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煤焦油培训资料
煤焦油培训资料
一、原料产品的理化性质和用途，以及我厂现行的标准。
原料
1、高温煤焦油
⑴、高温煤焦油的性质：
煤焦油是炼焦过程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%在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，密度通常在1.15-1.22g./cm3之间，闪点100℃具有特殊臭味。
成分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，主要有含量大的成分有：
1－甲基萘、2－甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、莹蒽、喹啉、芘等。
⑵、用途：
煤焦油是焦化工业的重要产品之一，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.焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品。
⑶、我厂采用的标准：
煤焦油YB/T5075—93
指标名称
指标
1号
2号
密度ρ20g/cm3
1.15—1.2
1.13—1.22
水分%不大于
4.0
4.0
灰份%不大于
0.13
0.13
甲苯不溶物（无水基）%
3.5—7.0
≤9
粘度E80不大于
4.0
4.2
萘含量（无水基）%不小于
7.0
7.0
产品
2、轻油
⑴、轻油的性质：
无色或微黄色油状液体，有恶臭。
密度（20℃）0.88-0.90g/cm3主要成分：
苯族烃，酚含量小于5％及少量古马隆、茚等不饱和物。
⑵、用途：
用于染料油和化学药剂、化工原料的主要成分。
指标名称
指标
密度（20℃）g/cm3
0.85-0.95
馏程（大气压101325Pa）
≥90
180℃前馏出量%
水分%
≤1.0
注：
水分指标不作质量考核依据，超过部分作计价因素。
⑶、我厂采用的标准：
参照上焦协议标准
3、萘酚油
⑴、性质：
萘酚油是从酚油馏分中提取的和褐色液体.含萘、茚、吡啶、酚类，密度（20℃）（g/cm3）0.98—1.01g/cm3
⑵、用途:
用于生产古马隆、苯甲酸等化工原料、制药、染料油。
⑶、我厂采用的标准：
参照上焦Q/GHBC-19-1998
指标名称
指标
含萘量%
≤10
水分%
≤2.0
注：
水分指标不作质量考核依据，超过部分作计价因素。
4、粗酚
⑴、性质：
羟基（-OH）跟苯环（C6H5-）直接相连的化合物属于酚类。
其中苯酚（C6H5OH）是组成最简单的酚，俗称石炭酸。
⑵、用途：
主要用于生产合成纤维、农药、工程塑料、染料中间体。
⑶、我厂采用的标准:
参照YB/T5079-93
指标名称
指标
馏程（按无水计算）
60
210℃前馏出量（容）%不小于
230℃前馏出量（容）%不小于
75
中性油含量%不大于
1
PH值
5—6
水分%不大于
10
5、工业萘
⑴、性质：
白色或微黄晶体，有强烈的气味，溶于醚、甲醇，无水乙醇氯仿等，常温下能升华，与空气混合能形成爆炸性混合物，属易燃固体，分子式C10H8,分子量128，密度ρ20（固态）1.145g/cm3，沸点218℃，熔点80.2℃，闪点80℃，爆炸极限0.9-5.19%，自然点690℃，折射率1.58218。
