煤化学第5章煤炭分类和煤质评价-第6章煤的低温干馏与炼焦课件

第五章煤炭分类和煤质评价中国煤的质量分级标准

（可以理解为按煤的个别性质分类）煤的硫分分级标准煤的灰分分级标准煤的发热量分级标准煤中全水分分级标准煤的干燥无灰基挥发分分级标准煤中哈氏可磨性指数分级标准煤灰软化温度分级标准煤灰流动温度分级标准煤的硫分分级标准（GB/T15224.2-2010）

序号级别名称代号硫分St,d范围/%1特低硫煤SLS≤0.52低硫分煤LS0.51~1.003低中硫煤LMS1.01~1.504中硫分煤MS1.51~2.005中高硫煤MHS2.01~3.006高硫分煤HS>3.00煤的硫分分级标准（GB/T15224.2-2010）

炼焦精煤和高炉吹喷煤的硫分分级（更严格一些）

序号级别名称代号硫分St,d范围/%1特低硫煤SLS≤0.302低硫煤LS0.31~0.753中硫煤MS0.76~1.254中高硫煤MMS1.26~1.755高硫煤HS1.76~2.50煤的灰分分级标准（GB/T15224.1-2010）序号级别名称代号灰分Ad范围/%1特低灰煤SLA≤5.002低灰分煤LA5.01~10.003低中灰煤LMA10.01~20.004中灰分煤MA20.01~30.005中高灰煤MHA30.01~40.006高灰分煤HA40.01~50.00炼焦精煤和高炉吹喷煤的灰分分级

（更严格一些）序号级别名称代号灰分Ad范围/%1特低灰煤SLA≤6.002低灰煤LA6.01~8.003中灰煤MA8.01~10.004中高灰煤MHA10.01~12.505高灰分煤HA>12.50煤的发热量分级标（GB/T15224.3-2010）序号级别名称代号发热量Qgr,v,d/(MJ·kg-1)1低热值煤LQ<16.702中低热值煤MLQ16.71~21.303中热值煤MQ21.31~24.304中高热值煤MHQ24.31~27.205高热值煤HQ27.21~30.906特高热值煤SHQ>30.90煤中全水分分级标准序号级别名称代号全水分Mt/%1特低全水分煤SLM≤6.02低全水分煤LM>6.0~8.03中等全水分煤MM>8.0~12.04中高全水分煤MHM>12.0~20.05高全水分煤HM>20.0煤的干燥无灰基挥发分分级标准序号级别名称代号挥发分产率Vdaf/%1特低挥发分煤SLV≤10.002低挥发分煤LV10.01~20.003中等挥发分煤MV20.01~28.004中高挥发分煤MHV28.01~37.005高挥发分煤HV37.01~50.006特高挥发分煤SHV>50.00煤中哈氏可磨性指数分级标准序号级别名称代号哈氏可磨性指数范围1难磨煤DG≤402较难磨煤RDG>40~603中等可磨煤MG>60~804易磨煤EG>80~1005极易磨煤UEG>100煤灰软化温度分级标准序号级别名称代号软化温度/℃1低软化温度灰LST≤11002较低软化温度灰RLST>1100~12503中等软化温度灰MST>1250~13504较高软化温度灰RHST>1350~15005高软化温度灰HST>1500煤灰流动温度分级标准序号级别名称代号流动温度/℃1低流动温度灰LFT≤11502较低流动温度灰RLFT>1150~13003中等流动温度灰MFT>1300~14004较高流动温度灰RHFT>1400~15005高流动温度灰HFT>1500煤炭分类的意义、原则和方法分类的意义：同时具备科学意义和重要的经济意义。对煤炭进行分类，可以按照实用目的（即技术分类或者商业编码）分类，也可以按照纯科学分类（亦即科学/成因分类），但两者绝不是截然对立的。分类的原则：（1）涵盖所有的煤种；（2）包括各种煤的全部性质；（3）能确定各种煤的现代用途。煤炭分类的意义、原则和方法成因分类：根据成煤原始物质和堆积环境进行的分类;科学分类：根据煤基本性质而进行的分类;工业（技术）分类：按照煤的工艺性质和利用途径而进行的分类;工业分类系统的建立离不开成因分类和科学分类的研究.煤炭工业（技术）分类指标煤化程度指标和粘结性指标是目前世界各国煤分类（技术）分类普遍采用的指标；煤化程度指标主要有挥发分、发热量、镜质组反射率、氢含量、氢碳原子比等；煤的粘结性指标主要有胶质层最大厚度、粘结指数、罗加指数、自由膨胀序数、奥亚膨胀度、葛金焦型、基氏流动度等。表9-1各国和国际煤分类选用指标国名变质程度指标粘结性指数备注英国挥发分葛金焦型国家煤炭局（NCB）美国挥发分，固定碳，发热量坩埚焦特征ASTMD388-66法国挥发分坩埚膨胀序数德国挥发分坩埚焦特征商业分类（以国家分类作为国家标本）意大利挥发分坩埚膨胀序数荷兰挥发分坩埚焦特征波兰挥发分罗加指数（奥亚膨胀度为辅助）PN68/G-97002前苏联挥发分胶质层最大厚度ſOCT8162、8180等日本发热量，燃烧比，反射率坩埚焦特征最大流动度JISM1002新日铁公司（NSC）国际分类挥发分（发热量）坩埚膨胀序数或罗加指数，奥亚膨胀度或葛金焦型分类用煤样及煤质分析煤层煤样或商品煤样应该保证是单种煤原煤灰分小于或等于10％时，不需减灰原煤灰分大于10％时，需按相关标准减灰后再进行分类地下开采煤层厚度分级可分为：

①薄煤层，≦1.3米；②中厚煤层，1.3～3.5米；③厚煤层，>3.5米；④特厚煤层，>8米;露天开采煤层厚度分级可分为：①薄煤层，≦

3.5米；②中厚煤层，3.5～10米；③厚煤层,>

10米;夹石也称夹矸，常见的是粘土岩、碳质泥岩、泥岩和粉砂岩中国煤炭工业分类1936年的“翁-金氏分类法”1958年，“中国煤（以炼焦煤为主）分类方案”1986年，“中国煤炭分类”国家标准1958年分类方案概述是一个以炼焦煤为主的工业分类方案分类指标为煤的干燥无灰基（时称可燃基）挥发分(Vdaf)和胶质层最大厚度(Y值)共分为10大类，24小类中国煤分类方案表（1958年）中国煤分类简图（1958年）旧的分类方案中存在的问题偏重于炼焦煤划分，对非炼焦煤的准确划分考虑较少；胶质层最大厚度不能确切反应煤的粘结性；对有的煤种划分界限不清；对褐煤和无烟煤划分过粗，对弱粘煤划分显得较繁琐；气煤、肥煤、焦煤3个牌号的变质程度之间关系混乱；1986年分类方案概述以炼焦煤为主，但对非炼焦煤进行了细分；分类指标不同于旧方案中指标；共分为14大类，17个小类（无烟煤3小类，褐煤2小类，烟煤12大类）；各类煤用两位阿拉伯数字表示，十位数表示挥发分产率，个位数表示煤化程度（对于无烟煤和褐煤）或粘结性（对于烟煤）；1986年分类方案（GB/T5751-1986）类别符号数码分类指标Vdaf,%无烟煤WY01，02，03≤10.0烟煤YM11，12，13，14，15，16>10.0-20.0YM21，22，23，24，25，26>20.0~28.0YM31，32，33，34，35，36>28.0~37.0YM41，42，43，44，45，46>37.0褐煤HM51，52>37.0无烟煤的分类（GB/T5751-1986）采用干燥无灰基挥发分产率（Vdaf,%）和氢含量（Hdaf,%）为分类指标已确定小类的厂矿可只按Vdaf进行分类新区确定小类或重新核定小类，应同时测定Vdaf和Hdaf两种测定结果有矛盾时，以Hdaf为准褐煤的分类（GB/T5751-1986）用透光率PM%???为主要指标区分烟煤和褐煤；采用恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf作为辅助指标区分长焰煤和褐煤；凡Vdaf>37.0%，PM>30~50%的煤，

