煤焦油加工技术~问答.doc

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1、|1.低温煤焦油和高温煤焦油有何区别?按炼焦温度不同，煤焦油可分为低温焦油和高温焦油。低温焦油为褐黑，密度较小， 其组成中烷烃、烯烃及芳香烃类约占 50%，酚类含量可达 30% 左右。高温焦油色黑，密 度较大，是低温焦油在高温下二次分解的产物，因而在组成上与低温焦油有根本性区别。 高温焦油主要是由芳香烃所组成的复杂混合物，目前查明的有 480 多种。本文主要讨论高 温焦油。2.高温煤焦油是怎样形成的?煤在炼焦过程中的产物(主要是 500前胶质体分解形成的热分解产品)在荒煤气导出 过程中，受到焦炭、半焦及炉顶空间高温作用而二次裂解，最后形成高温煤焦油呈气态被 煤水带走，经过冷凝析出形成高温煤焦油

2、(以后称煤焦油) 。其过程示意如下：煤热分解 500 低温煤焦油 800以上 高温煤焦油二次裂解(气态)冷凝聚集分离粗苯工段焦油大槽。(液态焦油) ( 洗萘)3.焦油有哪些物理性质? 工厂常用哪些指标检查焦油质量?焦油在常温下是一种黑褐色、粘稠，有特殊气味的油状液体，20时相对密度在 1.121.22 之间。工厂一般用焦油全分析检查焦油质量，全分析一般包括以下项目：20时的相对密度、 水分、游离炭、灰分、蒸馏试验、萘、粗蒽、酚、吡啶盐基含量等。蒸馏试验用于测定焦 油各馏分及沥青产率。它是工业中估计焦油工艺性质好坏的重要指标，对蒸馏加工有一定 指导意义。4.焦油主要由哪几种元素组成?组成焦油的化

3、合物一般可分为哪几类?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、二甲苯及其衍生物) 、萘(a- 、B- 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- 在侧链上带氧化合物;中性- 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

4、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 组成焦油的最主部分。5.煤焦油加工主要有哪些产品?用途如何?煤焦油主要产品及其用途见下表。苯-合成苯、苯胺染料、洗涤剂、橡胶、人造纤维、农药焦油轻油、粗苯 甲苯-溶剂、炸药、染料、医药、食物防腐剂( 苯甲酸)170 二甲苯- 合成纤维、增塑剂、溶剂0.5%0.8%苯酚-酚醛树脂、人造纤维、抗氧化剂、显影剂、毛皮染色剂、医药酚 油 甲酚-杀菌剂、增

5、塑剂、选矿药剂、除草剂、消毒剂、呈色剂170 210 二甲酚-杀虫剂、工程塑料、润滑油添剂、古马隆树脂3% 4% 沥青漆萘油 - 萘 - 染料、助溶剂、减水剂、合成纤维、驱虫剂、鞣料、糖 210 230 精、 增塑剂、防老剂7% 10%a-甲基萘-溶剂、聚萘酯塑料甲基萘- 甲基萘-MF 型助剂、减少剂、止血剂或饲料添加剂二甲基萘-2，6- 萘二甲酸、聚萘酯塑料、绝缘材料洗 油 联苯-绝缘油、聚矾类塑料230 300 苊-1 ，8 萘酐-染料、聚萘酯塑料煤焦油 4% 6% 氧芴-硝氯酚驱虫剂芴-芳香聚酰胺类塑料喹啉、异喹啉等一烟酸、医药、农药、染料、呈色剂蒽-蒽醌染料、炭黑、蒽醌纸浆蒸解助剂、乳

6、化剂蒽 油 菲-菲醌农药，蒽、植物生长剌激素、鞣料300 330 咔唑-染料20% 25% 炭黑萤蒽-探伤剂二 蒽 油 蒽-1，4，5，8-蒽四甲酸- 染料工程塑料330 360 屈-紫外线探伤剂(荧光磁粉)4% 6% 炭黑炭素制品粘结剂、炭纤维|沥 青 防腐、防水、耐火砖、沥青漆、筑路用柏油360 沥青焦- 炭素制品、特殊铸造、造气50% 60%6.煤焦油为何需要集中加工?现代焦油加工向着集中化、大型化、高质量、高效率、多品种和低消耗的方向发展。 焦油集中加工的好处如下：1) 基建投资少，经济效益高。以 3 万 t/a 同 20 万 t/a 规模相比，单位投资由 117 元/t 焦油降为 6

