1.煤焦油種類
煤焦油是煤在干餾和汽化過(guò)程中獲得的液體產(chǎn)品。根據(jù)干餾溫度和方法的不同可得到以下幾種焦油:低溫(450~650℃)干餾焦油、低溫和中溫(600~800℃)發(fā)生爐焦油、中溫(900~1000℃)立式爐焦油、高溫(1000℃以上)煉焦焦油。
不同的焦油在組成上有很大差異,中溫、低溫焦油含酚高。在煤焦油加工利用方面,除了一些專門加工低、中溫焦油用來(lái)生產(chǎn)甲酚等產(chǎn)品的焦油加工廠,絕大多數(shù)的焦油加工廠只加工高溫煤焦油。高溫煤焦油主要是由芳香烴組成的復(fù)雜混合物,炭素工業(yè)用煤瀝青一般均由高溫煤焦油加工而獲得,用量最大的是粘結(jié)劑瀝青。
2.高溫煤焦油資源及利用
最有代表性、產(chǎn)量最大,用途最廣的是高溫煤焦油,下面討論的煤焦油均指高溫煤焦油。
煤焦油是煉焦的副產(chǎn)品,其產(chǎn)量與焦炭產(chǎn)量密切相聯(lián)。我國(guó)焦炭產(chǎn)量快速增長(zhǎng),2005年總產(chǎn)量達(dá)到23281萬(wàn)噸,其中機(jī)焦?fàn)t生產(chǎn)焦炭已超過(guò)20000萬(wàn)噸,不能回收煤焦油的土焦、改良焦等落后煉焦工藝產(chǎn)焦炭仍高達(dá)3000萬(wàn)噸左右,煤焦油產(chǎn)量約800萬(wàn)噸左右。隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,推行循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的綜合利用,我國(guó)將徹底淘汰落后煉焦工藝,預(yù)計(jì)2010年我國(guó)煤焦油產(chǎn)量將超過(guò)1000萬(wàn)噸。煤焦油產(chǎn)量的增加,帶動(dòng)了煤焦油工業(yè)。
并不是所有煤焦油都用來(lái)加工,在以下幾個(gè)方面被直接消耗掉了。
(1)2005年全國(guó)炭黑產(chǎn)量約160萬(wàn)噸,有相當(dāng)數(shù)量的煤焦油被作為炭黑原料。
(2)由于石油及其產(chǎn)品價(jià)格居高不下,煤系燃料油作為石油重油的替代品需求量增長(zhǎng)迅猛,有的地區(qū)和企業(yè)煤焦油不進(jìn)行加工,直接用來(lái)調(diào)配燃料油。
(3)另一個(gè)方面是煤焦油出口,2005年我國(guó)出口煤焦油23.54萬(wàn)噸。
受以上因素影響,我國(guó)煤焦油加工量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤焦油的產(chǎn)量,煤瀝青是煤焦油加工的大宗產(chǎn)品,其產(chǎn)量也受到影響。
瀝青市場(chǎng)緊張的原因主要是價(jià)格問(wèn)題,如果價(jià)格臺(tái)理,焦油加工企業(yè)可以調(diào)整產(chǎn)品路線,多產(chǎn)瀝青,從數(shù)量上完全可以滿足市場(chǎng)需求 。
黏結(jié)劑瀝青(pitch for binder)是指能將炭制骨料及粉料粘結(jié)到一起、混捏后形成可塑性糊料的瀝青。這種可塑性糊料在適當(dāng)溫度下易于成型制得生坯,黏結(jié)劑瀝青焙燒后殘留較多的焦炭并將炭質(zhì)骨料及粉料結(jié)合成焙燒電極 。
1.煤焦油蒸餾與中溫瀝青