Qgr,maf>24MJ/kg，则划为长焰煤；烟煤的分类（GB/T5751-1986）类别符号数码分类指标Vdaf,%无烟煤WY01，02，03≤10.0烟煤YM11，12，13，14，15，16>10.0-20.0YM21，22，23，24，25，26>20.0~28.0YM31，32，33，34，35，36>28.0~37.0YM41，42，43，44，45，46>37.0褐煤HM51，52>37.0烟煤的分类（GB/T5751-1986）采用干燥无灰基挥发分Vdaf及粘结指数G为主要分类指标；煤化度从老到新分为12个大类：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤（4类非炼焦煤）。

G=85为指标转换线，当G>85时，用胶质层最大厚度Y和奥亚膨胀度b来并列作为分类指标，来区分肥煤或气肥煤与其它煤类；当b值和Y值划分结果有矛盾时，以Y值为准；烟煤的分类（GB/T5751-1986）中国烟煤分类简图新分类与旧分类的比较分类指标：用900℃下Vdaf代替850℃下Vdaf作为煤化程度指标弱粘结性煤用粘结指数区分，强粘结性煤用胶质层指数区分选用了较多辅助指标划分褐煤、无烟煤小类分类方案：烟煤不再划分小类对褐煤和无烟煤划分出小类旧的分类术语应该淘汰新分类与旧分类煤种对应关系新分类方案存在的主要问题分类指标多，有的指标测定较复杂（如Qgr,maf

）；粘结指数G受氧化和灰分影响较大；有些指标实际上没有必要；烟煤阶段的编码不算小类，而无烟煤和褐煤阶段编码表征小类别，容易引起混乱；不同煤种，特别是气煤、肥煤、焦煤变质程度之间仍较混乱。各类煤的特性与主要用途无烟煤（WY）固定碳高，挥发分低，纯煤真密度高（1.35-1.90），无粘结性，燃点高（400-420

℃）燃烧不冒烟。分为01（年老），02（典型），03（年轻）三个小类，其中北京、晋城和阳泉所产无烟煤分别为01、02、03无烟煤的代表；主要作为民用燃料和合成氨造气原料；低灰低硫且质软易磨的无烟煤可做高炉喷吹和烧结铁矿石的还原剂与燃料，而且可作为各种碳素材料（碳电极、炭块，活性炭、滤料等）的原料；某些无烟煤还可制成航空用型煤，用于发动机保温材料等。煤的着火点贫煤（PM）是烟煤中变质程度最高的一小类煤，不粘结或者微弱粘结，在层状炼焦炉中不结焦，发热量比无烟煤高，燃烧时火焰短，耐烧，燃点也较高（350-390℃）。主要作为电厂燃料，尤其与高挥发分的煤配合燃烧更能充分发挥热值高而又耐烧的优点。淄博产典型贫煤。贫瘦煤（PS）是8种炼焦煤中变质程度最高的一种，特点挥发份较低，粘结性仅次于典型瘦煤，单独炼焦时生成粉焦多，作为配煤使用加入较少就能起到瘦煤的瘦化作用，以提高焦炭的块度。贫瘦煤也是发电、机车、民用及其他工业窑炉的燃料。河南鹤壁产典型贫瘦煤（PS）。瘦煤（SM）是中等粘结性的低挥发分炼焦煤，炼焦过程产生相当数量的胶质体，Y值一般只有6-10mm左右。单独炼焦时焦炭块度大、裂纹少抗碎强度好，但耐磨性较差

，主要做炼焦配煤使用。高硫高灰的瘦煤一般只做电厂和锅炉燃料使用。中国产地著名的有东北本溪、山西太原、河北峰峰等。焦煤（JM）又称主焦煤，是8种炼焦煤中结焦性较好的炼焦煤，挥发份多在16%-28%之间，加热能生成热稳定性很好的胶质体。单独炼焦时焦炭块度大、裂纹少、抗碎强度和耐磨性都很好；但单独炼焦时膨胀压力大，有时推焦困难，一般主要做炼焦配煤使用。峰峰五矿，西山煤矿、淮北五台矿产焦煤。肥煤（FM）是中等挥发份及中高挥发份的强粘结性的炼焦煤，挥发份多在25%-35%之间，加热能生成大量的胶质体。单独炼焦时生成熔融性很好的，强度大的焦炭，焦炭的耐磨性比同等挥发分的焦煤都好；但单独炼焦时焦炭有很多横向裂纹，焦根部分常有蜂焦，主要做炼焦配煤的基础煤使用。开滦、枣庄煤矿产肥煤。1/3焦煤（1/3JM）是中等偏高挥发分的较强粘结性的炼焦煤，相当于原煤炭分类的2号肥气煤及部分2号肥焦煤，也有少量粘结性较好的1号肥气煤和1号肥焦煤，它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤。单独炼焦时能生成熔融性良好，强度较高的焦炭；焦炭的抗碎强度接近肥煤，耐磨性能又明显好于肥煤和气煤。因此既可以单独炼焦供中型高炉使用，也是做炼焦配煤的基础煤使用。淮南煤矿产1/3焦煤。气肥煤（QF）是一种挥发分和胶质体厚度都很高的强粘结性的炼焦煤（也称液肥煤），其结焦性好于气煤而低于肥煤，胶质体虽多但较稀（胶质体粘稠度小）。单独炼焦时能生成大量煤气和液体化学产品，最适合高温干馏制造城市煤气，也可用于配煤炼焦以增产化学品产率。这类煤成因特殊，煤岩中以树皮质等壳质体组分较多，江西乐平、浙江长广煤田产典型的气肥煤（QF）。气煤（QM）是一种变质程度较低、挥发分较高的炼焦煤。