7、7 元/t 焦油;劳动生 产率 300t( 人.a) 提高到 1212t/(人.a); 创造工业产值由 4.55 万元/(人.a)提高到 21.5 万元/(人. a);每年盈余由 3.75 万元提高到 746 万元。2) 可以增加产品品种，提高产品质量。一般小焦化厂只能生产 39 种产品，大焦化厂可生产近 40 种产品。如果集中加工， 可以采用先进技术，增加品种和提高产品质量。3) 有利于降低能耗。由于集中加工，生产能力大，热能利用高，也便于余热的回收与利用，因此可降低能 耗。4) 有利于采用先进技术，消除污染。焦油集中加工，由于生产规模大，可以采用先进技术，例如减压连续蒸馏或常减压并 用连续

8、蒸馏的新工艺。同时，焦油车间基本无污染，还可以对生产过程中的三废集中处理。5) 使焦油车间大修改造费使用更加合理我国有相当一部分焦油加工车间是 50 年代建成的，设备陈旧破损，到了需要进行大 修更新年限。如将改造费用用作新建的大规模焦油加工的装备投资，对国家是有利的。7.煤焦油加工前应做哪些准备工作?焦油加工前的准备工作包括焦油的运输及贮存，焦油质量的混匀、脱水及脱盐等。8.焦油运输和贮存有哪此要求?对本厂回收车间生产的粗焦油，可经管道用泵直接送入焦油贮槽;如果有焦油洗涤煤气 终冷水中萘的流程，粗焦油送至煤气终冷器附近的焦油混匀槽，然后用泵送至除萘器洗萘。 洗萘后的焦油静置脱水至含水不大于 4

9、% ，再用泵送至焦油贮槽。如是外厂来油，则须用 铁路槽车输送。槽车有下卸口，可从槽车自流入馏槽，再由此流入地下槽，然后用泵倒入 焦油贮槽。如果槽车无下卸口，则用汽泵直接倒入焦油贮槽。焦油贮槽一般为钢板焊制的立式槽，内设有蒸汽加热器，使焦油保持在 7080 。在 此温度下，焦油易于流动，并易与水分离。分离水送往回收车间的氨水澄清槽。焦油贮槽 的容量按贮备 1012d 的焦油加工量确定。通常用三个贮槽，即一个接受焦油，一个静置 脱水，一个向管式炉送油。三槽应轮换使用。9.焦油为什么要混匀?|一些大型或集中加工的焦油精制车间，常常处理几个回收车间和厂的焦油，这些焦油 在组成、密度、游离炭和灰分含量等

10、方面均有较大差别。此外，焦油中还要混入终冷器洗 下来的萘及精苯残渣油等。如不经预先均匀混合，对焦油连续蒸馏操作的稳定性会带来很 大影响，。因此，对来自不同地方的焦油应用单独贮槽贮存，然后用泵送入混合槽内，利 用受油管的特殊装置进行混合，以保证焦油组成的均匀化。10. 焦油为什么要进行脱水?粗焦油是炼焦过程产生的煤气用循环氨水喷洒和在初冷器中冷凝冷却加以回收的。它 含大量水分。有的焦化厂还用粗焦油洗萘，虽经加热静置脱水，送往焦油精制车间的焦油 含水分仍在 4% 左右，有时甚至达到 8% 10% 。焦油含较多水分对其蒸馏操作不利。间歇焦油蒸馏釜中，焦油含水多，将延长脱水时 间而降低设备生产能力，增

11、加耗热量。特别是水能在焦油中形成稳定的乳浊液，受热时， 形成乳浊液小水滴，开始不能立即蒸发而过热，当温度继续升高时，水滴急剧蒸发，造成 突然沸腾而发生冲油的事故。为防止这类事故发生，在脱水期间必须缓慢加热，因此延长 了蒸馏时间。此外，在管式炉连续蒸馏系统中，如焦油含水多，会使系统压力显著增高， 阻力增加，打乱了操作制度。此时，必须降低焦油处理量，否则会因高压引起管道设备破 裂导致火灾。因此焦油必须进行脱水才能蒸馏加工。11. 焦油脱水分为几个步骤? 初步脱水和最终脱水主要有哪几种方法?焦油脱水的步骤可分为初步脱水和最终脱水。焦油初步脱水一般采用加热静置脱水法，即焦油在贮槽内用蛇管加热保温在 7

