高温煤焦油加工行业问题分析及对策研究

综述了国内外煤焦油加工行业生产技术现状,分析了中国煤焦油加工行业存在的问题,并提出了相应的对策。建议以提升行业的规模化和专业化程度为目标,并针对煤焦油轻组分利用的薄弱环节进行新技术研发,实现煤沥青加工和轻组分高值化利用。

高温煤焦油的超临界萃取分馏研究

采用正戊烷溶剂,在超临界状态下,于220℃和5MPa^15MPa循序升压条件下,将高温煤焦油萃取分馏为10个液相窄馏分和1个固相沥青产物;切割深度达78.36%,萃余沥青收率为21.64%,明显低于常规蒸馏沥青收率。研究发现,所用高温煤焦油的初馏分萃取收率最高,随着萃取压力的增加,较低压力段一次萃取液相馏分的收率迅速减少;压力达到10 MPa,液相馏分总收率趋于峰值。元素分析和色质联用分析数据表明,随着萃取压力的增加,一次萃取获得窄馏分的碳氢原子比逐渐增加,平均环数和相对分子质量均逐渐增大,萃取馏分逐渐变重。

我国高温煤焦油深加工现状及发展趋势

简要介绍了我国高温煤焦油近年来的生产与消费现状及发展趋势。详述了我国高温煤焦油深加工的生产规模、研发机构和技术现状。对比分析了我国高温煤焦油深加工与世界先进国家之间存在的差距。展望了我国未来高温煤焦油深加工的发展趋势。

毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱分析高温煤焦油中的重油馏分

在原有工作基础上 ,采用毛细管气相色谱 /傅立叶变换红外光谱 -色谱保留指数 ( GC/ FTIR- RI)联合解析技术 ,研究了高温煤焦油重油馏分的化学组成。分别从重油馏分 F7( 30 0～ 330℃ )和 F8( 330～ 360℃ )中分离并鉴定出 70和 61种化合物 ,了解到不同配煤工艺对煤焦油组成与性能的影响 ,从而获得了一些有意义的结果 。

高温煤焦油加氢裂解反应动力学研究

在360℃～400℃,氢气初压1MPa～2.5MPa,5min～40min以及0.5～3剂油比条件下,在自制的间歇式反应器上对高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解的宏观反应动力学进行了研究,建立起三集总宏观反应动力学模型.结果表明,该模型能较好反应高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解行为.在本实验条件下高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解反应时裂化反应的表观压力指数为-0.2111,表观剂油比指数为0.4033,表观活化能为15.765kJ/mol,指前因子为2.722min-1.MPa(0.2111);缩合反应的表观压力指数为-0.2884,表观剂油比指数为-0.4459,表观活化能为30.762kJ/mol,指前因子为18.952min-1.MPa(0.2884);总反应的表观压力指数为0.1609,表观剂油比指数为0.2265,表观活化能为39.049kJ/mol,指前因子为204.226min-1.MPa(-0.1609).

高温煤焦油组成的毛细管气相色谱／傅立叶变换红外光谱研究─—中油馏分的分析

在原有研究工作基础上，采用气相色谱／傅立叶变换红外光浴保留指数（ＧＣ／ＦＴＩＲ－ＲＩ）技术，结合同系物保留指数与沸点的关联式中斜率因子的重要作用，研究了高温煤焦油中油馏分的化学组成。分别从Ｆ＿３、Ｆ＿４、Ｆ＿５、Ｆ＿６中分离并鉴定出４１，５３，６４，６０种化合物，获得了有价值的实验数据和结果，为煤焦油的深度加工与处理提供了重要的理论依据。

高温煤焦油黏温特性的测定与分析

为了解决焦炉荒煤气在换热管道表面结焦后焦油堵塞问题,采用高温高压黏度仪对高温煤焦油的黏度进行了实验研究。获得了黏温特性曲线和回归方程,并与褐煤油煤浆的黏温特性曲线进行了对比分析。结果表明:温度是影响高温煤焦油黏度变化的主要因素,黏度与温度之间呈指数关系;高温煤焦油的黏度随温度的升高而下降,当温度低于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较大,黏度随温度的升高而快速下降,当温度高于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较小,黏度随温度的升高基本保持不变;高温煤焦油与褐煤油煤浆的黏温特性曲线随温度的升高具有相同的变化趋势,但在整个温度范围内高温煤焦油的黏温性质明显优于褐煤油煤浆的黏温性质。

高温煤焦油利用技术研究进展

随着煤化工产业的发展,开发高温煤焦油清洁高效利用的深加工技术成为学术界和工业界关注的重要课题之一。本文介绍了国内外高温煤焦油的利用现状,对高温煤焦油组分分离、加氢改质、制取化学品和制备中间相沥青等研究与开发进展进行了综述,并提出了高温煤焦油“梯级分离-逐级转化”的分质加工技术路线,为煤焦油的清洁高效利用提供了多元化的途径。

