工业分析与检验专业毕业论文

毕业论文

题目：煤的工业分析

学校：福建船政交通学院

专业：工业分析与检验

姓名：甘雅丽

学号： 143216014

指导教师：张星春

(3)

2. 影响低温煤焦油产率和性质的主要因素 (5)

3. 煤低温干馏工艺 (5)

3.1连续式外热立式炉 (5)

3.2连续式内热立式炉 (5)

3.3连续式内外热立式炉 (6)

5. 低温煤焦油产品 (6)

5.1 柴油 (6)

5.2 沥青 (6)

5.3 渣油 (6)

6. 结论 (7)

参考文献 (7)

致谢 (8)

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，简称焦油。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，低温煤焦油也是黑色粘稠液体，其不同于高温煤焦油的是相对密度通常小于1.0，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%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。

煤焦油是炼焦化工的大宗产品，煤焦油的加工利用开创了近代有机化学工业的历史。在石油化工高速发展的今天，煤焦油化工仍然占有重要地位，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。

前言

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450

~ 650℃范围内称为低温干馏;600~900℃范围内称为中温干馏；干馏温度1000℃称为高温干馏。

煤低温干馏技术的应用始于19世纪，当时主要用于制取灯油(或称煤油)和蜡。19世纪末，因电灯的发明而趋于衰落。第二次世界大战前夕及大战期间，德国建立了大型低温干馏厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油再高压加氢精制和裂化制取高级液体燃料和航空汽油,以适应战争需求。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，大量廉价石油的开采，使煤低温干馏工业再次陷于停滞状态，各种新型低温干馏的方法多处于试验阶段。单一的煤低温干馏已经不多见，但从能源以及化工资源考虑，低温干馏和低温焦油加工还得到一定的发展。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，是发展低温干馏的基础，目前主要用于直接燃烧。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。若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.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，简称焦油。煤焦油是炼焦化工的重要产品之一，煤焦油的加工利用开创了近代有机化学工业的历史。煤焦油需求方面，随着煤焦油深加工技术的发展，不断提取出高附加值的产品，国内煤焦油深加工市场蓬勃发展。2010年以来，受消费需求带动，焦炭企业开工率提升，工业萘、煤沥青、炭黑等煤焦油下游产品市场需求持续增长。。

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，基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、洗涤等方法分离成各种燃料油、石蜡、沥青、电极焦等。

1.2低温煤焦油的性质

如密度、馏分组成、含量、酚类组分、碱性组分以及焦油的元素组成都不一样。高挥发分烟煤和褐煤的低温焦油的一般性质；

烟煤低温焦油的一般性质

性质烟煤A 烟煤B 烟煤C

密度（20℃）/（g/cm

1.008 1.00289 1.042

3）

恩氏黏度（E50） 3.68 4.22 5.32

凝固点/℃32 22 -3

恩氏蒸馏实验/℃

初馏点- 201 78.5

蒸出10%256 263 185

蒸出20%286 270 237

烟

常温下煤焦油是一种黑色粘稠液体，相对密度大于 1.0，炼焦生产的高温煤焦油密度较高，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。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、润滑油等馏分和残余物沥青。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应。若遇高热，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、疣赘及癌肿；吸入可引起鼻中隔损伤。

蒸出30%

312 300 286 蒸出40%

337 330 331 蒸出50%

353 350 350 沥青质（石油醚不

溶物）%

3.15 5.94 9.18 石蜡含量/%

9.25 5.5 0.42 苯不溶物/%

- 0.61 0.8 碱性组分/%

4.2 2.5 - 酚类组分/%

36.5 40.6 4.0 焦油元素组成/%

C 84.4 84.36 83.06

H 10.36 8.85 8.53

O 4.32 6.00 6.03

N 0.61 0.48 0.82

S 0.31 0.32 1.56

C/H 原子 0.68 0.79

0.81

2. 影响低温煤焦油产率和性质的主要因素

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。高温煤焦油的产率取决于配煤的挥发和煤的变质程度，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。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加入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，这种依赖关系已基本消失。

