《煤焦油生产新工艺新技术与操作安全及质量检验标准规范实用手册》.pdf

煤焦油生产新工艺新技术与操作 安全及质量检验标准规范实用手册 ! 北方工业出版社 第一篇 煤焦油概论 第一章! 煤焦油的形成 煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠状液体，是煤在热解过程中产 生的液体产品。按照热解温度的不同可把煤焦油大致分为 类，即低温煤焦油（#$% $$% ’ ）、中温煤焦油（(%% )%% ’ ）和高温煤焦油（*%%% ’ ）。其余各章如无特别指出均指 高温煤焦油，它与中、低温煤焦油的性质有很大不同。关于中、低温煤焦油的性质和加工 方式将在本书中专门讨论。 常温下煤焦油的密度为 *+ *, *+ *-./ 01 ，具有酚、萘的特殊臭味，闪点为-( *%$’ ，自燃点为$)% (% ’ ，燃烧热为$ + , - + %23/ 4. 。煤焦油含有一定量的悬浮于 其中的炭黑状物质和高分子树脂，决定了其带有深暗的颜色，它们是由高分子的，特别是 多碳少氢的芳烃或稠环芳烃所组成的。这些细小分散在煤焦油胶体系统中的黑色颗粒 或絮状物质，不溶于苯、甲苯、吡啶和喹啉等有机溶剂中，统称为苯不溶物（56 ）或甲苯不 溶物（76 ），它们对煤焦油的性质和质量产生很大的影响。煤焦油中还含有89 $9 的氨 水，故它呈碱性反应。煤焦油一般由煤高温干馏得到，高温干馏是在焦炉的炭化室中进 行的。煤在炭化室内经干燥、热解形成胶质体，生成半焦，经进一步炭化而形成焦炭。由 于焦炉的特点，在炭化室内的结焦是成层结焦。在成层结焦过程中，焦质体内发生激烈 的热解反应，形成大量的初次热解产物（初焦油， $%% $$% ’ ）。初焦油具有大致如下的 族组成。 链烷烃（脂肪烃）：)+ %9 烯烃：8 + )9 芳烃：$+ -9 酸性物质：*8 + *9 盐基类：*+ )9 树脂状物质：*# + # 9 初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性 化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和甲基吲哚，链烷烃和烯烃皆为:$ :88 的 化合物，盐基类主要是二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。这些初次热解产物沿胶质体的 外侧（炉墙侧，外行气）和内侧（炭化室中心侧，里行气）向炭化室顶部空间汇聚，然后由上 升管导出，如图* ; * 所示。 在这一过程中，初次热解产物受炉墙、焦饼中心和炉顶空间的高温作用，发生一系列 二次热解反应，生成二次热解产物。 图! !# 焦炉煤气流动图 主要的二次热解反应有： 裂解； 脱氢； 缩合； 脱烃基侧链。 ! # $ 这一过程生成芳烃化合物和杂环化合物。芳烃化合物生成的反应式为： $ 杂环化合物的生成反应式为： 热解温度对焦油组成影响较大，如图! # 所示。随着热解温度的提高，苯和萘的含 量有明显增加，二甲苯和蒽的变化不明显，酚含量明显下降。表! ! 给出了初焦油和高 温焦油的组成差异。由表! ! 可以看出，初焦油的饱和烃和酚含量较高，而沥青和萘、 菲、蒽的含量明显低于高温焦油。 图! #$ 焦炉操作温度对焦油 组成的影响 % 表! !# 初焦油和高温焦油组成 组成成分 初焦油$ % 高温焦油$ %