几种石油焦在炼焦配煤中的配伍性

1、第29卷第3期2006年6月武汉科技大学学报(自然科学版)J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Vol.29,No.3Jun.2006几种石油焦在炼焦配煤中的配伍性何选明,程正载,方红明,赵敏伦2(1.武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;2.武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室,湖北武汉,430081)摘要:研究荆门石油化工厂、岳阳长岭石油化工厂和武汉石油化工厂生产的三种石油焦的性质及其在炼焦配煤中的配伍性。试验结果表明,添加任何一种石油焦,对炼焦配煤都具有减灰增硫作用,黏结指数都呈下降趋势。但添加

2、荆门焦时,增硫作用最小,黏结指数也仅下降1个单位;且收缩度平均值为19%,膨胀度平均值为18%,塑性温度范围平均值为100,显示荆门焦与炼焦配煤的配伍性最好。关键词:石油焦;炼焦配煤;配伍性中图分类号:TQ520.62文献标志码:A文章编号:()CompatibilitylCoalsforCoking,GZheng2zai,FANGHong2ming,ZHAOMin2lun2(1.CollegeofChemicalEngineeringandTechnology,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China;2.HubeiRef

3、ractoriesandHigh2temperatureCeramicsKeyLaboratory,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China)Abstract:ThepropertiesofthreekindsofpetroleumcokesfromJingmen,YueyangChanglingandWuhanPe2troleumChemicalCorporationswereanalyzed.Thecompatibilityofthesepetroleumcokeswithblendedcoalsforcokinghas

4、beeninvestigated.Theresultsshowthatadditionofanykindofpetroleumcokewillreducetheashcontent,increasethesulfurcontent,andbringdownthecakingindexes.AndwhentheJingmencokeisadded,theincreaseofthesulfurcontentisthesmallest,andthecakingindexonlydecreasesby1unitwhiletheaveragevaluesoftheshrinkagedegreeandsw

5、ellingdegreeare19%and18%,respectively,andtheaver2ageplastictemperaturerangeis100.ThishasprovedthatthecompatibilityofJingmencokewithblendedcoalsforcokingisthebest.Keywords:petroleumcoke;blendedcoalforcoking;compatibility石油焦作为炼焦配煤的一种瘦化剂,可用于提高焦炭的块度,改善焦炭的质量。但不同产地的石油焦的性质有较大的差别,对炼焦配煤化学组成的影响、在炼焦配煤中的配伍性也不同。

6、从运输流向、运距考虑,荆门石油化工厂、岳阳长岭石油化工厂和武汉石油化工厂是武汉钢铁(集团)公司(以下简称武钢)配煤用石油焦的潜在原料基地。研究这三家化工厂生产的石油焦(以下分别简称荆门焦、长岭焦和武汉焦)的性质及其在炼焦配煤中的配伍性,对于优选武钢炼焦配煤中添加石油焦的具体品种是必要的。收稿日期:2005-12-011试验材料及方法1.1试样(1)石油焦。参照商品煤样的采取方法,从各厂商品石油焦(生焦)堆采取。(2)单种煤。在武钢焦化厂配煤盘上,从煤流中随机采取。1.2试验方法根据本研究的目的,笔者从单品种石油焦开始,逐一研究其性质,然后改变石油焦的粒度和配比,了解各种石油焦加入配合煤后对配煤

7、性质的作者简介:何选明(1954-),男,武汉科技大学化学工程与技术学院,副教授.248武汉科技大学学报(自然科学版)2006年第3期影响。试验的工艺流程如图1所示。试样长岭焦荆门焦武汉焦表2石油焦的化学组成(wB/%)Mad0.210.560.89Aad0.490.290.32Vad10.613.28.8St,adCadHadOad0.07Nad-1.8489.853.840.8193.271.601.4388.334.031.022.011.002.47注:C,H,O,N的数据来源于文献35。图1工艺流程图1.2.1试样基本性质检测1,2由表2中可见,三种石油焦的性质存在显著的差异。按照延

