>300°c产率（质量分数）/%0. 712.410. 78.367.6酸性组分（v） /%53.437.827. 1碱性组分（v） /%2. 12.63.5组分（v） /%55.540. 430.6芳烃6.919.

13、 776. 59烷烃43.9453.9452.09环烷烃49. 1536.2941. 321.3低温煤焦油的性质常温下煤焦汕是一种黑色粘稠液体，炼焦生产的高温煤焦汕密度较高，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。其组分萘含量较多，其余相对含量较少，主要有1 一甲基萘、2甲基萘、 苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、莹蒽、喹啉、芘等。巾煤或汕页岩经低温干馏而得的 汕状产物。褐色。有特殊臭味。在室温下，相对密度约0.851.05。主要成分是环烷 烃和烷烃等。经分馏可得轻汕、太阳汕、瓦斯汕、润滑汕等馏分和残余物沥青。可制 成各种液体

14、燃料和化孕工业原料等。煤焦汕易燃，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。与軾化剂接触猛烈反应。若遇高热，容器内压增大，奋开裂和爆炸的危险。煤焦汕对人体有健康危害：作用于皮肤，可引起皮炎、痤疮、毛囊炎、光毒性皮 炎、屮毒性黑皮病、疵赞及癌肿；吸入可引起鼻屮隔损伤。2. 影响低温煤焦油产率和性质的主要因素煤焦汕的产率与煤的热解温度关系密切，当煤热解温度低于600°c吋，煤焦汕的 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，高温煤焦汕的产率取决于配煤的挥发和煤的变质程度。高温干馏煤焦汕的 产率一般为3%4. 5%

15、（干煤）。釆用配型煤炼焦吋巾于型煤粘结剂的加入使焦汕产率 有所增加。煤焦汕的性质与原料煤的性质有明显的依赖关系而高温焦汕是经过二次分解的产 物，这种依赖关系已基木消失。煤焦油中各主要组分含量均随着焦炉气和温度的提高而降低，因此，为z提高煤 焦汕的质量，保证煤焦汕屮主要有效组分的含量，应该控制适当的焦炉炉顶空间温度， 减少焦汕的二次裂解。3. 低温煤焦油加工前的预处理3. 1脱水处理煤焦油脱水指初步脱除煤焦油所含水分的过程。是煤焦油蒸馏的准备工作之一。 分离出氨水和焦汕渣的煤焦汕，尚含水4%左右。在煤焦汕间歇蒸馏过程屮，水分会 延长蒸馏吋间，降低设备处理能力，增加热景消耗，丼使煤焦汕产生泡沫而导

16、致帘汕 事故。在煤焦油连续蒸馏过程中，水分会增加系统压力，破坏止常工艺操作制度，严 重吋会引起管道和设备破裂而导致火灾事故.同吋，随水分带入的腐蚀性物质，还会腐 蚀设备和管道。凶此，煤焦汕蒸馏前，必须脱水。脱水有加热静置脱水法、加压脱水 法和机械脱水法三种。3. 1. 1加热静止脱水法加热静止脱水法是，在贮槽中将煤焦汕加热并维持在7080°c,静止36h以上， 水与煤焦油因密度不同而分离。加热有利于乳化液的分离，但温度过高，对流作用增 强，会影响澄清，并引起轻汕挥发。静置脱水可使煤焦汕屮水分降到2%左右。3. 1.2加压脱水法加压脱水法是煤焦油在专设的贮槽中，在压力0. 490. 9

17、8mpa、温度130150°c 的条件下静止仙，煤焦油屮水分可降到12%。3. 1.3机械脱水法机械脱水法是用离心机进行煤焦油脱水，煤焦油中水分可脱至1%。上述三种方法以能脱除煤焦汕屮乳化状水分，侶不能脱除焦汕屮溶解水和化合水，这部分水分需在 煤焦汕蒸馏初期的最终脱水阶段脱除。4. 低温煤焦油的连续蒸馏（工艺流程）4.1低温煤焦油的连续蒸馏焦油连续式蒸馏一般采用常减压蒸馏工艺，可以分为一塔式、二塔式和多塔式。 按切取馏分的不同又可分为切取窄馏分、奈洗w混馏分或酚奈洗三混馏分。前国内 大都采用为一塔式或二塔式焦汕蒸馏工艺为提高奈集中度,一般切取二混或三混馏分。下面以多塔式焦油工艺为例：