12、080 ， 静置 36h 以上，焦油与水因密度不同而分离。静置脱水可使焦油中水分初步脱至 4%以下。 此外，焦油初步脱水还有离心脱水法和加压加热脱水法等。初步脱水是很重要的操作，可 使溶于水中的大部分盐类(主要是铵盐) 随水分一齐排出，有利于以后的焦油加工操作。焦油最终脱水，依生产规模不同，主要有如下几种方式：1) 间歇釜脱水。间歇蒸馏系统中，专设此釜进行焦油最终脱水。釜内焦油温度加热至 100以上，使水蒸发脱除。脱水釜容积与蒸发釜相同，一釜脱水焦油供一釜蒸馏用。我国年产 10 万 t 焦炭的焦化厂间歇焦油蒸馏设备，脱水釜容积是 24m3 ，可装油 21t，用煤气加热，升汽管温度达到 130，

13、最终脱水完成，釜内焦油水分可降至 0.5%以 下。2) 管式炉脱水。连续焦油蒸馏系统及大型间歇系统( 如在年处理 12000t 的焦油工段) 多 数是应用管式炉脱水。经初步脱水的焦油送入管式炉连续加热到 130 ，然后送入蒸发器，脱去部分轻油和 水。此时焦油含水降至 0.3%0 。5% 。在连续式管炉焦油蒸馏系统中，焦油最终脱水在 管式炉内的对流段进行，也可以使焦油脱水至含水 0.3%0.5%以下。12. 焦油加工前为何要脱盐?|焦油所含水分中溶有氯化铵、硫氰化铵、硫酸铵等，其中主要是氯化铵。这部分盐类 在焦油最后脱水阶段仍留在焦油中，当加热到 220 250的温度时，固定铵盐会分解成游 离酸

14、和铵。例如：NH4CI 220 250 HCI+NH3产生的酸存在于焦油中，会引起管道和设备严重腐蚀。同时，铵盐还会使焦油馏分与 水起乳化作用，对萘油馏分的脱酚操作十分不利。因此，焦油必须在蒸馏前进行脱盐处理。13. 焦油脱盐主要有哪几种方法?焦油脱盐主要方法有：1) 在回收鼓风冷凝工段采取循环氨水和冷凝氨水混合的工艺流程，降低固定铵盐的浓 度;2) 采用焦油洗萘流程的粗苯工段，由于焦油中大量铵盐进入终冷循环水中，可降低焦 油中的含盐浓度;3) 焦油在进入管式炉前加入碳酸钠，使固定铵盐转化为不易分解的钠盐。例如：NH4CL+Na2CO3 NaCL+NH3+CO2+H2O2NH4CL+Na2CO

15、3 (NH4)2CO3+2NaCL14. 对焦油脱盐有什么要求? 脱盐后生成的钠盐有什么害处?脱盐后的焦油，固定氨含量应小于 0.01g/kg 焦油，才能保证管式炉的操作正常。焦油脱盐处理后生成的钠盐留在焦油中，最后残留在沥青内成为沥青灰分，因而会影 响沥青的质量，特别是炼制沥青焦时影响沥青焦质量。因此，加强初步脱水，使最终脱水 前焦油中含水少，固定铵盐相应含量也少了。15. 焦油蒸馏有哪几种流程? 各适用于什么条件?焦油蒸馏流程分为两个类型，即间歇焦油蒸馏和连续式焦油蒸馏。间歇焦油蒸馏适用 于小型焦化厂的焦油加工。我国大型焦化厂广泛使用管式炉连续蒸馏的工艺流程。管式炉 连续蒸馏按蒸馏系统采用

16、的塔数及馏分切取方式不同，又分为两塔式流程、单塔式流程和 切取混合馏分的焦油蒸馏流程。16. 间歇焦油蒸馏主要优、缺点是什么?间歇焦油蒸馏设备比较简单，投资少，易于上马，适用于焦油处理量不大的中小型焦 化厂。间歇焦油蒸馏的主要缺点是：1) 焦油在高温下加热时间长，造成馏分分解，使沥青的产量增加，各种馏分产率降低;2) 大量焦油同时加热，有失火的危险;3) 蒸馏出的各种馏分质量不高，提取纯产品操作发生困难，而酚和萘的集中度也较低;4) 燃料耗量大，不经济;5) 劳动条件差，难以采用自动控制及自动调节装置。17. 管式炉连续蒸馏有什么特点?|焦油管式炉连续蒸馏工艺流程与间歇蒸馏流程相比较有以下特点