⑵、用途：
萘及萘系衍生物是有机化工重要原料之一，萘及萘系产品通常可由煤焦油与石油裂解焦油提取，有工业萘、精萘和甲基萘之分。
萘及萘系产品广泛应用于合成树脂、涂料、医药、农药、轻工、塑料、助剂等行业，可用于制取苯酐、β-萘酚、甲萘胺、H酸、丁腈橡胶、增塑剂、扩散剂、抗凝剂等产品，应当加以充分地利用，使其发挥更大的经济效益。
指标名称
指标
精萘
工业萘
外观
优等品
一等品
合格品
优等品
一等品
合格品
白色粉状、片状结晶
白色略带微黄粉状
微红或片状结晶
白色，允许带微红或微黄粉状、片状结晶
结晶点℃不小于
79.8
79.6
79.3
78.3
78
77.5
不挥发物%不大于
–
0.01
0.02
0.04
0.06
0.08
灰分%不大于
–
0.006
0.008
0.01
0.01
0.02
注:
1、不挥发物按生产厂出厂检验数据为准；
2、工业萘按液体供货时不挥发物指标由供需双方规定。
⑶、我厂采用的标准：
焦化萘GB/T6699-1998
6、洗油
⑴、性质：
棕色油状液体,沸程230-300℃,主要组成物有甲基萘、联苯、吲哚、苊等。
属可燃物品。
⑵、用途：
洗油是一种复杂的混合物，富含喹啉、异喹啉、吲哚、α-甲基萘、β-甲基荼、联苯、二甲基荼、苊、氧芴和芴等宝贵的有机化工原料，主要用于制药、染料。
⑶、我厂采用的标准：
GB/T24217-2009
指标名称
指标
密度（20℃）g/cm3
1.03-1.06
馏程（大气压101325Pa）
≤3
230℃前馏出量%
300℃前馏出量%
≥90
含萘量%
≤15
含酚量%
≤0.5
水分%
≤1.0
注：
水分指标不作质量考核依据，超过部分作计价因素。
7、蒽油
⑴、性质：
（蒽）分子式C14H10，分子量178，绿黄色晶体，熔点217℃，密度1.24g/ml，沸点345℃，不溶于水，溶于乙醇乙醚，遇高温明火可燃。
用于制蒽醌染料，可制合成鞣剂及油漆。
⑵、用途：
主要用于配置碳黑原料油、筑路沥青或燃料油等，也可用于木材防腐和制取蒽醌等。
⑶我厂采用的标准：
引用上焦Q/GHBC-21-1998
指标名称
指标
馏程（大气压101325Pa）
≥60
360℃前馏出量（V/V）%
水分%
≤3.0
用途:
主要作为防腐油、炭黑生产的原料；提取粗蒽、蒽等。
注：
水分指标不作质量考核依据，超过部分作计价因素。
8、中温沥青
⑴、性质：
常温下中温沥青为黑色固体，软化点为80～90℃。
它是由三环以上的芳香族化合物和含氧、含氮、含硫杂环化合物及少量高分子碳素物质组成。
沥青组分的分子量在200～2000之间，最高可达3000。
⑵、用途：
中温沥青用于制油毡、建筑物防水层、高级沥青漆等，也是制取沥青焦或延迟焦及改质沥青的原料。
⑶、我厂采用的标准:
煤沥青GB/T2290-94
指标名称
中温沥青
一级品
二级品
软化点℃
80-90
75-95
甲苯不溶物含量%
15-25
≤25
喹啉不溶物含量%
10
——
ß树脂含量%
——
——
结焦值%
——
——
挥发分%
58—68
55—57
灰分%
≤0.3
≤0.5
水分%
≤5
≤5
9、改质沥青
⑴、性质：
常温下为黑色脆性块状物，有光泽；有臭味，有毒,沸点：
小于470℃，闪点：
204.4℃，相对密度（水=1）：
1.15~1.25。
⑵、用途：
用于制造预培碳阳极糊，高功率电极棒。
⑶、我厂采用的标准:
煤沥青GB/T2290-94
指标名称
改质沥青
一级品
二级品
软化点℃