8、迟石油焦标准1由图1中可见,基本性质检测是本研究方案工艺流程的基础。通过石油焦、单种煤和配合煤的基本性质检测,可以有效地减少实验次数,降低实验难度。基本性质检测包括煤的工业分析、煤中全硫的测定(本试验中采用高温燃烧中和法)、煤中碳和氢的测定(本试验中采用燃烧吸收分析法)、石油焦灰分测定、石油焦挥发分测定、石油焦水分测定。1,21.2.2参照GB5450GB544719971.2.3石油焦添加方案配煤中石油焦的添加方案如表1所示。表1石油焦添加方案序号A0A1A2A3A4B1B2B3C1C2C3D1D2D3提出的技术要求,对这三种石油焦的性质分析如下:(1)长岭焦。按硫含量划分,长岭焦属3A级合

9、格品,是一种高硫焦,适于制作碳化物和燃料。按挥发分划分,该石油焦属于一级品,说明长岭焦在延迟焦化时的焦化温度较高。按灰分划分,该石油焦属于1B,2A或2B。由于硫含量的,),荆门焦属2A级,是一种中硫焦,适于炼铝工业中生产铝用炭素制品。按挥发分划分,该石油焦属于1B,2A级合格品,荆门焦在三种石油焦中挥发分是最高的,说明荆门焦在延迟焦化时的焦化温度较低。按灰分划分,该石油焦属于3A级合格品,灰分稍偏高。(3)武汉焦。按硫含量划分,武汉焦属2B级合格品,是一种中高硫焦,适于炼铝工业中生产铝用炭素制品。按挥发分划分,该石油焦属于一级品,在三种石油焦中挥发分是最低的,说明武汉焦在延迟焦化时的焦化温度

10、最高。但按灰分划分,该石油焦属于3B级合格品,在三种石油焦中灰分最高。由于灰分的限制,综合起来看,该石油焦通常也只能作为燃料使用。从炼焦配煤的质量要求来看,这三种石油焦的灰分都小于1%,灰分含量是可以忽略不计的,添加到配合煤中,都具有减灰作用。但长岭焦与武汉焦的硫含量明显偏高,超过了炼焦用煤1%的一般硫含量要求。作为配煤成分使用,将具有一定的增硫作用。荆门焦的硫含量最低,对配煤硫含量的影响最小。尽管荆门焦的挥发分最高,直接作为制作炭素材料的原料不一定有利,但是当将其用作配煤成分时,这种挥发分特征应有利于提高该石油焦与煤料的配伍性。2.2基础配煤的性质配煤比wB/%石油焦粒田庄煤峰峰煤新汶煤韩城

11、煤荆门焦长岭焦武汉焦度/mm45100000454545454545454545300100003030303030303030301000100010101010101010101015000100101010101010101010000005550000000000000055500000000000000555-0.10.30.50.10.30.50.10.30.5注:A0方案为武钢生产配煤,本研究中将其作为基础配煤;A1A4为单种煤;B1B3为添加荆门石油焦方案;C1C3为添加长岭石油焦方案;D1D3为添加武汉石油焦方案。2结果与讨论2.1石油焦的性质各单种煤和基础配煤的性质如表3所

12、示,基础配煤的配比按武钢实用生产配比(即表1中的A0)。石油焦的化学组成如表2所示。按照中国煤炭分类标准2,田庄煤属于1/32006年第3期何选明,等:几种石油焦在炼焦配煤中的配伍性表5黏结指数随石油焦粒度的变化粒度/mm0.0.0.123249焦煤,牌号35;峰峰煤属于焦煤,牌号25;韩城煤属于瘦煤,牌号13;新汶煤属于气肥煤,牌号46。表3各单种煤和基础配煤的性质试样w/%荆门焦818180黏结指数G武汉焦807978长岭焦808080MadAadVdafVadSt,adGT/%/%/baT1T3田庄煤2.539.231.127.450.4482.447峰峰煤1.439.526.3923.

