【煤焦油深加工工艺3500字】

煤焦油深加工工艺综述1.1煤焦油的形成煤的主要含有C、O、H、S、N等元素，通过干馏、生电石或气化等反应来提供化工原料。在焦化炉的碳化室中经过高温干馏后的煤，就会呈现较为粘稠且有刺激气味的黑色液体，这就是我们说的煤焦油。碳化室中的煤通过干燥、热分解会形成胶质体，同时会生成半焦，然后再炭化而形成。煤的干馏主要分为液体、气体、固体，液体主要是煤焦油和氨水，气体主要是焦炉气，固体是煤炭。1.2煤焦油组成及性质煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物，绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物，并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃，还夹带有煤尘、焦尘和热解炭。刚回收的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分[3]。1.2.1煤焦油的主要组成图SEQ图\*ARABIC1煤焦油组成成分图由煤焦油组成成分图可知，煤焦油蒸馏切取的馏分可以大致分为以下几种：表SEQ表\*ARABIC1煤焦油馏分成分性质表馏分名称馏分温度一般产率密度主要成分轻油≤170℃0.4%～0.8%0.88～0.90kg/L含芳香烃，酚的质量分数小于5%；少量的古马隆和茚等不饱和化合物酚油170～210℃1.0%～2.5%0.98～1.01kg/L有酚和甲酚，其质量分数为20%～30%，萘5%～20%，吡啶碱4%～6%萘油210～230℃10%～13%1.01～1.04kg/L主要含萘70%～80%，酚、甲酚和二甲酚为4%～6%，重吡啶碱3%～4%洗油230～300℃4.5%～6.5%1.04～1.06kg/L含甲酚、二甲酚及高沸点酚类，酚类3%～5%，重吡啶碱4%～5%，萘小于15%，还含有甲基萘及少量的苊、芴、氧芴等一蒽油280～360℃16%～22%1.05～1.10kg/L主要组分为蒽16%～20%。萘2%～4%，高沸点酚类1%～3%，重吡啶碱类2%～4%二蒽油≥310℃4%～6%1.08～1.12kg/L萘不大于3%沥青焦油蒸馏残余54%～56%————1.2.2煤焦油的性质能够形成乳化液的煤焦油是因为其含水量较为稳定，这就是热解炭颗粒的作用了。煤焦油组分通常熔点高但溶解度低，混合物中含有大量单体化合物。同时，煤焦油中不同的组分也会形成共沸体系，导致各组分的分离困难。煤焦油可以根据不同温度分为以下四类：图SEQ图\*ARABIC2煤焦油的分类高温焦油由超过10000多种化合物组成，通过化学性质不同可分为中性碳氢化合物、酸性多酚类和碱性吡啶、环氧化合物等化合物。 多酚及其衍生物含量为10%～30%，里斯本烷基含量为20%，焦油（重油）含量相对较小。随着加氢技术的发展，汽车工业最适合生产汽车燃料和化工产品。1.3国内外煤焦油加工产业的发展历史1.3.1国外煤焦油加工工艺的发展历史在两个世纪的时间里，煤焦油化工的发展十分迅速，19世纪20年代左右第一个煤焦油化工厂在英国建立，随后的120多年里常见的芳香烃化合物、工业沥青等原料只能通过加工煤焦油来获得。发达国家煤焦油化工的发展总体上来说可以分为以下四个趋势：图SEQ图\*ARABIC3发达国家煤焦油化工发展趋势目前国外的煤焦油加工企业一般分为三种生产模式：模式一：全方位多品种模式，通过装配可以更改操作参数的设备来提纯和生产各种规格和等级的产品以满足不同的市场要求，达到装置的多功能性。模式二：产品细化，在基础产品加工的基础上，朝着染料化学、精细化工、医药化学等方面产品深加工。模式三：提高沥青产品的附加价值，从而保证焦油加工的整体效益。1.3.2我国煤焦油加工工艺的发展历史我国在1950年左右从前苏联引进了焦油加工技术和设备。引进后我国逐步形成了年加工量5～10万吨的规模，很多设备至今还在一线生产。辽宁省鞍山焦耐院于上世纪六十年代开始自主设计研发了我国第一套焦油加工技术，包括圆筒型管式加热炉设备改进，切取混合馏分等技术，终于使我国的焦油化工有了进一步的发展。截止到2010年，我国煤焦油总产能超过1600万吨，同期全国煤焦油实际产量约为1367万吨。较前一年产能增加了42万吨左右。【5参考文献：】图SEQ图\*ARABIC42010年煤焦油月产能、产量及开工率统计截止到2011年，我国中型规模以上的煤焦油加工企业有近五十家，每年加工规模达到十万吨以上企业二十五家，综合年加工能力超过五百万吨，但这些企业均进行的是粗加工，所生产的产品所带来的产品附加值不高。