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。

3.煤低温干馏工艺

低温干馏的方法和类型很多，按加热方式有外热式，内热式和内外热结合式；按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体二种；按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。在这里仅简介以下几种：

3.1连续式外热立式炉

连续式外热立式炉的烟煤连续地由炭化室顶部的辅助煤箱加入炭化室，生成的热半焦排入底部的排料箱，炭化过程中底部通入水蒸气冷却半焦，并生成部分水煤气，水煤气与干馏气由上升管引出。2080mm伍德炉的每个干馏室处理煤约8t/d。加热煤气是用自产半焦在炉侧发生炉产生的发生炉煤气。

3.2连续式内热立式炉

连续式内热立式炉在过去在国外广泛使用，煤在炉中不断下行热气流逆向通入进行加热，粉状褐煤和烟煤需预先压块。煤在炉内移动过程分成三段:干燥段、干馏段和焦炭冷却段故又名三段炉。用于加热的热废气分别由上、下二个独立燃烧室燃烧净

煤气供给，煤在干馏炉内被加热到500~850℃。一台处理褐煤型煤300~500t/d的鲁奇三段炉，可得型焦150~250t/d焦油10~60t/d剩余煤气180~220m3/t煤。

3.3连续式内外热立式炉

连续式内外热立式炉是由德国考伯斯公司开发的考伯斯炉。它由炭化室、燃烧室及位于一侧的上下蓄热室组成。煤料由上部加入干馏室，干馏所需的热量主要由炉墙传加热用燃料为发生炉煤气或回炉干馏气，煤气在立火道燃烧后的废气交替进入上下蓄热室。在干馏室下部吹入回炉煤气既回收热半焦的热量又促使煤料受热均匀。因此炉的煤干馏热耗量较低，所以我国曾引进用来生产城市煤气，也自行设计制造了类似的干馏炉。

5. 低温煤焦油产品

5.1柴油

柴油是轻质石油产品，柴油也可以分为车用柴油和专用柴油。车用柴油也称为轻柴油，主要由原油蒸馏、催化裂化、热裂化、、等过程生产的柴油馏分调配而成;也可由页岩油加工和制取。分为轻柴油和重柴油两大类。广泛用于大型车辆、铁路、船舰。

5.2沥青

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, 亦可作燃料及沥青炭黑的原料。

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。

5.3渣油

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。

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:油及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别可能很大。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。

6.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，以及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、过滤或抽提方法分离出石蜡。

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、加热炉烟道安装除灰器、管道保温措施、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。加强危险化学品的理化性质及其毒性的充分学习，可以有效地降低对人体的危害；而加强工艺条件的改进及加工过程中的温度、压力、流量及液位的实时监测可以使能耗大大降低。

参考文献

［1］肖瑞华白金锋.煤化学产品工艺学.北京：冶金工业出版社，2003.

［2］陈启文煤化工工艺 .化学工业出版社，2008.

［3］朱开宏.化工过程流程模拟[M].北京：中国石化出版社,1993.

［4］童景山.化工热力学[M].北京:清华大学出版社,1995.

［5］冯霄.化工节能原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

［6］赵淑战.国内外石油化工快报，2008.

［7］李多金，乔国发，石油化工设备技术，2007.

［8］曹文胜,鲁雪生,顾安忠,汪荣顺. [J]低温工程, 2005.

［9］水恒福,张德祥,张超群.煤焦油分离与精制. 化学工业出版社, 2007.

［10］叶学群，纪传仁.热工与流体力学基础. 中国商业出版社, 2006.

致谢

时光如白驹过隙，转眼间三年的大学生活即将结束。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。

真诚地感谢实习单位的经理和各位师傅。通过他们的精心指导与有益讨论，我在研究思想方法上得到了许多启发。

感谢各位同学的支持与帮助，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！