中溫瀝青是煤焦油蒸餾的殘余物,在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間,我國(guó)石墨電極生產(chǎn)是用中溫瀝青作為粘結(jié)劑的,仍然以中溫瀝青為主。從粘結(jié)劑的立場(chǎng)考慮,研究煤焦油蒸餾對(duì)中溫瀝青性能的影響是很有意義的。
2.煤焦油蒸餾前的準(zhǔn)備
(1)焦油質(zhì)量的均合
對(duì)于焦油加工廠來(lái)說(shuō),焦油最重要的性質(zhì)是喹啉不溶物(QI)、水和灰分含量,因?yàn)樗鼈儠?huì)影響焦油蒸餾操作穩(wěn)定和蒸餾殘液瀝青的質(zhì)量。
所有的焦油加工廠都不會(huì)加工一座焦?fàn)t(或一個(gè)焦化廠)產(chǎn)的焦油,不同來(lái)源的焦油在組成、比重、QI、水和灰分等方面均有較大差別。焦油QI含量波動(dòng)大于1.5%,中溫瀝青QI含量波動(dòng)在3%左右,對(duì)其應(yīng)用和改質(zhì)瀝青生產(chǎn)會(huì)帶來(lái)不利影響。焦油在加工前進(jìn)行均質(zhì),是非常有意義的。
(2)焦油的脫水、脫渣
焦油在蒸餾前必須除去水分和所含的鹽類,因?yàn)樗鼈儗?duì)焦油蒸餾過(guò)程及產(chǎn)品的質(zhì)量是有害的。
焦油中含有大量水時(shí),灰分會(huì)增加。當(dāng)焦油的水分達(dá)4%時(shí),灰分波動(dòng)于0.08~0.09之間,當(dāng)含大量的水量,灰分可增加到0.12~0.14%,這使焦油不適合用于制取電極用粘結(jié)劑瀝青。
焦油中的鹽類不出去,會(huì)腐蝕蒸餾設(shè)備,焦油脫鹽是在焦油最終脫水之前加入8~12%的碳酸鈉溶液。加入的鈉在焦油蒸餾時(shí)完全殘留在瀝青中變成灰分,若除去0.1克/公斤焦油中的固定銨鹽,瀝青灰分約增加0.08%。瀝青中的鈉離子對(duì)炭素制品生產(chǎn)是不利的。
(3)煤焦油中含有少量的機(jī)械雜質(zhì),來(lái)源于煤煉焦時(shí)碳化室的耐火材料、煤粉、焦粒等。這部分機(jī)械雜質(zhì)在焦油蒸餾時(shí)全部殘留的瀝青里,這部分固體物質(zhì)在瀝青的組成中以QI形式存在,并稱為攜帶QI,對(duì)煤瀝青的應(yīng)用是不利的。
3.間歇式焦油蒸餾
焦油間歇蒸餾有常壓蒸餾和減壓蒸餾兩種流程,為裝料、加熱、分餾和排放瀝青等操作依次周期性進(jìn)行的蒸餾過(guò)程。
間歇蒸餾由于物料保溫時(shí)間長(zhǎng),生產(chǎn)的中溫瀝青樹脂含量高,瀝青產(chǎn)率也高,可達(dá)60%。問(wèn)歇蒸餾結(jié)束后,可對(duì)蒸餾殘液(中溫瀝青)繼續(xù)進(jìn)行加熱處理,直接得到軟化點(diǎn)為100~115℃的改質(zhì)瀝青。
間歇焦油蒸餾一般不進(jìn)行脫鹽操作,瀝青中鈉離子含量明顯降低。但是各周期所生產(chǎn)的中溫瀝青軟化點(diǎn)波動(dòng)范圍相對(duì)大一些。由于間歇蒸餾存在各餾分質(zhì)量不易控制、主要化工產(chǎn)品收率低、能耗高、加工能力低等缺點(diǎn),限制發(fā)展。
4.連續(xù)式焦油蒸餾
連續(xù)式焦油蒸餾工藝流程有多種,國(guó)內(nèi)外差異較大,不同工藝流程得到的煤瀝青質(zhì)量也存在一定差異。
(1)國(guó)內(nèi)連續(xù)式焦油蒸餾工藝也有多種方式,區(qū)別主要在于化工產(chǎn)品的提取和分離上,中溫瀝青的生產(chǎn)基本相同。