兖矿高温煤焦油的分离及GC/MS分析

采用超声辐射及索氏萃取技术,对兖矿高温煤焦油进行连续分级萃取,借助GC/MS对所得萃取物进行表征分析。结果表明:共检测到172种化合物,主要成分为芳烃和杂环化合物。芳香族化合物主要是由1-4环芳烃的组成,其中萘、甲基萘、苊烯、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、三亚苯、苯并二萘嵌苯和苯并芘含量较高。杂环化合物中检测到的含氮化合物远多于含硫化合物,表明兖矿高温煤焦油应该是一种高氮低硫的焦油。并分析了样品中有机物各组分的分布规律,为提高高温煤焦油附加值利用提供了实验依据。

高温煤焦油沥青黏结剂碳化固结作用在炭质型材中的应用与研究进展

高温煤焦油沥青(high temperature coal tar pitch,HTCTP)具有优良的润湿性和黏结性,可用作黏结剂。HTCTP黏结剂能与炭质颗粒物料产生良好的固结作用,因此在不同类型炭质型材的制备中获得广泛的应用与研究,HTCTP高温过程的黏结性能及碳化固结作用效果决定了炭质型材的机械强度和理化性能。本文综述了HTCTP作黏结剂制备炭质型材的一般工艺过程和相关研究进展,梳理了不同应用领域对HTCTP碳化固结作用的共性机制和个性特点,总结了HTCTP的性能影响因素及碳化固结作用机理。通过分析HTCTP不同组分在碳化固结过程中的作用及转化过程,揭示HTCTP碳化固结作用与炭质型材机械强度的关联机制及影响碳化固结强度的关键因素,提出强化HTCTP碳化固结作用的措施,提升HTCTP黏结剂在炭质型材制备中的应用效果。

柱层析法分离高温煤焦油中的轻质组分

煤焦油中的轻质组分主要指1-4环的芳香族化合物,一般被用来分离和提纯精细化学品,实现高附加值利用。对于结构组成复杂性的煤焦油来说,溶剂萃取成为研究煤焦油组成和结构的必要而有效的手段。柱层析技术可以实现化合物的富集与分离,对于化合物的总数超过一万种,但质量分数超过1%的化合物仅有十来种的煤焦油来说,是一种较为理想的选择。建立了溶剂萃取-柱层析分离-现代仪器检测的研究方法,有助于从分子水平上揭示煤焦油化合物的赋存形态,有望成为研究煤焦油的结构和高效清洁利用的有效方法。

高温煤焦油中的固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响

以一种高温煤焦油为原料,添加不同含量的固体颗粒在高压釜中进行临氢热反应,提取反应后的焦炭。通过XRD,XPS,FT-IR,UV-VIS,SEM等手段对固体颗粒和焦炭进行表征分析,考察了固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响。结果表明,添加适量的固体颗粒后,高温煤焦油临氢热反应后的沥青质含量相对较高,生成的次生甲苯不溶物显著降低。固体颗粒的表层含有约为7%的极性含氧基团和1.4%的硫、氮极性基团,对沥青质具有较强的吸附能力。煤焦油中的沥青质在被固体颗粒吸附后,在反应体系中呈现出高分散状态,不容易聚集缩合生焦,生成的悬浮焦的颗粒粒径也相对较小,主要以高分散状态存在于反应体系中,在高压釜底部的沉积焦较少。

高温煤焦油中添加发生炉煤焦油混合加工的初步研究

利用山西吕梁某煤焦油深加工企业生产装置,在不改变现有煤焦油加工工艺流程的基础上,将适量的发生炉煤焦油添加到高温煤焦油原料中进行混合加工。结果表明,通过合理调整工艺操作参数,得到的改质沥青、蒽油等产品的技术质量分析指标基本符合相关标准的要求,为发生炉煤焦油或中低温煤焦油的多元化利用提供了一条新的参考途径。