其结焦性较弱，加热能产生较多的煤气和焦油，胶质体的热稳定性较差，能单独炼焦，但焦炭的抗碎强度和耐磨性都低于其它炼焦煤，焦炭呈细长条易碎，纵裂纹较多。配煤炼焦时可增产煤气和液体化学产品，有的气煤适合高温干馏制造城市煤气。抚顺老虎台、龙凤等煤矿产典型的气煤（QM）。½中粘煤（1/2ZN）相当于原分类中的1号肥焦煤和1号肥气煤以及粘结性较好的一些弱粘煤，它是一种过渡煤，是一种挥发分变化较宽、结焦性中等的炼焦煤。其中一部分中粘煤（1/2ZN）在单独炼焦时可结成一定强度的焦炭，焦炭的抗碎强度和耐磨性差，一般可作为配煤炼焦，主要作为气化和动力用煤。产量和储量都不大。弱粘煤（RN）是一种粘结性较弱从低变质到中变质程度的非炼焦用烟煤。加热时产生胶质体少，炼焦时有的能结成强度差的小焦块，有的只有少部分能凝结成碎焦块，粉焦率很高。这类煤成因较特殊，煤岩中有较多的丝质组及半丝质组成分，一般用作气化和动力用煤。山西大同产典型的弱粘煤。不粘煤（BN）是一种成煤初期受到氧化作用的低变质到中变质程度的非炼焦用烟煤。焦化不产生胶质体，煤的水分大，纯煤的发热值仅高于一般的褐煤而低于其它烟煤，有的还含有一定的再生腐殖酸，煤中含氧量一般多在10%-15%。主要用于发电和气化用煤，也可用于动力和民用燃料。一般低灰、低硫、煤灰软化温度低的特点明显，最好和其它煤配合燃烧。产地西北地区较多，靖边、神府、哈密产不粘煤。长焰煤（CY）是一种低变质的高挥发份的非炼焦用烟煤。煤化程度仅高于褐煤，煤的燃点低，纯煤热值不高。有的还含有一定的腐殖酸，储存时易风化碎裂，有的长焰煤焦化能产生一定量的胶质体，也能结成细长条的焦炭，但强度很差，粉焦率高，一般不用于炼焦。主要用于发电、工业窑炉和气化燃料。辽宁阜新矿区是我国最大的长焰煤基地。褐煤（HM）是煤化程度最低的矿产煤。特点水分大、孔隙率高、挥发分高、不粘结、热值低，含有不同数量的腐殖酸，氧含量高达15-30%，化学反应性强，热稳定性差。块煤加热破碎严重，储存时很容易风化碎裂成末。分为2个小类：1号年轻褐煤和2号年老褐煤（用目视比色透光率PM<30%划分）。主要用于发电；6-50mm的块煤可以用作加压气化生产合成气和燃料气。可以生产腐殖酸，年轻褐煤还可以提取褐煤蜡。云南、内蒙、新疆、东北霍林河等地产褐煤。煤化工我国2006、2011年电煤各占为煤炭总量的49.1%和50.1％，冶金煤炭各占9.8%和18.7%，建材煤炭占13.1%和7.3%，化工用煤占6.7%和4.7%（淘汰小水泥、玻璃、陶瓷等建材和小化肥企业）2014年中国煤炭行业概览煤化工分类与范畴煤的低温干馏

煤的实验室干馏过程外热立式干馏炉干馏转炉内热立式干馏炉工业放大

煤的低温干馏概述煤干馏的定义：煤在隔绝空气条件下，受热分解生成气体产物（煤气）、液体产物（焦油、水）和固体产物（半焦或焦炭）的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。煤干馏的分类：按加热终温低温干馏：500~700℃中温干馏：700~900℃高温干馏：900~1100℃3）半焦用途：①民用或动力用燃料。②半焦是铁合金生产的优质炭料。③半焦可用作冶金型焦的中间产品。④制造活性炭，炭分子筛和还原剂等。性质：黑褐色液体密度0.95-1.1g/cm3，小于高温煤焦油组成：酚类35%有机碱1-2%烷烃2-10%烯烃3-5%环烷烃10%芳烃15-25%中性含氧化合物20-25%中性含氮化合物2-3%沥青10%2）煤焦油用途：酚用于生产塑料、合成纤维、医药等产品；泥炭和褐煤焦油含有大量蜡类，生产表面活性剂和洗涤剂；经催化加氢后获得发动机燃料和其他产品。焦油下水—排入下水前需处理原因：含有低级醇类、甲酸和其他可溶酸、酚、硫、含氮化合物，呈现酸性或中性低温焦油发电含有较多甲烷及其他烃类，煤气组成因原料煤性质不同而有较大差异。褐煤低温干馏煤气的烃类含量低，烟煤的含量可高达65%，所以其煤气热值可达33.5~37.7MJ/m3低温干馏的方法和类型：加热方式：外热式、内热式煤料形态：块煤、型煤、粉煤供热介质：气体热载体、固体热载体煤的运动状态：固定床、移动床、流化床和气流床外热式(由炉墙外部传入热量)缺点：热导率小、加热不均匀、半焦质量不均、二次热解加深、焦油产率降低。干馏供热方式内热式(借助热载体传热，载体和煤料直接接触)固体热载体（热半焦、热瓷球）；气体热载体（热烟气）缺点：煤料要求高（须是块状、粒度范围窄）、气体载体稀释气态产物外热式内热式原料黏结性宽弱干馏气态产物不被稀释被稀释焦油产率小较大半焦品质不均匀较均匀热效率低高设备结构复杂简单考伯斯炉1-干馏室；2-上部蓄热室；3-下部蓄热室；4-煤槽；5-焦槽；6-加热煤气管典型炉：伍德炉和考伯斯炉原料煤：弱黏结性、一定块度﹤75mm热源：发生炉煤气，回炉煤气产物：煤气，焦油，焦炭特点：立式炉生产的煤气热值高用途：可生产城市煤气连续式外热立式炉冷气流150-200℃连续式内热立式炉又称气流内热式炉原料：块煤或型煤，20~80mm，非黏结性煤典型设备：鲁奇(Lurgi)低温干馏炉（干燥段、干馏段、焦炭冷却段，因此又称三段炉）传热方式：内热式；热载体：煤气燃烧所得烟气流程：气流内热式干馏流程产物：煤气，焦油，焦炭70烟气煤焦燃烧炉燃烧炉煤气煤气干燥段150℃干馏段500～850℃冷却段100～150℃固体热载体干馏工艺优点：加热速度快，单元设备生产能力大，干馏气体未被稀释，热值高，

焦油产率高，煤气热值高，适合粉煤干馏。典型工艺：托斯考（Toscoal)工艺

ETCH煤粉快速热解工艺

鲁奇鲁尔煤气化工艺

中国褐煤干馏DG工艺固体热载体干馏工艺外热式干馏炉传热慢，生产能力小；气流内热式炉只能处理块状煤料。以瓷球作为热载体的美国Toscoal法原料非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）粒度﹤12.7mm，瓷球粒度略大于此产品煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）焦油：加氢可转化为合成原油半焦：﹤6.3mm，有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）干馏温度430～540℃托斯考（Toscoal)工艺原料：粉煤产品：半焦，焦油，煤气ETCH粉煤快速热解工艺ETCH粉煤快速热解工艺阶段温度载体干燥110~150℃气体预热300~400℃热解开始>400℃固体800℃热解600~650℃鲁奇鲁尔煤气化工艺原料：褐煤或烟煤，内在水8~11%设备：内热式干馏槽；热载体：热半焦(配入少量空气、煤气或油)流程：LR褐煤干馏流程产物：半焦，挥发分15~21%；焦油煤气鲁奇-鲁尔煤气工艺流程图1．干燥管；2．锤式粉碎机；3，旋风分离器；4．干燥管风机；5.电除尘器；6．沉降分离室；7．混合器；8．炭化室；9．气流加热管；10．空气预热器；11．鼓风机；12．炭化室旋风分离器；13．三级气体净化冷却器；14．旋风分离器；15．煤气风机；16．分离器中国褐煤干馏DG工艺原料：褐煤、粒度0~5mm；热载体：焦粉、温度700~750℃；热载体提升气：燃烧炉的热烟气干馏温度范围：450~670℃；产品半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大焦油煤气Coalcon加氢热解工艺流程煤的加氢热解建立联合工艺基于PNC法的城市能源联合体的设计分级转化模式—最大限度地进行煤制油的生产空分气化空气低温焦化煤半焦煤水蒸气部分变换变压吸附煤焦油制氢粗合成气净化H2S

CO2煤焦油H2F-T合成H2+CO液化油分离渣分离残渣馏分加氢精制汽油馏分加氢重整煤油柴油气体分离转化制氢H2LPG汽油石脑油煤分级转化制油示意图焦化化学产品煤气焦化装置焦炉出焦成品焦炭1.炼焦煤在焦炉内隔绝空气、加热到1000℃左右、可获得焦炭和化学产品和煤气的过程（又称高温干馏、炼焦）.2.炼焦产品⑴焦炭