經(jīng)靜止脫水后的焦油,用一段泵送至管式加熱爐對(duì)流段(或?qū)S媒褂图訜崞?,在泵前加入8~12%的碳酸鈉溶液進(jìn)行脫鹽,至此,焦油被加熱到120~130℃進(jìn)入一次蒸發(fā)器進(jìn)行最終脫水,塔頂蒸出的100~110℃輕油和水經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離。塔底脫水后的焦油流入無(wú)水焦油槽,由二段泵送至管式加熱爐的輻射段加熱至380~400℃后進(jìn)入二次蒸發(fā)器,塔底排出中溫瀝青,其余組分進(jìn)入下道工序提取后種化工產(chǎn)品。
這種工藝制取的中溫瀝青與間歇式蒸餾相比,由于在高溫下停留時(shí)間短(約15分鐘),其甲苯不溶物含量低;由于最終脫水前加入碳酸鈉脫鹽,不同程度含有鈉離子。其優(yōu)點(diǎn)是軟化點(diǎn)容易控制(可以控制在5℃范圍內(nèi)),為改質(zhì)瀝青生產(chǎn)的穩(wěn)定打下了基礎(chǔ),是國(guó)內(nèi)普遍采用的一種工藝。
(2)國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家連續(xù)蒸餾流程比較完善,主要在節(jié)能、環(huán)保方面不斷改進(jìn)。
有以下幾種流程對(duì)瀝青質(zhì)量起到了改進(jìn)作用。
a、逐漸加熱焦油的連續(xù)蒸餾,采用這種工藝的主要有呂特式焦油連續(xù)蒸餾和考伯斯式焦油連續(xù)蒸餾。
b、帶瀝青循環(huán)的焦油蒸餾,這種焦油蒸餾工藝在美國(guó)、法國(guó)和英國(guó)都有裝置在運(yùn)行。
c、煤焦油的改質(zhì)處理生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青,典型的方法是切里-特(CHERRY--T流程)法。這幾種焦油蒸餾方法除具節(jié)能等特點(diǎn)外,還具有瀝青在較高溫度下保溫時(shí)間長(zhǎng),能生產(chǎn)B-樹脂含量高的粘結(jié)劑瀝青。以CHERRY--T法為例,焦油在0.9Mpa壓力400℃溫度下保溫5h,使不穩(wěn)定組分發(fā)生聚合可以得到B-樹脂含量24%左右的優(yōu)質(zhì)粘結(jié)劑瀝青。
d、切取瀝青后加堿工藝,法國(guó)IRH公司焦油蒸餾技術(shù)。這種工藝是加堿脫鹽在切取瀝青以后進(jìn)行,因此瀝青不會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中增加鈉離子,有利于提高瀝青的質(zhì)量 。
常見的方法:1、靜置加熱,使焦油與水分離。2、機(jī)械動(dòng)力脫水,即使用離心脫水的方式,或向焦油內(nèi)部鼓風(fēng),爆氣脫水等。3、購(gòu)買焦油脫水劑實(shí)現(xiàn)焦油脫水。焦油脫水劑相應(yīng)增加外購(gòu)藥劑成本;機(jī)械動(dòng)力脫水需要相應(yīng)設(shè)備...
煤焦油、瀝青煙都是因高溫散發(fā)出的油煙 ,科學(xué)證明這些煙塵具有高度致癌物??梢哉T發(fā)多種癌癥??茖W(xué)選擇防護(hù)口罩,才能有效避免油煙、油霧,煤焦油、瀝青煙等傷害。按照下列方式,選擇防油煙口罩,可有有效防范瀝青...
中溫煤焦油瀝青指標(biāo)是:1密度(g/cm³)1.03-1.042 粘度(mm/s)30-40 3灰分(%)≤0.14 閉點(diǎn)(閉口℃)≥1305 凝點(diǎn)℃≤156 熱值(大卡)86...