13、510.4284.845韩城煤2.949.816.8914.740.434.4配煤2.239.6328.5425.130.5580-25223824882238049523460-106115-130100由表5中可见:随着石油焦粒度的增大,在基础配煤中添加任一种石油焦,G值都呈下降趋势。当粒度从0.10mm变化到0.50mm时,G值的最大下降为2个单位;在各种石油焦中,添加荆门石油焦时配煤的G值较大。2.3.2.2石油焦添加比例对配煤黏结性的影响基础配煤添加不同质量百分数,粒度为0.3mm的各种石油焦后,黏结指数的变化如表6所新汶煤2.2511.740.7735.081.6286.81202

14、335048018370470注:a收缩度;b膨胀度;T软固化温度区间。2.3添加石油焦后配煤性质的变化2.3.1化学组成的变化按照表1所示A0配煤方案,添加不同比例各种石油焦时配煤化学组成的变化如表4所示。表4添加不同比例石油焦时配煤化学组成(wB/%)的变化添加量023456A示。808080797878荆门焦VS9.7325.9.4524.0.9.3624.78559.2724.670.569.1824.560.569.1024.450.56长岭焦9.0.9.600.579.5024.710.589.4024.570.609.3224.440.619.2324.310.62V9.25.0

15、.559.4524.810.569.3624.650.579.2724.500.589.1724.350.599.1024.210.60G荆门焦808080808079长岭焦808080797877023456由表4中可见:配煤中硫的质量分数随着石油焦的量增加而增加。这是因为单种煤中硫的质量分数都很低,其中峰峰煤、韩城煤、田庄煤中硫的质量分数都在0.4%左右;只有新汶煤中硫的质量分数高达1.62%,而它的配入量很少,只有10%左右,因而基础配煤中硫的质量分数比较低。而石油焦中硫的质量分数普遍较高,都在1%左右。只有荆门焦中硫的质量分数较低,但也达到了0.81%,高于基础配煤中硫的质量分数。这就

16、决定了配入石油焦后,配煤中硫的质量分数会有所增加;配煤的灰分随着石油焦的量增加而减少。这是由于石油焦的灰分含量很低,均未超过0.5%,具有明显的减灰作用;由于工业分析测定方法对试样粒度有统一规定,实验不能反映出石油焦的粒度不同时对配煤灰分和硫的质量分数的影响。根据工业分析方法的测定原理,石油焦的粒度在实际上也不会对配煤的灰分和硫含量有影响。2.3.2黏结性的变化2.3.2.1石油焦粒度对配煤黏结性的影响基础配煤用5%(质量分数)不同粒度的各由表6中可见:随着石油焦添加量的增加,各种基础配煤的G值均呈下降趋势,下降值为23个单位;在各种石油焦中,添加荆门石油焦时配煤的G值下降幅度较小。2.3.3

17、膨胀性与塑性温度区间武钢单种煤和添加石油焦的部分配煤奥亚膨胀曲线图如图2图5所示。图2添加5%不同粒度荆门焦时奥亚膨胀曲线比较种石油焦替代韩城瘦煤后,黏结指数的变化如表5所示。图3添加5%不同粒度长岭焦时奥亚膨胀曲线比较250武汉科技大学学报(自然科学版)2006年第3期缩度平均值a为19%,膨胀度平均值b为18%,塑性温度范围平均值T为100,在三种石油焦中都是最大的。而且,添加5%荆门石油焦后平均塑性温度范围与基础配煤相同,说明荆门石油焦与基础配煤的配伍性最好。3结论图4添加5%不同粒度武汉焦时奥亚膨胀曲线比较(1)随着石油焦粒度的增大,对于各种配煤,添加任一种石油焦,G值都呈下降趋势。当

18、石油焦粒度从0.1mm变化到0.5mm时,G值的最大下降为2个单位,但添加荆门石油焦时配煤的G值下降幅度较小。(2)从硫含量、黏结指数、收缩度和膨胀度等方面综合考虑,考献图5添加5%粒度为0.5mm的三种石油焦时奥亚膨胀曲线比较从图2图5;b值则相反,大趋势。按照煤化学的成焦机理,这种现象可以解释为:石油焦是惰性成分,当添加量一定时,粒度越小,比表面积就越大,所吸附的胶质体液相也就越多;反之,粒度越大,比表面积就越小,所吸附的胶质体液相也就越少;添加荆门石油焦时,收SH052792,延迟石油焦S.2GB575186,中国煤炭分类S.3刘胜佑.纯石油焦循环流化床锅炉J.长炼科技,2002,28(2):13.4李庆峰,房倚天,张建民,等.石油焦水蒸气气化反应特性J.燃料化学学报,2003,31(3):204208.5张言公,胡坤厚.石油焦循环流化床锅炉试运初探J.石油化工设