90%用于高炉炼铁，其余用于机械工业、铸造、电石生产原料、气化以及有色金属冶炼。概述机械加工电石金属冶炼⑵化学产品硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽、沥青等。用于化学肥料、农药、合成纤维的原料、塑料等。⑶煤气可用来合成氨、生产化学肥料或用做加热燃料。合成氨装置民用煤气工业用煤气1.配煤的目的和意义⑴配煤：就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。⑵焦煤炼焦的缺点（单种煤炼焦）焦煤储量不足推焦困难，容易损坏炉墙焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小⑶合理配煤的优势提高焦炭质量扩大炼焦煤源，合理利用煤炭资源增加炼焦化学产品产率等配煤和焦炭质量气煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）、瘦煤（SM）及中间过渡性牌号煤。⑴气煤挥发性最大，黏结性差炼焦产品特点：焦炭碎、强度低、推焦易；可得较多化学产品⑵肥煤挥发份较高，灰分高，黏结性最好但结焦性差。炼焦产品特点：焦炭碎、强度低、推焦难；可提高化学产品产率和煤气产率。⑶焦煤挥发分适中（＜肥煤），黏结性高，灰分高炼焦产品特点：焦炭块大，强度高，推焦困难2.炼焦用煤⑷瘦煤挥发分低，黏结性差炼焦产品特点：焦炭块大，抗碎强度高，耐磨性差（易成焦粉）；化学产品产率和煤气产率低。⑸贫煤没有黏结性，不结焦，不能单独炼焦；配煤中可起瘦化剂的作用。3.配煤的工艺指标⑴配煤的工业分析①水分（一般＜10%，焦化厂8%~10%）水分高的不利影响：焦炉升温慢，延长结焦时间，影响炉体寿命；影响装炉煤堆密度ρ水分过低的不利影响：破碎和装煤时造成煤尘飞扬恶化操作条件，使焦油中游离碳增加。②灰分（配煤灰分＜12%，焦炭灰分＜15%）灰分的害处(配煤的灰分全部转入焦炭)a:灰分是惰性物质，灰分高则黏结性降低；灰分颗粒成为裂纹中心，配煤灰分高则焦炭强度降低。

b:炼铁用焦耗量高，高炉生产能力降低。③挥发分（中国生产配煤挥发分Vdaf一般25%~32%）

a:挥发分高，化学产品产率高，煤气产率高。

b:挥发分过高焦炭平均粒度小，抗碎强度低。

c:挥发分过低煤的黏结性差，耐磨强度降低，可导致推焦困难。④硫分（配煤＜1.0%，一般焦炭＜1.0%~1.2%）硫分害处（配煤中有80%左右转入焦炭）冶炼中焦炭中硫分转入生铁中，使生铁呈热脆性，加速铁腐蚀。⑵黏结性和膨胀压力①黏结性黏结性是结焦性的前提和必要条件。（黏结性的指标：我国常用的是胶质层最大厚度Y和粘结指数G）合适的指标为Y=17~22mm，G=58~72②膨胀压力（安全膨胀压力＜10~15KPa）其是黏结性煤的炼焦特征，提高堆ρ能增大膨胀压力。⑶粉碎度（＜3mm的占90%）黏结性好的成分和易碎的不细碎，反之细碎。（弱黏结性的应细碎；强黏结性的应粗碎；肥煤、焦煤易碎应粗碎；气煤硬度大难碎应细碎）4.焦炭的用途⑴高炉炼铁（供热燃料、还原剂、疏松骨架）要求：冶金焦反应率要小(C+CO2反应降低焦炭强度)、一定的块度、强度⑵铸造用焦（熔化炉料：其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。）要求：铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。⑶气化用焦要求：反应能力要高化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；⑷电石焦对焦炭的质量要求不高,要求尽量提高固定碳含量。5.焦炭的质量⑴物理性质主要成分为碳,是具有一定强度、块度的银灰色固体，内部有纵横裂纹，沿焦炭纵横裂纹分开即为焦块，焦块内含微裂纹，沿微裂纹分开即为焦体，焦体由气孔和气孔壁（焦质）。真密度：单位体积焦质的质量。视密度（假密度）：单位体积焦块的质量。堆密度：焦炭单位堆积体积的质量。

气孔率=（1-假密度/真密度）×100%＝＞P=（1-d0/d）×100%⑵化学成分①灰分(主要成分是SiO2和Al2O3)

不利，灰分越低越好②硫分不利（硫易使生铁铸件脆裂）硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。

③挥发分鉴别焦炭成熟度的重要指标。挥发分＞1.5%为生焦挥发分小于0.5—0.7%,则表示过火;一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。④水分（一般为2%～6%）水分要稳定，否则引起炉温波动。⑤碱性成分（K2O、Na2O）由于其催化和腐蚀作用，能严重降低焦炭强度。⑶机械强度①耐磨强度M10a:耐磨强度（M10↓、耐磨性↑）当焦炭外表面承受的摩擦力超过气孔壁强度时，就会产生表面薄层分离的现象，形成碎末，焦炭抵抗这种破坏的能力称为耐磨强度。b:转鼓测定耐磨强度指标M10

转鼓试验：为了试验焦炭的耐磨性和抗碎性，通常采用转鼓试验。转鼓试验就是模仿焦炭在高炉冶炼过程中的撞击、挤压、研磨，将一个十分复杂的受力情况加以简化的试验方法。在转鼓中装入大于60毫米的焦炭50千克，以每分钟25转速度转动4分钟

M10一般用焦炭在转鼓内破坏到一定程度后，粒度＜10mm的碎焦质量m1占式样质量m总的分数来表示耐磨强度。<一般7%～11%>M10=(m1/m总)×100%②抗碎强度M40（M40↑、抗碎性↑）a:抗碎强度当焦炭承受冲击力时，焦炭沿裂纹或者缺陷处碎成小块，焦炭抵抗这种破坏的能力称为抗碎强度。b:转鼓测定耐磨强度指标M40

粒度＞40mm的块焦质量m2占式样质量m总的分数来表示抗碎强度。<，一般70%～80%>M40=(m2/m总)×100%②影响焦炭反应性的三大因素a：原料煤性质（煤种、煤岩相的组成、煤灰分等）b：炼焦工艺因素（焦饼中心温度、结焦时间、炼焦方式等）c：高炉冶炼条件（温度、时间等）③焦炭反应性（CRI%）的测定：国内：CO2测定称取一定质量的焦炭试样，置于反应器中，在1100℃时与CO2反应2h后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性（CRI）。