100-115
100-120
甲苯不溶物含量%
28-34
≥26
喹啉不溶物含量%
8—14
6—15
ß树脂含量%
﹥18
﹥16
结焦值%
﹥54
﹥56
挥发分%
——
——
灰分%
≤0.3
≤0.3
水分%
≤5
≤5
二、化工厂生产工艺及主要生产设备
1、原料的预处理
⑴、均匀化：
生产煤焦油的厂家炼焦的配煤、炼焦温度、炼焦时间等不同，生产的焦油的组分和性质也不一样，首先要对这些焦油进行均匀化处理，使焦油混匀，后续的加工才能稳定进行。
⑵、静置脱水：
一般的焦油均匀完成以后，一部分水是混在焦油内部的，需要进行加热静置24小时使油水分层，再进行脱水来满足生产要求。
⑶、工艺路线：
原料的入厂检验——放入地下卸车槽——送到焦油脱水槽——送到生产用原料槽。
2、焦油蒸馏
⑴、焦油蒸馏生产工艺：
原料焦油经均匀静置脱水后，使含水不大于4%，（在一段泵前加入8-12%Na2CO3溶液脱盐氯化铵硫氰化铵硫酸铵）经一段泵加压后，经焦油蒸汽预热器，焦油与一蒽油换热器，加热至125-135℃后，入一段蒸发器。
一次塔顶蒸出的一次轻油经一段轻油冷凝冷却器，冷凝冷却至30-40℃后，入一次轻油油水分离器，与水分离，一次轻油到回流槽，废水进废水槽，塔底出来的无水焦油经无水焦油泵（二段泵）加压至管式炉辐射段，加热至380-400℃后，入二段蒸发器。
在二段蒸发器塔顶蒸出的混合油汽入馏份塔，在馏份中切取的二蒽油进入二蒽油冷却器，冷却至80-90℃后入二蒽油槽，塔底出来的沥青入沥青冷却器冷却至200-260℃，合格产品进入沥青成型工段。
不合格产品切换入焦油中间槽。
混合油汽入馏份塔，塔顶蒸出的二次轻油经二次轻油冷却器，冷却至50-60℃后入二次轻油油水分离器，与水分离后进入混合轻油收集槽，含酚废水进入酚水槽。
混合轻油收集槽中的轻油一部分经轻油回流泵，送往馏份塔做回流控制塔顶温度110---130℃，多余部分进入轻油槽，塔体中部切取的三混油经三混油冷却器冷却至80-90℃后送往洗涤分解工段。
塔底出来的一蒽油自流入一蒽油换热器与焦油换热，经一蒽油抽出泵，加压至一蒽油冷却器，冷却至80-90℃，进入一蒽油中间槽，自一蒽油中间槽抽出一部分一蒽油经一蒽油回流泵入二段蒸发器调节控制塔顶温度330-345℃，一蒽油槽，二蒽油槽，轻油槽及酚水槽内的一蒽油，二蒽油，轻油及酚水分别经蒽油轻油输送泵，酚水输送泵送往油库。
蒸汽经管式炉对流段加热至400—450℃，供二段蒸发器，馏份塔蒸馏使用。
工艺图见附1
⑵、主要生产设备：
①一、二段蒸发器、馏分塔：
一、二段蒸发器也叫闪蒸蒸发器， 物质的沸点是随压力增大而升高，那么相反压力越低，沸点就越低。
这样在高温高压流体进入闪蒸蒸发器，使其压力降低沸点降低。
这时，流体温度高于该压力下的沸点，流体在闪蒸蒸发器中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
闪蒸蒸发器的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
也就是说，闪蒸是从一个相平衡状态到另一个相平衡状态的过程，在此过程有大量的饱和气体溢出。
馏分塔（塔的介绍放在工业萘蒸馏）：
从进料方式看它是气相进料，从结构来说它是浮阀塔（闪蒸有时并不能达到产品的质量要求，所以在二次蒸发器、馏分塔通入过热汽，来提高沥青和蒽油的质量。
）。
②管式加热炉：
管式加热炉的工作原理，管式加热炉一般由三个主要部分组成：
辐射室、对流室及烟囱，圆筒炉示意图（附图）。