高温煤焦油工业化现状和深加工方向

介绍了国内外高温煤焦油利用状况和加工工艺的现状。并对高温煤焦油深加工未来的发展方向,以及对如何低耗高效、深加工、规模化生产、强化环保意识等进行了探讨。

基于胶束增强荧光法的高温煤焦油中酚类含量测定研究

基于胶束增强荧光法测定高温煤焦油中酚类含量。取100 m L的煤焦油样品,将样品放入带有温度计的蒸馏烧瓶中,随后再将样品转放到蒸馏仪器转子中经过对蒸馏烧瓶的加热,再用调节弹簧对连接仪器的连接部分进行加紧,防止气体泄漏,随后再将煤焦油进行温度段位划分启动真空装置,观察蒸馏装置中的空余体积,防止样品在蒸馏装置中产生爆沸现象或者起泡现象,经过煤焦油的蒸馏实验可以得到煤焦油中的杂质较多的酚类化合物,测定高温煤焦油中酚类含量。结果表明胶束荧光灯对不同温度阶段的煤焦油酚类测定在实验初始状态下酚类含量呈不同斜率的线性增长,当温度段达到高温状态时,酚类含量的测定曲线逐渐归于平稳状态。基于胶束增强荧光法的高温煤焦油中酚类含量测定方法具备有效性。

高温煤焦油结构组成对浆态床加氢裂化性能的影响

选取一种典型的高温煤焦油A,采用元素分析、~1H NMR、SEM等手段对高温煤焦油A及其加氢产物中高于360℃的馏分进行表征,研究了催化剂的载焦行为,并与一种石油渣油进行对比分析。实验结果表明,高温煤焦油A芳香度高且各组分在数量和相对分子质量上分布连续,有利于沥青质的稳定分散,沥青质含量虽高但较轻质化,生焦倾向小;经加氢裂化后,体系中高于360℃重油收率下降20.1百分点,明显轻质化,是很好的回炼油;催化剂作为载焦中心吸附了生成的焦炭,体系中无壁相焦生成,液相焦产率仅为2.1%。

从高温煤焦油中分离缩合芳香族化合物的基础研究和技术开发

高温煤焦油(High-temperature coal tar,简称HTCT)是以焦煤为主的烟煤在隔绝空气的条件下于1000℃左右热解得到的深褐色黏稠状液体,一般占原料煤质量的5%左右。HTCT的组成极其复杂,主要组分是缩合芳香族化合物,特别是缩合芳烃。缩合芳香族化合物用途广泛,是十分重要的有机化学品。作为纯品,缩合芳香族化合物的价格一般随着芳环缩合程度的增加而剧增;在相同环数的情况下,含杂原子(特别是含多个杂原子)的缩合芳香族化合物的价格远高于缩合芳烃的价格。由于HTCT组成的复杂性,从HTCT中分离出缩合芳香族化合物纯品面临极大的挑战。针对传统分离HTCT工艺存在的能耗大和分离效果差的问题,本研究团队开发了通过逐级萃取、加压梯度柱层析和分步结晶的逐级分离HTCT的技术,较详细地考察了分离过程中涉及的溶质、溶剂和固定相之间的作用力,从HTCT中成功地分离出一系列缩合芳香族化合物纯品;利用该技术,也可从煤的萃取物和热溶物中富集一系列有机化合物,包括缩合芳香族化合物。

高温煤焦/CO_2气化反应的动力学研究

对煤气化随机孔模型的动力学控制区的假设进行了改进,建立了高温煤焦/CO2气化反应碳转化率(X)与反应时间(t)的修正随机孔模型:X=1-exp[-kt(a+bkt+k2t2)],并在950℃～1 400℃气化温度范围内,用修正随机孔模型模拟淮南慢速热解煤焦和淮南快速热解煤焦/CO2气化反应,所得表观活化能范围分别为121.99kJ/mol～153.75kJ/mol和88.57kJ/mol～121.39kJ/mol.结果表明,修正随机孔模型的拟合效果优于随机孔模型和收缩未反应芯模型的拟合效果,能很好地体现煤焦气化反应的动力学特征,且该模型适用于不同煤焦的气化反应模拟.

高温煤焦油中杂环化合物的分析与分离

高温煤焦油中杂环化合物的杂原子主要是氧、氮和硫.选择石油醚、乙酸乙酯依次作为流动相,在硅胶柱层析中对高温煤焦油进行淋洗,通过气相色谱(GC)和气质联用(GC/MS)把淋洗液中的组分按照不同的杂环化合物进行分析和归类.各类含量较高的杂环化合物使用葡聚糖凝胶LH-20作为填料,流动相以无水乙醇/正己烷1∶2体积比混合淋洗,获得杂环化合物纯品.

反吹气相色谱法测定高温煤焦油中萘含量

采用反吹技术,建立了快速分析高温煤焦油原料中萘含量的方法,考察了反吹压力、反吹时间、色谱柱箱温度、溶剂、内标物等因素对分析结果的影响,并建立了内标标准曲线。结果表明,萘与内标物的色谱峰面积比与质量比呈较好的线性关系,线性相关系数R2=0.999 9,萘含量的加标回收率在98.5%~101.1%之间,相对标准偏差小于0.5%,方法具有较好的准确性和重复性,可满足高温煤焦油中萘含量的测定要求。