⑷焦炭的反应性①反应性大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。温度

,℃11001000900800700600500400300200100湿煤层干煤层胶质层半焦焦炭成焦分布73915h中心炉墙炉焦缝图3-4炭化室煤料温度和成焦层分布煤在焦炉炭化室内的结焦过程：炼焦新技术-非常规炼焦配型煤炼焦：提高装炉煤密度，提高焦炭强度，提高配煤的粘结性能捣固炼焦；M40可提高2~4%，M10可降低3~5%；扩大炼焦煤源，提高产量。煤料细度要求95%以上，水分控制在9%~11%煤干燥炼焦和预热炼焦：煤干燥至水分4%~5%提高堆密度、缩短了结焦时间、改善了粘结性提高了焦炭质量和产量，降低了炼焦耗热量；煤预热可增加气煤用量，改善焦炭质量，缩短结焦时间，生产能力可提高30%以上，炼焦耗热量降低10%减少废水排放量。欧洲巨型炼焦器方法：减少了烟尘排放点连续层状炼焦法：动态连续、上下密封、温度梯度型焦生产方法：热压型焦和冷压型焦工艺捣固炼焦煤干燥炼焦和预热炼焦机理炼焦化学产品的回收与精制产生：煤在焦炉炭化室内进行高温干馏时，发生一系列物理化学变化。75%转化为焦炭，其余析出的挥发性产物即为粗煤气，粗煤气经过冷却及用各种吸收剂处理，可从中提取各种有用的化学品，并获得净煤气。粗煤气产生的两个阶段：胶质体形成阶段：里行气（10%），没有经历二次热解作用；含大量水蒸气，含煤一次分解产物（主要CH4及其同系物，还有H2、CO2、CO及不饱和烃）；半焦形成和收缩阶段：外行气（90%），经过高温区，经二次热解作用，二次热解产物（主要H2，及少量CH4)。一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet1）粗煤气（又称出炉煤气）的组成净煤气（又称回炉煤气）的组成一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet2）炼焦化学品的产率（以干配煤为基准）影响化学产品产率的因素：配煤的影响炼焦操作条件的影响炉墙温度炉顶空间温度炼焦炉的压力一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet3）焦油产率：取决于原料煤的挥发分和煤的变质程度。煤的挥发分越高，软化温度越低，形成胶质体的温度区间越大，则焦油产率越大，焦油元素组成中氢比例越大。粗苯：煤料中C/H比及挥发分增加，则粗苯产率增加。氨：取决于煤中氮的含量。一般配煤含氮约2%，其中约60%的氮转入焦炭中，约15%~20%与氢化合生成氨，其余生成氰化物、吡啶碱等。硫化物：来源于配煤中的硫，大部分为煤气中的硫化氢。通常干煤含硫0.5%~1.2%，其中20%~45%转入煤气中，配煤的挥发分高，则煤气中的硫化氢就多。煤气中氢含量：与煤的变质程度有关，年轻煤产生煤气中氢含量高，CO、CH4和重烃就多。化合水：取决于煤中的氧含量。配煤中含氧约55%~60%，在高温下与氢化合成水。配煤中挥发分低，则化合水产率增加。一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet4）净煤气：钢铁等工业的重要燃料，经深度脱硫后可作民用燃料或化工合成原料。氨：制硫酸铵、无水氨或浓氨水；硫化氢：生产单斜硫和硫的原料；氰化氢：制黄血盐（钠）；粗苯：制苯、甲苯、二甲苯和溶剂油等；焦油：酚类、吡啶碱、萘、蒽、沥青和各种馏分油，其中萘和蒽可生产塑料、燃料和表面活性剂，甲酚和二甲酚可生产合成树脂、农药、稳定剂和香料，吡啶和喹啉可生产生物活性物质；沥青占焦油量的一半，用以生产沥青焦和电极碳等。二、炼焦化学产品的用途冷却冷凝法自焦炉导出的煤气温度为650~800oC30oC低温下吸收有利含有大量水蒸气，吸收后，降低输送成本腐蚀性介质被冷凝H2S，HCN等有害物质也被冷凝萘容易堵塞焦油蒸气不利于回收氨和粗苯操作氨燃烧生成氧化氮不饱和烃形成聚合物三、炼焦化学产品的回收方法（sheet1）炼焦化学产品的回收与精制流程三、炼焦化学产品的回收方法（sheet2）粗煤气首先经过初冷器冷却析出焦油和水，然后用鼓风机抽吸和加压以输送煤气，再进一步逐一回收化学产品。三、炼焦化学产品的回收方法（sheet3）回收处理前后煤气组成（g/m3)全负压回收与净化流程粗煤气横管初冷电捕焦油氨水脱硫洗氨洗苯鼓风机净煤气<优点>鼓风机放在最后，煤气一直在低温下进行操作，无需设置终冷工序；流程短，系统阻力小。粗煤气分离粗煤气：650~800oC焦油和氨水循环‘氨水焦油和氨水煤气残余焦油和水汽上：氨水下：焦油一、粗煤气初步冷却（sheet1）初冷工艺流程简述1.70~80oC循环氨水喷洒后，80~85oC煤气25~35oC增压后，温升15~20oC为了保证煤气在集气管内被冷却至80~85oC，对喷洒氨水的要求：压力约为0.17MPa。氨水的循环量要足够，以炼焦装煤量计，用70~80oC的氨水喷洒量为5~6m3/t。（氨水用量大的原因？）氨水的温度因为70~80oC。（使用热氨水的原因？）循环氨水中固定铵盐（氯化铵、硫氰铵和硫酸铵）的含量应控制在4~5g/m3。（原因？）一、粗煤气初步冷却（sheet2）氨水用量大的原因：粗煤气和喷洒氨水之间换热，是在小水滴表面进行的，桥管和集气管的喷头空间小，煤气和小水滴接触的时间短；喷洒氨水中含有煤和焦炭的尘粒、焦油及腐蚀性盐类，容易堵塞喷嘴小孔，故喷嘴的孔径不能太小，约2.5mm，故而形成的小水滴较大，使煤气和小水滴间的换热面积小，为了达到预期的冷却效果，就需要大量喷洒氨水；由于氨水量大，可使集气管中的重质焦油能和氨水一起流动，便于送回回收车间。热氨水喷洒原因：增大水滴蒸发蒸汽压，加快蒸发速度，改善煤气冷却。控制循环氨水中固定铵盐含量的原因：固定铵盐（氯化铵、硫氰铵和硫酸铵）：难水解，加热不分解的铵盐；挥发铵盐（硫化铵、氰化铵和碳酸铵）：易水解，加热可分解的铵盐；危害：腐蚀焦油车间蒸馏设备；措施：将一部分氨水外排入剩余氨水中，并补充一部分冷凝氨水，冷凝氨水中主要含有挥发铵盐，约占80%~90%。

初冷设备：管壳式冷却器（立管式和横管式两种）<缺点>耗用金属量大，还必须清理管内水垢。<解决方法>直接冷却水洗；也可先进行管式冷却，再进行直接冷却；采用空气冷却和水冷却两段法。一、粗煤气初步冷却（sheet3）粗煤气冷却后，由集气管来的冷凝下来的氨水、焦油和焦油渣必须进行分离，原因如下：氨水循环到集气管进行喷洒冷却，若含有焦油和固体颗粒物，就会堵塞喷嘴。故循环氨水不应含有焦油和固体颗粒物。焦油需要精制加工，如含有少量水将增大能耗和冷却水用量，同时水汽的存在会增大设备容积，阻力增大。故精制前要求含水小于3%~4%。焦油含有固体颗粒，是焦油灰分的主要来源，而焦油高沸点馏分即沥青的质量主要由灰分含量来评价。焦油中含有焦油渣，在导管和设备中逐渐沉积，破坏正常操作。且固体颗粒容易形成稳定的油-水的乳化液。故精制前要求灰分小于1%。二、焦油和氨水的分离（sheet1）氨水、焦油和焦油渣的分离方法——在澄清槽内完成加压沉降分离：沉降分离温度可提高到120~140oC，水分被蒸发掉，焦油粘度降低，沉降分离效果提高。离心分离再用氨水洗：离心分离促进了焦油和焦油渣的分离，用氨水多次洗涤焦油，可以改善焦油和焦油渣的分离用低沸点油（如粗苯）稀释焦油后分离：效果好，分离后焦油含水可降至0.05%~0.1%，焦油渣沉出，而且高凝结组分也被分出。二、焦油和氨水的分离（sheet2）焦油和氨水的分离煤气的输送煤气由炭化室出来，经过集气管和吸气管、冷却及回收设备，直到煤气储罐或送回焦炉，整个过程要经过很长的管道和多种设备，为了克服阻力及保持煤气具有足够的压力（4~6kPa），需要设置鼓风机。煤气的净化煤气脱焦油雾原因：①焦油雾若在饱和器中冷凝下来，将使酸焦油量增加，并使母液气泡，密度减小，容易使煤气从饱和器满流槽中冲出。②焦油雾若进入洗苯塔，会使洗油质量变坏，影响粗苯回收。③在脱除煤气当中的硫化氢时，焦油雾会使脱硫率降低。脱除：电捕焦油器——可置于鼓风机前或后，置于前煤气温度低，有利于焦油雾和萘晶粒析出，但机前为负压，绝缘子处易着火，机后安全，焦油含量小于机前，焦油雾滴也大于机前。三、煤气的输送与净化（sheet1）煤气除萘原因：粗煤气中含萘8~12g/m3，大部分萘在初冷器中与焦油一起从煤气中析出，由于萘的挥发性大，故煤气经过初冷后含萘为1.1~1.25g/m3，经过鼓风机增压升温后变为1.3~2.8g/m3，为防止萘沉积在管壁和设备中，必须除萘。脱除方法：冷却冲洗法——终冷部分介绍油吸收法吸收剂有：洗油、焦油、蒽油和轻柴油等。在吸收塔内煤气自下而上，萘被喷淋下的油吸收，是物理吸收过程。我国焦化厂多采用焦油洗油作为吸收剂，因为它对萘的溶解度较大，本身用量较少。30~40oC条件下，萘可被除至0.5g/m3，为了保证吸收效率，循环洗油允许的含萘量为7%~10%三、煤气的输送与净化（sheet2）煤气脱硫——将在第五章煤气化中介绍三、煤气的输送与净化（sheet3）