18、为提高焦油蒸馏过程的热效率，降低沥青产率或提 高馏分汕收率，同吋使各馏分切割更精细，提高奈和酚的集屮度以及他们在各自馏分 中的含量，w外很多煤焦汕加工企业多釆用多塔式焦汕蒸馏工艺。原料汕经二次换热 后经过管式炉对流段加热至120130°c,泵至一次蒸发器脱水。脱水肜的无水焦油经 管式加热炉加热后进入二次蒸发器，在此分离出沥青和馏分蒸气。在二次蒸发器内气 化的所有馏分气依次经过蔥汕塔、洗汕塔、奈汕塔和酚汕塔4个精馏塔，各塔均釆用 热回流，得到的馏分沸程为：酚油馏分175230°c,奈油馏分209230°c,洗油馏分 220300°c和蔥馏分240350&#

19、176;c.4. 2几种加工方案的比较目前中低温煤焦油深加工技术方案大致有以下儿种：1、煤焦汕轻馏分提取苯、酚、萘、毗啶等化工产品，煤沥青作为沥青调和组分调 和普通道路沥青。2、煤焦油轻馏分经过酸碱精制或吸附精制调和齊通重柴油或燃料油。也可以加适 量甲醇增加轻汕总产率。煤沥青调和普通道路沥青。3、轻馏分或全馏分加氢处理生产优质汽柴汕调和组分或优质燃料汕，煤沥青调和 重质燃料油。低温煤焦汕加工途径主要有3种形式，即：燃料型、燃料-润滑油型和燃料化工型。 燃料型工艺路线以生产汽汕、煤汕、柴汕等为主，产品很有局限性；燃料-润滑汕型， 除生产轻质和重质燃料油外，还生产石蜡和润滑油；燃料-化工型工艺路线

20、，除生产汽汕、煤汕、柴汕等燃料汕外，还从石脑汕馏分屮抽提芳烃，利用裂解技术制取烯烃和 芳烃类基木有机化工原料，综合利用原料资源。5. 低温煤焦油产品5. 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0催化裂化的柴 汕馏分，也有部分直馏柴汕馏分。如合适的十六烷值、良好的低温流动性和储存安定 性以及低灰分等。专用柴油也称为重柴油，主要用于固定式柴油发电机、铁路及船舶等大型中、低 速柴油发动机，馏分较重，甚至可混入-定量的重汕，因此由于馏分较重，不易燃烧 完全，不适用于汽车发动机。为丫区别车用柴油与专用柴油，专用柴油往往加染色剂，如香港等地将其染成红 色，被人们简称为红汕。但是它们

21、都来自石汕:具有代表性的人庆原汕属低硫石蜡基原汕，u前已幵釆酌原 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、溶剂汕、润滑汕及商品石蜡，直馏汽汕的感铅性好。辽河原汕的硫含量低，轻质 馏分多,属子低硫中间石蜡基,是一种较好的原汕。其汽汕馏分辛烷值高,渣汕经氧化后 可制石油建筑沥青。胜利原油胶质含量高，和对密度较大，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。柴汕馏分可生 产轻柴汕与专用柴汕,但因硫含景、氮含景及徽度较高,故需适当精制j闰滑汕馏分的 脱蜡油经适度精制可生产车用机油、变压器油及机械油等，如经深度

22、精制，则可制取柴 汕机汕。有的原汕硫含景高,胶质含景高,属含硫石蜡基。其直馏汽汕馏分产率高,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，经精制活.可生产轻柴油与专用 柴汕。润滑汕馏分屮，有一部分组分的粘度指数在90以上，是生产内燃机汕的良好的原 料o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。柴汕馏分的凝点及硫含量均较低， 酸度较人,产品需碱洗。减压渣汕经氧化后可生产石汕建筑沥青。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，同吋还可提取环烷酸是不可多得的宝贵资源