炉底的油气联合燃烧器（火嘴）喷出高达几米的火焰，温度高达800-1000℃、主要以辐射传热的方式，将大部分热量传给辐射室（又叫炉膛）炉管（也叫辐射管）内流动的油品。
烟气沿着辐射室上升到对流室，温度降到500~700℃。
以对流传热的方式继续将部分热量传给对流室炉管内流动着的油品，最后温度降至200~450℃的烟气从烟囱排**气。
油品则先进入对流管再进入辐射管，不断吸收高温烟气传给的热量，逐步升高到所需要的温度。
③换热器：
换热器的种类很多，从结构来分，有混合式、间壁式，间壁式又分为管式和板式（用途有预热器、冷却器、冷凝冷却器），我们用的都是管式换热器。
主要用于流体的热量交换，它们也叫管壳式换热器，当然在特殊用途下还有些特殊的冷却器（汽化器）。
特殊的有沥青汽化冷却器、工业萘汽化器
各冷却器的工作原理及适应条件
列管式（二次轻油）
U形管式（一蒽油）蛇管式（浸没式）
3、洗涤分解
⑴、工艺流程：
洗涤是将三混中的酚通过加碱生成可溶于水的酚盐，从而与不溶于水的萘洗馏份分离，为工业萘提供原料，分离出的中性酚盐，经蒸吹除去其中杂油，获得净酚钠盐，在通过硫酸分解，最终得到含酚≥83％的粗酚。
（附图2）
⑵、洗涤的目的：
脱酚（酚对后续加工的影响）、回收粗酚（蒸吹分解）
⑶、原理：
酚类和碱的反应，蒸吹的目的，粗酚的生成。
⑷、设备：
混合分离器、蒸吹釜塔、分解器。
4、工业萘蒸馏
⑴、工艺流程：
已洗混合份于原料槽加热至85-90℃，静置脱水后，由原料泵送至原料预热器，与工业萘蒸汽换热至200℃左右，进入初馏塔中部。
上部采用酚油经冷凝冷却器，进入油水分离器，酚油回流槽，一部分经酚油回流泵返回初馏塔顶部用做回流，控制塔顶温度，剩余部分则作为产品入成品槽。
初馏塔底萘的洗油，用初馏热油循环泵送入初馏管式炉加热至270—290℃左右，返回初馏塔底部，以热油循环的方式为初馏塔循环供热。
从初馏热油泵出口管分出一部分萘、洗混油，送入精馏塔中部。
塔顶采出含量大于95%的工业萘蒸汽与三混原料换热后入工业萘汽化冷凝冷却器至110±10℃工业萘回流槽，一部分经工业萘回流泵送至精馏塔顶部用做回流，控制塔顶温度，溢流部分入工业萘接受槽，经转鼓结晶机冷却结晶后，包装入库。
精馏塔底部的洗油由精馏热油泵送到精馏管式炉加热至295—320℃回流入精馏塔底部，以热油循环的方式为精馏塔供热。
从精馏热油泵出口分离一部分洗油，作为低萘洗油，经冷凝冷却后入洗油槽。
（工艺附图3）
⑵、设备：
管式加热炉、换热器、蒸馏塔、汽化器、转鼓结晶机。
⑶、塔是化工厂的主要工艺设备之一，它是用来完成混合物分离的设备。
主要包括以下几个部分：
a）塔体：
包括筒体、端盖（主要是椭圆形封头）及联接法兰等；
b）内件：
指塔盘或填料及其支承装置；
c）支座：
支撑塔体的底座，一般为裙式支座，即常说的裙座；
d）附件：
包括人孔、进出料接管，各类仪表接管，液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、外保温等。
⑷、按结构分塔可分为以下两大类：
板式塔：
塔内有一层层相隔一定距离的塔盘，液、气两相就在塔盘上互相接触，进行热和质的传递，然后分开，气相继续上升到上一层塔盘，液体流到下层塔盘上。
根据塔盘形式的不同，板式塔盘又有圆泡帽塔、槽型塔盘塔、S型塔盘塔、浮阀塔、喷射塔、筛板塔等；
填料塔：
塔内充填着各种形式的填料，液体自上往下流，气体自下往上流，在填料表面上进行接触，完成传质传热过程。
填料的形式繁多，有：