氨和吡啶的回收炼焦配煤的含氮量约为2%，在高温炼焦过程中，其中的氮有20%~25%转化为氨，故氨对炼焦煤的产率约为0.3%，粗煤气中含氨8~11g/m3,经过初冷后仍有9g/m3随煤气逸出。煤气中氨含量应低于0.03g/m3，否则：虽然煤气中的氨大部分被终冷水吸收，但在凉水塔喷洒冷却时会解吸，从而污染大气。煤气燃烧时，氨会生成有毒、腐蚀性的氧化氮。煤气中的氨和氰化物作用，生成溶解度高的复合物，加剧腐蚀。氨在粗苯回收时，能使油水形成稳定的乳化液，使油水分离困难。一、氨的回收（sheet1）饱和器法生产硫酸铵生产原理：将含有氨的焦炉煤气通入饱和器，与硫酸铵母液中的硫酸反应，当母液中的游离酸的浓度（质量分数）或酸度为1%~2%时，主要生成硫酸铵。酸度增加时，生成硫酸氢铵的比例增大。但硫酸氢铵比硫酸铵更易溶于水和稀酸，因此，酸度不大时，从饱和器中析出的主要是硫酸铵结晶。工艺流程：煤气经过鼓风机和电捕焦油器之后进入煤气预热器1，预热到60~70oC（目的：蒸出饱和器中的水分，防止母液稀释），煤气由饱和器2的中央气管经泡沸伞穿过母液层鼓泡而出（氨被硫酸吸收，形成含量为40%~45%硫酸氢铵和6%~8%硫酸铵；吸收氨的同时，吡啶碱也被吸收）。煤气穿过饱和器2后经除酸器3分离出携带的酸雾后，去脱硫和粗苯回收工段。一、氨的回收（sheet2）工艺流程（续）：饱和器中的母液经水封管入满流槽12，对剩余氨水经过蒸氨后得到的氨蒸汽与煤气混合，由此用循环泵14打回饱和器底部，这样构成母液循环系统，形成上升的母液流而搅拌母液，构成母液循环系统。饱和器底锥部的的硫酸铵结晶浆液经结晶泵13送到结晶槽4，使大部分硫酸铵结晶析出，同时满流母液又回到饱和器，部分母液去吡啶回收装置。硫酸铵浆液则在离心机5析出结晶，含水1%~2%，用热水洗去游离酸和杂质经螺旋输送机6送到沸腾干燥器7，所得硫酸铵送入硫酸铵槽16，经包装机19，便可得到成品硫酸铵，送往仓库。母液槽15的作用：饱和器的壁上会沉结细的晶盐，增加煤气流动阻力，需定期用热水或大量加酸进行洗涤饱和器和除酸器。这个过程中所形成的大量母液会经满流槽回到母液槽；生产过程中为了保持母液液面高度，经母液泵17补充母液；饱和器检修或停工时，用以盛装饱和器母液，容积要大于一组饱和器的总体积。一、氨的回收（sheet3）母液去脱硫或粗苯回收装置部分母液满流母液煤气60~70oC煤气结晶浆液母液水蒸气含少量硫酸铵水蒸气含水1%~2%结晶含氨<0.03g/m3作用？浆液煤气走向硫酸铵走向搅拌：搅拌有利于形成大的硫酸铵结晶。饱和器内搅拌是通过循环母液的方法实现的，母液循环量为每吨硫酸铵20~30m3。由于循环量不够，搅拌不充分，故饱和法生产的硫酸铵晶粒小于1mm。一、氨的回收（sheet7）无饱和器法生产硫酸铵——喷洒式酸洗塔生产原理：不饱和吸氨过程，不饱和硫酸铵溶液再在结晶槽中结晶。工艺流程：煤气走向：初冷后煤气经酸洗塔1吸收氨和吡啶后，剩余煤气被到除酸器7脱除酸雾滴，将氨降至0.1g/m3后送入粗苯等回收工序。生成硫酸铵走向：母液循环槽6中硫酸铵浓度达到40%~42%时，母液槽结晶泵讲将其输送到蒸发器5，对不饱和硫酸铵进行蒸发、浓缩后，再入结晶槽2。在结晶槽中母液分为三部分：<下部>过饱和大晶粒硫酸铵母液，经结晶母液泵11送往供料槽14，边搅拌边加入到离心机15，所得结晶入结晶干燥器16干燥后，冷却至60oC包装储存。一、氨的回收（sheet8）<中部>悬浮在结晶槽中不的含小晶粒的硫酸铵母液，经过溢流板、循环泵3，送到母液加热器4，升温至56oC，再送往蒸发器，减压蒸发，绝对压力为11.6kPa，浓缩后的母液送往结晶槽2，大循环的搅动使结晶长大，循环量为4600m3/h，是供料口的144倍。<上部>不含结晶的母液，经满流口进入满流槽12，经满流母液泵13送回母液循环槽6。母液走向：母液循环槽6中加入的是93%的硫酸，加入到酸洗塔1，再吸收氨和吡啶后，再回到母液循环槽6，构成循环。母液循环槽6有两块隔板，使槽中硫酸有一定的浓度梯度，使酸洗塔一段（下）、二段（上）的喷洒浓度分别为2.5%和3.0%，而且使酸浓度均匀分布，控制硫酸铵浓度达不到饱和状态。一、氨的回收（sheet9）下中上2.5%3.0%(NH4)2SO4浓度达40%~42%操作条件：酸洗塔内煤气的操作条件酸洗塔内循环母液的操作条件一、氨的回收（sheet10）无水氨生产——弗萨姆（PHOSAM）法：磷酸铵吸收生产原理：利用磷酸铵的选择吸收的特点一、氨的回收（sheet11）磷酸的铵盐磷酸一铵盐NH4H2PO4：高温时很稳定磷酸二铵盐(NH4)2HPO4：高温时不稳定磷酸三铵盐(NH4)3PO4：很不稳定弗萨姆法原理图：工艺流程：包括三个过程——用磷酸铵溶液吸收氨；吸氨后富液解吸；解吸所得氨气冷凝液蒸馏，得到无水氨。吸收：来自电捕焦油器后的焦炉煤气进入两端喷洒吸收塔2，在50oC，用泵打贫铵溶液入吸收塔喷洒，煤气和喷洒液逆流接触，煤气中99%以上的氨被吸收。解吸：吸收塔底富液含磷铵约44%，NH3/H3PO4(mol)=1.90。此富液分为两部分：大部分富液用循环泵打回吸收塔，循环喷洒量约为送去解吸液体量的30倍；小部分富液去除焦油器12，在空气鼓泡下脱出焦油，然后送去解吸。富液送往解吸塔前经贫富液换热，温度升至118oC，在蒸脱器5脱出酸性气体，经过泵加压至1.4MPa，送至冷凝器7，被塔顶解吸出来的蒸汽加热至180~187oC，送往解吸塔6上部，与塔底通入的压力为1.5~1.6MPa的过热蒸汽逆流接触，部分氨解吸，塔底排出贫液温度为198oC，NH3/H3PO4(mol)=1.25，经换热和冷却后，降至75oC，与吸收塔上段循环液合并，重新注入吸收塔。一、氨的回收（sheet12）蒸馏：自解吸塔顶出来的含氨蒸汽，经由冷凝器7，与富液换热，全部冷凝冷却至约130oC，送往给料槽8，用泵加压至1.7MPa，进入精馏塔9，被塔底通入的压力位1.8MPa的过热蒸汽加热，塔顶得到99.8%纯氨气，含水小于0.01%，经由冷凝器10，部分回流，回流比为2，液氨产物经活性炭脱去微量油后去产品槽，塔底废液含氨0.1%，送至蒸氨塔处理。一、氨的回收（sheet13）弗萨姆（PHOSAM）法贫液小部分富液含氨蒸汽99.8%纯氨气操作条件（塔板、操作压力、温度等）：吸收塔：