17、：1) 生产能力大，设备紧凑;2) 生产馏分质量好，能使各馏分明确分开;3) 能充分利用燃烧废气来加热焦油和最终脱水，故热效率较高;4) 焦油在管式炉停留时间较短，所以焦油的分解变质减少，因而可提高油类产品的产 率和质量，并降低沥青的产率;5) 炉管内的焦油存量比蒸馏釜内的焦油存量少得多，故减少了火灾的危险;6) 能广泛进行计器和操作的自动控制和自动调节，故便于管理，产品质量稳定，提高 了劳动生产率。18. 管式炉焦油连续蒸馏工艺流程有哪几种形式?我国大型焦化厂广泛采用管式炉连续蒸馏装置，原料焦油直接进管式炉。按蒸馏系统 采用的塔数及馏分切取方式的不同，主要有以下三种形式：1) 单塔式，即只有

18、一个馏分塔的焦油蒸馏工艺流程;2) 双塔式，即有一个蒽塔和一个馏分塔的焦油蒸馏工艺流程;3) 切取混合分的流程，其流程与一个塔式流程基本相同，只是不切取酚油、萘油、洗 油的单种馏分，而是切取三者的混合分(也有个别厂切取四种馏分) 。焦油蒸馏流程还有多种类型。如国外有的采用常压、减压并用的焦油蒸馏流程;有的采 用高温热载体加热进行焦油蒸馏等。19. 单塔式流程有什么特点?该流程的主要特点是：1) 耗热量小，比双塔流程可减少 10% ，可尽量少用或不用直接蒸汽，能提高酚、萘的 集中度;2) 结构简单，投资费用较少，占地面积小;3) 采用了较好的塔板结构和钟罩形泡罩，鼓泡线长度大，塔板效率高;4)

19、影响操作的因素较少，故操作简单，易于稳定，易于自动化操作;5) 二段蒸发器上部有三块塔板，采用一蒽油打回流，故不易被堵塞;6) 馏分塔较高，操作劳动强度大( 自动化后可克服)，塔板结构复杂，铸造困难;7) 萘的集中度较高，但洗油质量难以保证;8) 不提取蒽油，沥青产率高;9) 不能分段调节馏分塔各段的回流量，各侧线提取温度不易控制，故提取各馏分质量 不稳定。20. 两塔式流程有什么特点?两塔式流程比单塔式流程多一个馏分塔，即多一个蒽塔。从二段蒸发器顶逸出的馏分 混合蒸汽进入蒽塔第五层塔板，塔底排出温度为 320 330的二蒽油，由 10、12 或 14 层侧线切取温度为 290 300的一蒽油

20、。自蒽塔顶部来的油汽进入馏分塔第五层塔板。然|后根据馏分的不同温度在不同切线切取酚油、萘油、洗油(洗油由塔底排出) 。两塔式流程 主要特点是：1) 二段蒸发器不打回流，没有侧线。所有馏分蒸汽先进入蒽塔，在蒽塔下部排出二蒽 油，在馏分塔侧线则提取一蒽油馏分、洗油馏分、萘油馏分、酚油馏分及轻油馏分;2) 该流程安装有一个沥青吹气柱，可以调节沥青的软化点;3) 两塔式流程的萘集中度一般约为 85% 90%，而损失于其他馏分中的萘约为 10%15% 。并且各馏分产率及萘集中度是波动的。21. 切取混合分流程有什么特点?此流程与一塔式流程基本相同，其不同点是不切取酚油、萘油和洗油的单种馏分，而 是切取三种馏分的混合分(有的厂连同轻油一起取四种馏分的混合分) 。混合分由馏分塔的 中部第 24、26 、28 或 30 层塔板侧线切取，经冷却、脱酚洗涤后送工业萘系统，制取含萘 95%以上的工业萘。切取三混馏分流程的萘集中度较高，一般可达到 95%97% ，有效地增加了萘的资源。切取混合分的焦油蒸馏流程，不仅提高了萘的集中度，而且不切取单种侧线馏分，在 操作中只要控制塔顶、塔底产品合格，侧线位置选用恰当，基本上不用进行复杂的调节， 所以操作上比较简单。