拉西环、鲍尔环、波纹填料、鞍型填料、丝网填料等。
⑸、蒸馏塔板在蒸馏过程中主要提供汽、液相良好的接触条件，以便于传热、传质过程的进行。
在蒸馏塔板上表面自上而下流动的轻组分含量较多、温度较低的液体与自下而上流动的温度较高的蒸汽相接触，回流液体的温度升高，其中轻组分被蒸发到汽相中去。
高温的蒸汽被低温的液体所冷却、其中重组分被冷凝下来转到回流液体中去。
从而使回流液体每经过一块塔板其中重组分含量有所上升，而上升蒸汽每经过一块塔板的作用轻组分含量也有所上升，这就是蒸馏塔板或填料的传质过程也叫做提浓效应。
液相的轻组分汽化需要热量――汽化热，这热量是由汽相中重组分冷凝时放出的冷凝热直接提供的。
因此在蒸馏塔板上进行传质过程的同时也进行着热量传递过程。
5、沥青成型、改质沥青
⑴、沥青成型
主要是把液体沥青冷却成固体沥青的过程，主要冷却方式混合冷却法，液体沥青直接放入浸没在水中的沥青链板输送机上冷却成固体沥青，送到堆场。
⑵、改质沥青
1生产工艺：
常压生产时沥青由二次蒸发器经流量计计量后直接进釜反应釜用煤气加热，串联各釜加热温度由工艺决定。
反应釜内部设有刮刀式搅拌机，转速由变频调速控制。
中温沥青在反应釜内进行热聚、分解等复杂的化学反应过程，中温沥青经过反应釜反应后的分解产物和沥青中的轻质组分以闪蒸油气的形式由反应釜顶采出，经过闪蒸油冷凝冷却器冷却后进入闪蒸油中间槽。
改质沥青由串联的最后一个釜上出口排入改质沥青中间槽。
改质沥青中间槽上安装有高温沥青泵，改质沥青用沥青泵加压经沥青汽化冷凝器冷却后送入沥青高置槽，高置槽分为热沥青槽和与链板机配套的沥青冷却槽。
改质沥青经检验合格后可液体热沥青出厂或经链板机水冷却后以固体沥青出厂。
（工艺见附图4）
2主要生产设备：
反应釜、冷却器，反应釜加热炉。
③改质沥青的意义：
煤焦油或煤沥青的成分十分复杂，用甲苯萃取后的甲苯不溶物（即煤沥青中不溶于甲苯的部分）含量，用BI表示；甲苯不溶物再用喹啉萃取后又产生喹啉不溶物，其含量用QI表示；喹啉不溶物相当于α-树脂，主要是炼焦时形成的焦油渣及无机盐等；将甲苯不溶物减去喹啉不溶物即（BI-QI）的组分相当于β-树脂。
β-树脂是不溶于甲苯而溶于喹啉的中分子芳烃聚合物，含碳率高，具有非常好的粘结性组分，是沥青作为电极粘结剂的最重要特征。
以中温沥青为原料进行加热改质处理时，沥青中的芳烃发生热聚合和缩合，产生氢、甲烷和水。
同时，沥青中原有的β-树脂的一部分转化为二次α-树脂，甲苯不溶物的一部分转化为二次β-树脂，这种沥青称为改质沥青。
生产过程中，由于反应温度和反应时间对甲苯不溶物、喹啉不溶物、β-树脂生成的影响敏感程度不一样，所以通过调整反应温度和时间可以适当的调整三种物质的含量，但原生的三种物质起决定性的作用。
三、我国煤焦油加工的发展历史、现状及未来的发展要求。
⑴、我国煤焦油加工的落后局势
我国煤焦油加工工业是随着炼焦工业而发展起来的。
近30年来，由于受到来自石油化工的激烈竞争，以及钢铁工业的制约，其发展比较缓慢且不均衡。
进入90年代中期，因对煤焦油产品如萘、蒽、吡啶、酚类等多环或杂环芳香烃的需求，以及碳素工业对针状焦、中间相沥青的需求，人们对煤焦油加工工业的重要地位又有了新的认识。
煤焦油加工工业作为区域经济发展的重要支柱产业已经形成。
产品结构单一，我国煤焦油加工工业深加工和综合利用能力较差。
目前，在煤焦油加工中，除冶金、化工系统大型煤焦化企业生产萘、酚、沥青、炭黑及少量吡啶、蒽、咔唑外，其大量的杂环和稠环化合物均无回收和综合利用，资源浪费现象严重。