23、人命关天的批注：“红汕”又名“工业柴汕”。根据香港特区法例，木地供应车 辆或游艇使用的轻质柴油每公升需缴纳税款2. 89港元。似是，柴油经过加入法例指定 的红色染料及化学标记物成为“红汕”后，可获准免税及用作工业燃料及海事用途， 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以不，例如：柴汕0#2900元/吨,密度0. 8350. 845,色泽黄色，凝点+0,闪点40,气味一般；柴汕-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；柴汕-30 #4

24、300元/吨;密度0. 8,色泽黄色，凝点-35,闪点45,气味般；5.2渣油密度:重油/濟油的密度与其氢含量有关。濟油的氢含量越高，其密度越小。粘度:与油品的族组成有关。烷烃含量高的重汕，其粘度较低；芳烃、环烷烃含量 较高的重汕，粘度也偏高；胶质、沥青质含景高渣汕粘度较高，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、 浙青质较多，就能使其凝点较低。残炭值：残炭值反映渣汕加工过程中的生焦倾句。残炭值有微残炭值（mcr）、康 氏残炭值（ccr）和兰氏残炭值（rcr）儿种试验方法和表示值。减压渣汕的残炭值与其化学组成、结构有密切联系，尤其是与渣汕的氢碳比、芳

25、 碳率和芳环缩合度有关。中国减压濟油中残炭值的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5065%。各种组分的残炭值和氢碳比呈线性关系：rcr=172. 3-98.9 （h/c）式屮：rcr兰氏残炭值， (质)；h/c组分的氢碳原子比。灰分:油、渣油中的灰分主要是无机盐和金属有机化合物以及一些混入的杂质。灰 分在重汕、渣汕作为燃料汕使用吋会增加机件的磨损、腐蚀和产生积炭。重汕燃料汕 标准(sh0356-92)中规定燃料汕的灰分含景不得高丁 0. 3%。分了量:油及其组分的分了量与它们的化学结构密切和关。不同的渣油的分了量差 别可能很大。测定重质油平均分子量的适用方法奋气相渗透压

26、(vpo)和凝胶渗透色谱 (gpc)法等。5.3沥青理化性质：室温下为黑色脆性块状物，有光泽；臭味，熔融吋易燃烧，并有毒。 属二级易燃固体。木产品符合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，亦可作燃料及沥青炭黑的原料。也装：纺织袋装、散装都可。煤沥青是巾煤干馏得到的煤焦汕再经蒸馏加工制成的沥青。煤沥青与石汕沥青相 比，在技术性质上有下列差异：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，以及含对人体有害成分较多、臭味较重。5. 4沥青的改质工艺制取改质沥青的工艺流程乂多种。目前，国内外黏结沥青的生产工艺有以下4种:1. 以屮温沥青或石汕减压渣

27、汕及丙烷脱沥青为原料，经空气氣化，使胶质和沥青 质发生缩合反应的氧化法制造的高温沥青，称为氧化沥青，其生产工艺常称为氧化热 聚法。该工艺可大幅度提高沥青的软化点，似喹啉不溶物、苯不溶物值的增加和对较 少，故以能制造低质量的普通电极沥青，因此，该工艺逐渐趋向被淘汰。2. 以中温沥青为原料，用真空闪蒸法制造高温沥青，又称硬质沥青。3. 以中温沥青为原料，用常压连续加热的热聚合法制造高温沥青，乂称改质沥青。4. 以煤焦汕为原料，先进行简易蒸馏脱除其屮的水分和轻汕，残留物经热聚合和闪蒸得到普通沥青和优质粘结剂沥青的原料，再经热聚合反皮制成改质沥青。6. 结论低温煤焦油的特点：比高温煤焦油加工条件温和，

28、工艺过程简单，能耗小，设备 利用率高。低温煤焦汕的性质，如密度、馏分组成、含脂、酚类组成、碱性组分，以 及焦汕的元素组成也都不一样。低温煤焦汕屮的重质馏分经氯化后可以制造筑路沥青汕，亦可经过焦化而制的轻质柴油和电极焦。低温焦汕屮含石蜡量相当多，特别是褐煤低温焦汕。可通过冷冻、过滤或抽提方 法分离出石蜡。石蜡可作为化工原料，如通过氯化可得到各种脂肪酸及酚类，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汕。此外， 石蜡木身可作为制造蜡纸、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汕产品规格的汽汕、柴汕、燃料汕等产品。低温干馏是个有待进一步开发的技术，低温焦汕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