绪论第一章1/36
绪论第一节炼焦化学产品概述第二节炼焦化学产品生成与组成和产率第三节回收与加工化学产品方法及经典流程2/36
第一节炼焦化学产品概述
一、炼焦化学炼焦化学是研究以煤为原料，经高温干馏取得焦炭和荒煤气，并用经济合理方法将荒煤气分离和精制成化学产品技术和工艺原理学科。以煤为原料，经过高温干馏生产焦炭，同时取得煤气、煤焦油、并回收其它化工产品工业是炼焦化学工业。生产和经营炼焦化学产品单位是炼焦化学工厂。在中国钢铁联合企业能耗中，焦炭和焦炉煤气提供能源占60%以上，所以大部分焦化厂设在钢铁联合企业中，是钢铁联合企业主要组成部分，另有一部分是设在民用煤气或化工部门。3/36
第一节炼焦化学产品概述二、炼焦化学产品煤是一个结构复杂由很多苯环缩合起来多环结构物质，煤中价键以碳原子结合为主，氢、氧、氮、硫等原子镶嵌在苯环之间。在加热时能黏结成块煤种，通常称之为炼焦煤。炼焦煤于炼焦炉内在隔绝空气高温加热条件下，煤质发生一系列改变，除生成固态焦炭外，还裂解生成挥发性产物简称为荒煤气。荒煤气中含有许多各种化合物，包含常温下气态物质如氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1～C6直链烃类和氢等裂解成焦炉煤气主要成份。三、回收炼焦化学产品目标和意义4/36
第一节炼焦化学产品概述表1-1国内生产主要炼焦化学产品5/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率煤料在焦炉炭化室内进行高温干馏时，煤质发生了一系列物理化学改变。装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中二氧化碳、甲烷等气体；随温度升高至250~300℃，煤大分子端部含氧化合物开始分解，生成二氧化碳、水和酚类，这些酚主要是高级酚；至约500℃时，煤大分子芳香族稠环化合物侧链断裂和分解，产生气体和液体，煤质软化熔融，形成气、固、液三相共存黏稠状胶质体、并生成脂肪烃，同时释放出氢。6/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率在600℃前从胶质层析出和部分从半焦中析出蒸汽和气体称为首次分解产物，主要含有甲烷，二氧化碳、—氧化碳、化合水及初焦油，氢含量很低。初焦油主要族组成大致以下，%链烷烃(脂肪烃)烯烃芳烃酸性物质盐基类树脂状物质其它8.02.858.912.11.814.42初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯，甲基萘、甲基联苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少许三甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5至C32化合物，盐基类主要是二甲基吡啶、甲苯胺等。7/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率炼焦过程析出首次分解产物，在炭化室内流动路径如右图1所表示，约85%产物是经过赤热半焦及焦炭层和沿温度为1000℃左右炉墙抵达炭化室顶部空间，其余约25％产物则经过温度普通不超出400℃，处于两侧胶质层之间煤料层逸出。8/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率经过赤热焦炭和沿炭化室炉墙向上流动气体和蒸汽，因受高温而发生环烷烃和烷烃芳构化过程(生成芳香烃)并析出氢气，从而生成二次热裂解产物。这是一个不可逆反应过程，由此生成化合物在炭化室顶部空间就不再发生改变,与此相反，由煤饼中心经过挥发性产物，在炭化室顶部空间才因受高温发生芳构化过程，所以,炭化室顶部空间温度含有特殊意义。此温度在炭化过程大部分时间里800℃左右。大量芳烃是在700—800℃范围内生成。使首次分解产物受高温作用，深入热分解，称为二次裂解。9/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率当发生二次热裂解时，碳氢化合物分子结构会发生以下几个改变：(a)C-C键断裂引发结构缩小反应。C-C键断裂所需能量较低，先于C-H键断裂。烷烃C-C键在焦炭催化作用下，约在350℃时断裂。在此反应中，较高分子碳氢化合物裂解为低分子产物和形成较小自由基。比如CH3—CH2—CH=CH2CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—(CH2)9—CH3CH3—CH2(CH2)8—CH3烷烃裂解时，除可生成份子较小烷烃外，还可生成二烯烃或两个烯烃分子。10/36
第二节炼焦化学产品生成与组成和产率(b)C-H键裂解