技术陈旧，设备落后，难以形成经济规模在我国煤焦油加工装置中，煤焦油加工技术陈旧，设备落后，难以形成经济规模。
布局不合理，环境污染严重由于历史和现行政策的原因，我国煤焦油加工企业的分布在总体上依然不尽合理，风景保护区、城市城区及相关区域依然有煤焦化企业。
由于生产工艺落后，产品回收及综合加工能力差，致使“三废”排放严重。
产、学、研严重脱离尽管我国拥有一大批从事煤焦化工业的科研、教学机构，但从煤焦油加工企业特别是大型国有企业来看，技术装备水平和产品科技含量均严重低下，科研成果的转化远落后于国外公司。
⑵、我国煤焦油加工工业发展的基础优势有：
产业优势目前我国大型煤焦油加工企业有50家，已形成一定规模的产业基础和存量优势。
特别是大型煤焦化企业，如北京炼焦化学厂、鞍山钢铁公司、上海宝山钢铁公司、攀枝花钢铁公司、马鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司等，已基本完成原始积累，煤焦油年加工能力达300万吨，产量达120万吨，成为我国化学工业发展的重要行业。
科研与人才优势经过多年的发展，我国煤焦油加工工业已形成一支具有较大国内外影响的科研（如中国科学院山西煤炭化学研究所、鞍山焦化耐火材料设计研究院、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心等）、设计（如原化工部第二设计院等）、教学（如华东理工大学、天津大学等）、经济研究（如山西省社会科学院能源经济研究所等）及企业经营管理队伍。
市场优势煤焦油加工产品是冶金、化工、医药、建材、交通、通讯等领域的重要基础原料，在国内外有着广阔的市场前景。
特别是深加工产品清洁燃料（如甲醇、二甲醚）和锂离子电池（如用于手机、笔记本电脑和未来汽车）等，在能源替代转换中更具有重要的战略地位。
成本优势我国的煤、电以及各种设备材料价格低廉，供给方便，大规模发展煤焦油加工工业有着优越的比较成本优势和物资供给条件。
⑶、市场需求及发展前景
随着我国加入世贸组织和结构性调整、企业改制的逐步完成，经济的发展将开始走上持续发展的轨道。
这些都对我国基础工业的发展提出更高的要求，进而对煤焦油加工工业的发展在结构和总量上带来新的发展需求。
对全球煤焦化产品的市场分析表明，国际煤焦化工业市场的结构性调整，包括产品结构、技术结构、企业结构、布局的调整将在所难免，总的趋势是焦炉规模日趋大型化，焦炭质量日益高品位化，环保投资建设比重越来越大，资源综合利用程度越来越高。
就煤焦油化学品而言，由于其具有一定的不可替代性，因此蒽、苊、芘等产品的90％以上仍需从煤焦油中提炼，咔唑、喹啉、噻吩等产品几乎100％仍来自煤焦油产品。
我国针状焦、中间相沥青仍需依赖进口。
随着环保政策的日益严格和石油资源的日益趋紧，甲醇、二甲醚和锂离子电池等洁净新能源替代产品的市场地位将越来越重要。
⑷、发展建议
增强煤焦油加工工业的发展后劲。
现在国内能提取的产品有20几种（如山西宏特最多），而国外能提取的产品有250多种（如德国的吕特格），所以不具有竞争力。
产品的多元化，生产高附加值产品是未来的发展要求。
提高产品质量等级，降低物质消耗，研制开发适合不同地区、经济效益好、环境污染小、煤焦油加工综合利用率高的各种新技术、新工艺、新设备，逐步推广使用机械化、自动化和计算机控制系统等技术是我国煤焦发展的迫切要求。
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