喷洒液温度50oC，喷洒气液比约为7L/m3煤气，空塔气速为2.8m/s，塔的煤气总阻力为1.0~1.5kPa。解吸塔为20层板式塔，操作压力位1.4MPa，入塔过热蒸汽压力为1.5~1.7MPa，出塔蒸汽压力为1.4MPa，温度187oC，含氨18%。塔底排出贫液温度为198oC精馏塔有20~40层塔板，操作压力1.5~1.7MPa，塔底通入过热蒸汽压力1.8MPa，塔顶温度37~40oC，塔底排出液温度为201oC，压力1.6MPa，含氨0.1%。在精馏塔进料板附近送入30%NaOH溶液，将进料中残存的CO2、H2S等酸性气体与氨结合生成的铵盐分解，生成钠盐溶于水中排出，以免所形成的铵盐在塔内积聚堵塞。一、氨的回收（sheet14）原理：饱和器母液和酸洗塔上段母液中吡啶碱浓度分别为小于20g/L和100~150g/L，适当分离，回收率可达90%。可采用氨中和，使吡啶分离出来。分离工艺流程（P92

图4-11所示）：吸收吡啶碱后的母液进入中和器1，同时来自蒸氨塔2的11%的氨蒸汽也进入中和器1底部，经过泡沸伞穿越母液层时，与母液作用而分理出吡啶，过程中放出大量的热，使母液温度为100~105oC。从中和器底部出来的母液，返回到饱和器或无饱和器法酸洗塔下段。二、吡啶的回收（sheet1）NH3+C5H5NH+NH4++C5H5N-产品：粗轻吡啶是有特殊气味的油状液体，沸点范围为115~116oC，易溶于水。上述方法，得到的轻吡啶碱馏分，含有吡啶碱75%~80%，含水15%，含酚类约7%，还需要进一步精制。二、吡啶的回收（sheet2）粗苯回收粗苯:

脱氨后的焦炉煤气含有的苯系化合物，其中以苯的含量为主，称之为粗苯。粗苯的组成和性质:

淡黄色透明液体，比水轻（密度0.871～0.900），不溶于水，易挥发易燃。

粗苯组成%苯甲苯二甲苯(含乙基苯)三甲苯和乙基甲苯不饱和化合物硫化物55~5711~222.5~61~27~120.3~1.8一、概述（sheet1）粗苯的回收方法:洗油吸收法（本章介绍重点）用洗油在专门的洗苯塔吸收煤气中的粗苯，然后将吸收了粗苯的洗油富油，在脱苯装置中脱出粗苯，脱粗苯后的洗油（贫油）经过冷却后重新回到洗苯塔以吸收粗苯。国内焦化厂广泛采用该法回收煤气中的粗苯。吸附法用活性炭或硅胶等固体吸附剂，吸附焦炉煤气中的粗苯，然后用水蒸气蒸馏的方法脱出粗苯。因吸附剂价格昂贵，应用受限，多用于实验室定量分析。加压冷冻法将焦炉煤气加压到0.8MPa（8atm）并冷冻到-45oC，使粗苯冷凝下来。该法所得粗苯质量很好，适合于焦炉煤气的远距离输送或送往合成氨厂用。

一、概述（sheet2）粗苯回收原理:粗苯回收工段构成:煤气最终冷却和除萘（回收氨后:煤气温度55~60℃，为回收粗苯吸收温度要小于20~25℃。）粗苯吸收（吸收）富油脱苯（解吸）

二、粗苯回收（sheet1）

粗苯回收各工段：（1）煤气最终冷却和除萘

煤气终冷和机械除萘工艺<特点>沉萘槽庞大笨重、除萘不净；终冷塔需冷却煤气和冲萘，循环水用量大，不利于环保。

二、粗苯回收（sheet2）终冷塔煤气25~30oC煤气55~60oC凉水架25oC左右储槽机械化萘沉淀槽

最终冷却和油洗萘工艺<特点>洗萘塔和终冷塔分立；煤气先用富油洗萘，洗萘后煤气再冷却；洗萘后煤气中含萘仍较高；终冷塔排出水中含浮油；终冷塔只需冷却煤气无需冲萘，循环水用量少，利于环保。

二、粗苯回收（sheet3）富油洗萘塔煤气25~30oC煤气55~60oC凉水架55~57oC沉淀槽加热器终冷塔冷却水23oC冷却水除萘后煤气去富油槽

最终冷却和焦油洗萘工艺<特点>洗萘塔和终冷塔一体；煤气先冷却，含萘水再用焦油洗萘；煤气除萘效果好；用水量大，不利于环保。

二、粗苯回收（sheet4）终冷塔洗萘塔去凉水台煤气55~60oC水澄清槽焦油槽冷却水（除萘后）焦油冷凝工段来焦油含萘焦油焦油煤气25~30oC25oC冷却水去焦油加工90oC70oC三种终冷工艺比较：工艺名称冷却水作用除萘方法工艺特点终冷和机械除萘冷却煤气，并冲萘终冷水机械化萘沉淀沉萘槽庞大笨重、除萘不净终冷和油洗萘冷却煤气富油吸收煤气中萘两塔分立；煤气中含萘仍较高；终冷水中含浮油，循环水用量少，利于环保终冷和焦油洗萘冷却煤气，并冲萘焦油吸收终冷水中的萘两塔一体；除萘效果好；用水量大，不利于环保。除萘前后萘含量：1.0~1.5g/m3降至<0.5g/m3练习题1.关于粗苯的叙述，下列说法正确的是()

A.粗苯是单质；B.常温下粗苯是无色透明的液体；C.粗苯不溶于水，比水轻；D.粗苯中以甲苯的含量为主；答案：C2.当前，我国广泛应用哪种方法回收煤气中的粗苯()

A.洗油吸收法；B.吸附法；C.加压冷冻法；D.蒸馏法；答案：A3.粗苯回收工段构成为：

、

、

。答案：煤气最终冷却和除萘；粗苯吸收；吸收油脱出粗苯4.最终冷却和油洗萘工艺过程中采用的除萘方法是()

A.机械化萘沉淀；B.富油吸收煤气中萘；C.焦油吸收终冷水中的萘；D.富油吸收终冷水中的萘；答案：B5.最终冷却和油洗萘工艺过程中冷却水的作用是()A.冷却煤气，并冲萘；B.冷却煤气；C.冲萘；答案：B（2）粗苯吸收焦油洗油吸苯的工艺流程

焦炉煤气以25～27℃依次通过串联的洗苯塔，与塔顶喷洒的焦油洗油逆流接触，脱除粗苯后煤气从塔顶排出。塔底排出含粗苯2%~2.5%的富油送往蒸馏装置脱苯。脱苯后的贫油含苯0.2％~0.4%，经冷却至27~31℃后送至洗苯塔循环使用。

二、粗苯回收（sheet5）

粗苯吸收影响因素

a吸收温度适宜：25℃左右；实际操作：20~30℃.