我国最大的煤焦油加工企业是上海宝钢化工公司，公司拥有年加工60万吨以上的生产设备四套；山西焦化集团有限公司拥有年产35万吨生产设备两套；辽宁鞍钢化工厂年产30万吨设备一套。而民营企业中，山西省的宏特煤化工有限公司也取得了很好的成绩，目前也具备年加工40万吨以上煤焦油的能力[4]。1.4煤焦油深加工工艺研发及现状煤焦油加工工艺较为繁琐，因此所选用的仪器设备也不会少。主要由焦油蒸馏工段、产品精制工段、洗油加工工段、沥青加工工段等组成。焦油产品精制工艺主要含有酚精制装置、萘精制装置、蒽精制装置、蒽醌装置和古马隆装置等，而沥青的加工工艺也包括改质沥青工艺和针状焦工艺。1.4.1煤焦油蒸馏技术煤焦油分离技术以蒸馏技术为主，根据操作压强的不同常见的蒸馏工艺有常压蒸馏工艺，减压蒸馏工艺，常减压蒸馏工艺。目前煤焦油加工行业面临的首要问题是应该通过什么技术提高焦油中各组分的分离效率和产品纯度来改善附属生产的生产工艺和操作条件并降低产品的生产成本。蒸馏操作、结晶操作、萃取操作、催化聚合操作、热缩聚操作和焦化操作这六种基本化工操作通过不同需求组合即可得到当今通用的煤焦油加工工艺。一般来说，一台管式炉产生的热量和它的处理能力虽然不是很高，但对于年处理无水焦油30万吨及以下的工艺流程中已经足够，所以常压蒸馏和减压蒸馏工艺这两种加工工艺都可以使用。图SEQ图\*ARABIC5煤焦油蒸馏工艺图无水焦油年处理量可达三十万吨以上的大型工艺装置，其生产过程中馏分通常在蒸馏塔内进行分离。这时一台管式炉已无法满足生产过程中所需要的热量，可以采用多台管式加热炉对不同工段分别提供热量的方案，这时往往采用常减压蒸馏工艺进行生产。我国目前煤焦油加工工艺主要采用的蒸馏方式为常压蒸馏与常减压蒸馏。1.4.2常压蒸馏工艺具有流程短、投资低、设备维护少、易操作等优点的煤焦油常压蒸馏工艺初步发展于二十世纪六十年代，虽然工艺使用已超过半个世纪，但现在还是工艺中最长使用的一种，常压蒸馏工艺的馏分一般就是切取三混。图SEQ图\*ARABIC6常压蒸馏工艺图常压蒸馏工艺中，原料焦油经过管式加热炉加热，在一段蒸发器中脱去绝大部分的水分，沥青与馏分在二段蒸发器中分离，三混馏分的分离则是在馏分塔内完成。而原料中水分的蒸发和焦油蒸馏分离所需的热量基本上都是通过管式加热炉提供的，所以为了降低成本、方便操作，会将过热蒸汽直接通入二段蒸发器底部和馏分塔底部，以此方法来提高分馏效率[6]。1.5.3减压蒸馏工艺20世纪80年代减压蒸馏工艺第一次被宝钢集团应用，该集团所生产的沥青产品是软沥青产品，需要以液态形式贮存并且运输过程中也具有局限性，因此对该产品的生产工艺进行了改进和优化即为减压蒸馏工艺。减压蒸馏分离是指在负压条件下进行蒸馏，因此工段中馏分塔及管式炉出口的焦油温度相对常压蒸馏工艺较低，这样操作的好处是不仅减轻了炉管的结焦，同时生产过程中也不会有含酚的废水，大大减小有毒有害气体的泄漏的可能。图SEQ图\*ARABIC7减压蒸馏工艺流程图减压蒸馏工艺的预脱水塔将原料焦油中绝大部分水除去，脱水塔可以在分离轻油馏分的同时将预脱水塔中未脱除的水分彻底脱除[6]。工段中的主塔为减压操作，作用是将焦油中的其他组分分离。与常压蒸馏不同的是，在减压蒸馏工艺中脱水工序和蒸馏工序所需的热量则是分别通过焦油预热器、脱水塔重沸器和焦油管式炉提供。1.4.3常减压蒸馏工艺降低能耗，减少燃料消耗量；馏分塔的塔底采用的是循环加热的方式，这样做的好处是可以使热能充分利用，方便调节；不同温度的馏分切取温度较细，利于后续的加工的分离和提取。常减压蒸馏工艺的劣势也很明显，生产过程中采用半加碱方式，设备急冷后，二次加热，会导致生产流程总能耗升高；同时相对于其他两种工艺设备也更多、投资偏高。图SEQ图\*ARABIC8常减压蒸馏工艺流程图1.5煤焦油加工工艺及技术结论当今社会煤焦油深加工技术仍然日新月异的进步着，但如何能在保护环境避免浪费的前提下，增加其利用率，让越来越多的产品结构出现也是一大问题。同时我们也要利用煤焦油资源产业链，为国家的经济发展科技需求做出更多贡献，这就需要促进该工艺的创新，探索煤焦油和其他原材料的结合利用，使其发展到更广阔的领域。煤炭是我国最主要的能源，如何提高煤碳的利用效率也是当前提高能源综合利用的重要途径。所以说开展新产品开发和研究是当前煤焦油化工工艺的研究重点，提高煤炭资源利用的同时提高加工