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多联产系统煤热解焦油析出特性及焦油深加工利用试验研究

作　者: 周春光
导　师: 倪明江；王树荣
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 煤气化热解煤焦油酚加氢精制废水
分类号: TQ546
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

煤部分气化技术是煤洁净煤技术的重要研究方向之一,对我国煤炭资源的高效利用有重要意义。浙江大学开发的循环流化床煤部分气化多联产技术实现了热、电、焦油和煤气的多联产,具有很广泛的应用前景。本文主要研究多联产系统中焦油析出特性和煤焦油的深加工利用。本文在1MW热电气焦油多联产试验装置上研究热解温度、煤种对焦油产率和焦油基本特性以及焦油的成分含量的影响,结果表明,煤样的挥发份含量对焦油的产率有一定的影响,挥发份越高,其焦油产率越高。温度对焦油产率的影响较大,随着温度升高,焦油产率是先升高后降低的过程。通过GC-MS分析发现,不同于萘类、菲类等芳香重质组分,苯类、酚类和直链的烷烃类更容易在低温条件下析出。在温度较低和较高时,焦油中轻质组分含量比例较大,说明温度较高时,焦油组分趋于向低沸点和高沸点两侧范围集中分布。此外,煤中的氧含量也对焦油酚类含量有明显的影响。在此基础上,论文对12MW热电气焦油多联产系统生产的焦油进行了大量试验研究。结果表明,随温度的升高,急冷塔焦油的灰分含量、碳氢比、软化点、黏度和沥青质含量增大。针对初期制得的重质焦油,本文分别采用机械脱水、过滤和添加添加剂的方式以解决焦油的高含水率、高灰分含量和高黏度所带来的应用上的制约。为了对焦油进行深加工利用,文中用常减压蒸馏仪器对焦油进行切割,并用层析、GC-MS、FT-IR等方法对焦油不同温度段的馏分进行分析,发现焦油170℃～230℃有较高的含酚率,且焦油馏分中含有一定比例的硫化物、氮化物和烯烃。文中并进一步开展了焦油馏分的碱法提酚和加氢精制研究。为了提高本工艺的环境友好性,文中最后开展含酚废水处理的相关研究。以乙酸丁酯为萃取剂,经过多级萃取,可以将废水中的挥发酚含量降到国标要求的排放标准以内。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-8
ABSTRACT  8-12
1. 绪论  12-23
  1.1 我国煤炭利用现状  12
  1.2 煤多联产技术  12-14
  1.3 煤焦油的定义和性质  14-16
  1.4 煤焦油的应用现状和前景  16-19
    1.4.1 煤焦油整体作为燃料油  17
    1.4.2 焦油中有价值物质的提取  17-18
    1.4.3 煤焦油加氢精制和加氢裂化  18-19
    1.4.4 沥青的利用  19
  1.5 煤焦油应用的制约因素  19-21
    1.5.1 煤焦油的高灰分含量  19-20
    1.5.2 煤焦油的高黏度  20
    1.5.3 煤焦油高含水量  20-21
    1.5.4 高的多环芳烃  21
    1.5.5 高的含硫量  21
    1.5.6 高的含氮量  21
  1.6 本文的研究内容与意义  21-23
2. 1MW多联产系统煤焦油析出特性研究  23-36
  2.1 引言  23
  2.2 热电气焦油多联产试验台介绍  23-24
  2.3 焦油取样分析  24-26
    2.3.1 焦油取样系统  24-25
    2.3.2 焦油的取样过程  25
    2.3.3 焦油重度分析法  25-26
    2.3.4 焦油组分GC-MS分析  26
  2.4 试验工况  26-28
  2.5 结果分析  28-34
    2.5.1 煤种和温度对焦油产率的影响  28-29
    2.5.2 温度对焦油成分的影响  29-31
    2.5.3 热解温度对焦油各组分的影响  31-32
    2.5.4 热解温度对焦油中烷烃类组分的影响  32
    2.5.5 热解温度对焦油中酚类的影响  32-33
    2.5.6 热解温度对焦油中苯类、萘类的影响  33-34
    2.5.7 煤种对焦油成分的影响  34
  2.6 本章小结  34-36
3. 12MW热电气焦油多联产系统焦油特性分析和焦油初加工研究  36-50
  3.1 12MW热电气焦油多联产系统  36
  3.2 煤气净化系统  36-37
  3.3 试验工况  37-38
  3.4 焦油特性分析  38-42
    3.4.1 焦油产率  38-39
    3.4.2 焦油的密度  39
    3.4.3 煤焦油的元素分析和工业分析  39-40
    3.4.4 煤焦油层析试验  40
    3.4.5 焦油软化点的测量  40-41
    3.4.6 焦油黏度的测量  41-42
  3.5 煤焦油的预处理研究  42-49
    3.5.1 热解焦油的脱水处理  42-43
    3.5.2 热解焦油的过滤处理  43-44
    3.5.3 灰分和甲苯不溶物对焦油黏度的影响  44-45
    3.5.4 添加剂对热解焦油的流动性的影响  45-49
  3.6 本章小结与讨论  49-50
4. 焦油蒸馏试验和成分分析研究  50-61
  4.1 概述  50
  4.2 热解焦油的蒸馏试验  50-52
    4.2.1 实沸点蒸馏的意义  50-51
    4.2.2 蒸馏装置及使用方法  51
    4.2.3 蒸馏试验方案确定  51-52
    4.2.4 热解油蒸馏特性分析  52
  4.3 馏分热解焦油的组分分析  52-60
    4.3.1 红外光谱官能团分析  52-55
    4.3.2 焦油中不同组分的分析  55-57
    4.3.3 不同馏分的化学组成分析  57-60
  4.4 焦油馏分的整体综合利用  60-61
5. 焦油馏分油提酚和初加氢精制试验研究  61-75
  5.1 概述  61
  5.2 焦油提酚的研究  61-68
    5.2.1 焦油提酚的意义  61
    5.2.2 焦油提酚的主要工艺  61-62
    5.2.3 焦油碱法提酚结果比较  62-66
    5.2.4 焦油馏分中的碱性组分和中性组分  66-68
  5.3 焦油加氢研究  68-73
    5.3.1 加氢精制意义  68
    5.3.2 加氢精制的反应机理  68-69
    5.3.3 加氢精制试验台介绍和影响因素  69-70
    5.3.4 试验步骤  70-71
    5.3.5 硫氮含量分析方法  71-72
    5.3.6 170℃～230℃馏分热解油加氢精制硫氮脱除特性分析  72-73
  5.4 本章小结  73-75
6. 多联产工艺的废水处理  75-85
  6.1 废水处理的意义  75
  6.2 含酚废水处理的主要工艺  75
  6.3 废水分析  75-77
  6.4 废水中酚的萃取  77-78
    6.4.1 废水中酚的萃取原理  77
    6.4.2 萃取剂的选择  77
    6.4.3 废水的萃取过程  77-78
  6.5 结果分析  78-84
    6.5.1 萃取条件的影响  78-79
    6.5.2 萃取级数和萃取剂与水体积比率的确定  79-83
    6.5.3 萃余液中乙酸丁酯的回收  83-84
  6.6 本章小结  84-85
7. 全文总结与展望  85-87
  7.1 全文总结  85-86
  7.2 本文创新点  86
  7.3 研究展望和建议  86-87
参考文献  87-91
附录  91-95
作者攻读硕士学位期间发表的论文目录  95

多联产系统煤热解焦油析出特性及焦油深加工利用试验研究

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