1.控制鈉離子在瀝青中的含量
煤瀝青中鈉離子主要來(lái)源于煤焦油蒸餾加入的碳酸鈉,焦油蒸餾加堿量與焦油中固定銨鹽含量成正比,而焦油中固定銨鹽含量隨焦油中水分增加而增加。主要有以下幾種控制方法。
(1)焦油蒸餾前靜置脫水時(shí),采用藥劑脫水工藝,降低進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)焦油的水含量,降低焦油固定銨鹽含量,同時(shí)也減少了碳酸鈉的加入量。
(2)蒸餾前,焦油用超級(jí)離心機(jī)進(jìn)行脫水、脫渣處理,可降低焦油進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)中的含水量。
(3)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),山西焦化廠引進(jìn)法國(guó)焦油蒸餾工藝,加堿是在焦油蒸餾切取瀝青以后進(jìn)行的。
2.控制粘結(jié)劑瀝青的機(jī)械雜質(zhì)
瀝青中機(jī)械雜質(zhì)對(duì)炭素制品的生產(chǎn)不利。國(guó)家對(duì)環(huán)境的需求越來(lái)越嚴(yán)格,各煉焦廠采用無(wú)煙裝煤,使一部分煤塵、焦粉混入煤焦油,如果焦油蒸餾前不除去,將進(jìn)入瀝青當(dāng)中。就煤瀝青質(zhì)量指標(biāo)和檢驗(yàn)方法來(lái)看,瀝青中的QI中包括機(jī)械雜質(zhì),具體數(shù)值體現(xiàn)不出來(lái)。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家煤焦油蒸餾前普遍采用超級(jí)離心機(jī)進(jìn)行脫渣,除去焦油中的機(jī)械雜質(zhì)。我國(guó)已有多家焦油加工廠采用了這種脫渣技術(shù),并在國(guó)內(nèi)逐漸推廣應(yīng)用,焦油進(jìn)行脫渣處理后,明顯減少了煤瀝青中得機(jī)械雜質(zhì),使其內(nèi)在質(zhì)量明顯提高。
3.開發(fā)新產(chǎn)品提高瀝青的內(nèi)在質(zhì)量
隨著炭索生產(chǎn)技術(shù)裝備水平的提高,炭素制品質(zhì)量的提高和種類的增加,對(duì)煤瀝青的質(zhì)量提出了更高的要求。煤瀝青的出口,也要求生產(chǎn)高質(zhì)量的粘結(jié)劑瀝青。煤瀝青生產(chǎn)企業(yè)在瀝青產(chǎn)品的開發(fā),質(zhì)量指標(biāo)的完善等方面做了很多工作。
(1)滿足用戶需要,開發(fā)特種瀝青。
我國(guó)石墨電極生產(chǎn)廠家很多,各廠技術(shù)裝備水平差距很大,對(duì)粘結(jié)劑瀝青的要求不同。針對(duì)這種市場(chǎng)需求,相繼開發(fā)了特種中溫瀝青和特種瀝青等。
(2)煤瀝青的指標(biāo)不斷完善。
炭素制品性能的不斷提高,要求粘結(jié)劑瀝青質(zhì)量不斷完善,對(duì)粘結(jié)劑瀝青的粘度、蒸餾程等指標(biāo)提出要求。煤瀝青生產(chǎn)企業(yè)在工藝控制上積極去改善粘結(jié)劑的這些性能,并完善化驗(yàn)手段,煤瀝青的內(nèi)在質(zhì)量不斷提高 。
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采用交聯(lián)合成法,以煤焦油為原料,多聚甲醛為交聯(lián)劑,在酸性催化劑對(duì)甲苯磺酸的作用下制備煤焦油瀝青樹脂。采用正交試驗(yàn)法研究了交聯(lián)劑量、催化劑量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)合成煤焦油瀝青樹脂的影響。結(jié)果表明,增加交聯(lián)劑量和催化劑量可以起到降低反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時(shí)間的效果;煤焦油瀝青樹脂的軟化點(diǎn)、結(jié)焦值和黏結(jié)強(qiáng)度等指標(biāo)均隨反應(yīng)溫度升高和反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而明顯增加。
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評(píng)分: 4.7
煤瀝青及煤焦油改質(zhì)瀝青綜述 王 東 (山西宏特煤化工有限公司浸漬劑瀝青裝置 , 山西 交城 030500) 摘 要 :介紹了煤瀝青的性能 、用途以及有廣泛用途的煤焦油改質(zhì)瀝青的優(yōu)異特性 ,改質(zhì)機(jī)理和生產(chǎn)工藝 ;分析了目前國(guó)內(nèi)煤 焦油改質(zhì)瀝青工藝存在的問(wèn)題 ,并就這些問(wèn)題提出了改進(jìn)措施 。 關(guān)鍵詞 :煤瀝青 ;煤焦油瀝青 ;改質(zhì) An O verv iew of Coa l Tar Ba sed P itch and M od if ied Coa l Tar P itch WANG D ong (The Plant of Imp regnant Pitch, Shanxi Hongte Coal Chem ical Co. , L td. , Shanxi Jiaocheng030500, China) Abstract: Theperformance and usageof co
改質(zhì)瀝青用于電解鋁行業(yè)生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極塊,制造高功率電極棒,也可作為電極黏結(jié)劑。
編織袋裝、散裝 。