洗油温度比煤气温度略高（防止煤气中水汽冷凝进入洗油）。

b洗油相对分子量及循环量

<洗油相对分子质量>

吸收剂的吸收能力与其相对分子质量成反比。例如：焦油洗油：170~180；石油洗油：230~240，吸苯能力弱，故循环油量比用焦油洗油时大。二、粗苯回收（sheet6）<洗油循环量>

增加洗油循环量可提高粗苯的回收率。

c贫油含苯量

贫油含苯量越高，塔后的粗苯损失越大，吸收效率不好；贫油含苯一般为：0.2%~0.4%。

d吸收面积增大汽液两相接触面积，有利于吸收。（洗苯塔类型有填料塔、板式塔和空喷塔，其中填料塔应用较多。增大吸收面积，主要从填料上加以考虑）

e压力提高吸收压力，可提高粗苯回收效率。二、粗苯回收（sheet7）（3）富油脱苯方法：水蒸气蒸馏法（脱苯塔内）

富油加热方式

a预热器加热富油脱苯法列管式换热器；蒸汽间接加热富油至135~145℃；耗蒸汽量大，设备大，污水量大。

b管式炉加热富油脱苯管式炉；煤气间接加热富油至180~190℃；蒸汽耗量低，设备尺寸小，污水量小。二、粗苯回收（sheet8）

流程

a生产一种苯流程粗苯产品（含5%~10%萘溶剂油）b生产两种苯流程轻苯:＜150℃；重苯:150～200℃（含萘溶剂油）c生产三种产品流程轻苯；精重苯；萘溶剂油二、粗苯回收（sheet9）富油脱苯工艺流程——生产一种苯70~80oC90~100oC140~150oC115oC热贫油25~30oC去洗苯塔粗苯、水、油去脱苯塔粗苯蒸汽25~30oC去粗苯精制轻分凝油重分凝油洗油再生系统富油脱苯工艺流程——生产两种苯流程示意图两苯塔脱苯塔富油脱苯工艺流程——生产两种苯1.粗苯回收方法2.粗苯回收原理（洗油吸收法）3.粗苯回收工段构成4.粗苯回收各工段⑴煤气最终冷却和除萘（三种工艺的流程和工艺特点）⑵粗苯吸收（吸收流程、吸收影响因素）⑶富油脱苯（方法、流程）小结粗苯精制焦化粗苯精制主要有酸洗精制和加氢精制工艺。（1）酸洗法优点：工艺简单、操作灵活、设备简单、材料易得和常温常压运行等。缺点：工艺落后、产品质量低、无法与石油苯竞争，而且收率低、污染严重，产生的废液很难处理。应用：发展中国家大量采用。（2）加氢精制法：产品可达到石油苯的质量标准。应用：发达国家都已采用。20世纪80年代上海宝钢从国外引进了第一套Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺。随着对产品质量和环保的要求越来越高，粗苯加氢精制工艺的应用是大势所趋。一、概述（sheet1）粗苯精制目的：获得苯、甲苯、二甲苯等纯产品。粗苯组成和用途粗苯组成苯的用途：有机合成的基础原料，可制苯乙烯、苯酚、硝基苯、顺丁烯二酸酐等，进一步可合成纤维、橡胶、树脂、染料、洗涤剂、农药、医药等。一、概述（sheet2）不饱和化合物79℃以下的低沸点（环戊二烯）140℃以上的高沸点（茚、古马隆、苯乙烯）苯及其同系物硫化物（噻吩80.1℃、二硫化碳46.25℃）产率一、概述（sheet3）原料粗苯轻苯原料粗苯轻苯初馏分∕%0.91.0精制残渣∕%0.8—纯苯∕%69.074.5重质苯∕%3.0—甲苯∕%12.813.9苯溶剂油∕%4.0—二甲苯∕%3.03.3洗涤损失∕%1.92.0轻溶剂油∕%0.80.9精制损失∕%1.61.0吹苯残渣∕%2.22.4合计∕%100100粗苯精制原理：一、概述（sheet4）不饱和化合物79℃以下的低沸点（环戊二烯46.5℃）140℃以上的高沸点（茚181.5℃、古马隆173.5℃、苯乙烯146℃）苯及其同系物硫化物（噻吩84.1℃、二硫化碳42.5℃）粗苯组成间二甲苯139.1℃邻二甲苯144.9℃对二甲苯138.4℃苯：80.1℃甲苯：110.6℃二甲苯苯及其同系物沸点一、概述（sheet5）苯：80.1℃（噻吩84.1℃等）甲苯：110.6℃二甲苯:140℃左右（苯乙烯146℃等）初馏分：（环戊二烯46.5℃、二硫化碳42.5℃等）BTX馏分重苯：（茚181.5℃、古马隆173.5℃等）∧∧粗苯产品沸点粗苯精制流程包括：初步精馏：使低沸点化合物和高沸点含硫化合物分开。化学精制：把粗苯主要组分沸点范围内的含硫化合物和不饱和化合物脱除。最终精馏：得到合乎标准的纯产品。二、初步精馏（sheet1）⑴粗苯的初步精馏①初馏塔：塔顶—初馏分；②混合馏分（BTX）塔：塔顶—BTX馏分；塔底—重苯。⑵轻苯的初步精馏不需要混合馏分(BTX)塔化学反应①

不饱和物聚合反应：在硫酸的作用下生成二聚物和三聚物其沸点比苯的高，可用精馏法除去。②

磺化脱噻吩反应：噻吩与硫酸反应生成噻吩磺酸溶于硫酸和水中，可用洗涤法除去。

③

烷基化脱噻吩：在硫酸作用下噻吩与不饱和化合物生成共聚物其沸点比苯的高，可用精馏法除去。酸洗条件硫酸含量：93%~95%

温度：35~40℃（＜40~45℃）时间：10min（加水控制）搅拌：有利三、酸洗法精制（sheet1）工艺流程三、酸洗法精制（sheet2）吹苯和最终精馏⑴吹苯

①吹苯的目的把酸洗时溶于混合馏分中各种聚合物作为吹苯残渣排出，该残渣可用作生产古马隆树脂的原料。②吹苯的方法塔底（可用筛板塔）有间接蒸汽加热器，同时吹入直接蒸汽，吹苯塔塔顶温度为100～105℃，维持塔底温度为135℃。⑵连续精馏已洗BTX混合馏分，连续地进行精馏。三个苯（精馏塔可为浮阀塔）。三个塔的塔顶温度分别是：苯塔80±0.5℃；甲苯塔110±0.5℃；二甲苯塔89～96℃（水蒸气蒸馏法）。三、酸洗法精制（sheet3）初馏分加工⑴环戊二烯二聚体的生成从初馏分中制取环戊二烯，采用热聚合法，即在温度60～80℃，反