煤經高溫乾餾後獲得的焦炭、高溫焦油、煉焦煤氣及其回收的化工產品。
基本介紹
- 中文名：焦化產品
- 外文名：coal coking product
- 學科：煤炭科學
- 拼音：jiaohua chanpin
焦炭,化學成分,化學性質,物理性質,機械強度,力學性質,高溫焦油,形成,組成和性質,加工,
焦炭
煤料經高溫煉焦得到的可燃固體產物。是質地堅硬、多孔、帶有裂紋、呈銀灰色的塊狀炭質材料。以粘結性煤為主的裝爐煤，在室式焦爐中隔絕空氣加熱到900～1050℃，經過熱解、縮聚、固化和收縮等結焦過程而成為焦炭。
按用途可分為冶金焦、氣化焦和電石用焦。冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱，其中90%以上用於高爐煉鐵的高爐焦。脆性多孔的含炭塊狀材料是焦炭的主要特徵，有時常把半焦、鐵焦和瀝青焦也統稱為焦炭。
化學成分
包括有機成分和無機成分。有機成分是以平面碳網為主體的類石墨化合物; 無機成分是存在於焦炭中的各種無機礦物質，以灰分表示;焦炭的成熟程度常以乾燥無灰基揮發分Vdaf來表征，成熟焦炭的Vdaf為0.7%～1.2%。焦炭水分含量因熄焦方式而異，乾法熄焦時約為0.5%，採用濕法熄焦時，一般為3%～4%。
化學性質
包括焦炭反應性和焦炭抗鹼性。高爐用焦要求焦炭應有較低的反應性。對於大型高爐用焦其反應性指數應小於35%。鑄造焦為用於化鐵爐熔鐵的焦炭。化鐵爐中主要作熱源，在爐內要儘可能不生成CO，因此要求鑄造焦有更低的反應性。
物理性質
焦炭的物理性質包括真相對密度、視相對密度、氣孔率、比熱、導熱性和電阻率等。焦炭真密度，一般為1. 80～1. 95t/m3; 焦炭視密度，一般為0. 6～1. 4t/m，氣孔率35%～55%;焦炭的平均比熱為0.808kJ/ (kg·℃) (100℃時)，或1. 465kJ / (kg·℃) (1000℃);焦炭熱導率為2.64kJ/ (m·h·℃)(常溫)，或691kJ/ (m·h·℃) (900℃)。
機械強度
表征焦炭在運輸和使用過程中抵抗磨損和破碎的能力，包括焦炭落下強度、焦炭轉鼓強度和焦炭熱強度，都是焦炭的主要質量指標。這些指標因測定方法而異。中國主要用米庫姆轉鼓試驗M40和M10來評定焦炭的機械強度。中型高爐以上的高爐用焦，要求M40大於72%～80%，M10大於或等於8%～10%; 鑄造焦對M40要求更高; 鐵合金焦和非冶金焦對焦炭的機械強度要求稍低。
力學性質
包括用材料力學方法測量的抗壓強度、抗拉強度、顯微強度和焦炭的楊氏彈性模量等。這些性質與焦炭氣孔壁強度、氣孔結構以及焦塊中的裂紋直接有關，用以提示焦炭性質與結構間的內在關係。
焦炭的各種性質主要取決於生產焦炭用的裝爐煤性質和備煤、煉焦工藝。目前還沒有任何一個單獨的性質指標可以說明不同用途焦炭的質量，必須用多種性質指標對焦炭進行綜合評定。除了根據生產需要研究提高焦炭質量的途徑以外，各國還常把評定焦炭質量的指標及其試驗方法、預測焦炭強度的方法、擴大焦炭用途以及研製各種專用焦等作為主要研究內容。
高溫焦油
煤炭經高溫乾餾時生成的具有刺激性臭味、呈黑色或黑褐色的粘稠狀液體。密度一般為1. 13～1. 22g/cm3，甲苯不溶物含量通常為3.5%～9%。它是一種煤焦油。煤焦油為煤乾餾過程中產生的黑褐色粘稠產物，按焦化溫度不同，所得焦油分為高溫焦油、中溫焦油和低溫焦油。
形成
裝爐煤在隔絕空氣的炭化室內受熱時析出的揮發分以及部分揮發分在高溫二次熱解反應後，以精煤氣形式進入集氣管及初冷器，一些高沸點的化合物被冷凝、沖洗下來，經過脫除氨水和焦油渣，分離得煤焦油。其產率一般為乾煤質量的3%～4.5%。
組成和性質
高溫焦油是一種高芳香度的碳氫化合物的複雜混合物，絕大部分為帶側鏈或不帶側鏈的多環、稠環化合物和含氧、硫、氮的雜環化合物，並含有少量脂肪烴、環烷烴和不飽和烴。剛回收的焦油中還夾帶有煤塵、焦塵和熱解炭，溶有多種無機鹽和其他雜質與水分。水分往往和油形成穩定的乳化液。煤焦油中許多組分還組成大量多元共沸體系，給蒸餾分離造成很大的困難。高溫焦油含有1萬多種化合物，按化學性質可分為中性的烴類、酸性的酚類和鹼性的吡啶、喹啉類化合物。萘是在焦油中發現的第一個化合物。隨後又相繼發現了蒽、酚、苯胺、喹啉、吡啶、芘和䓛等。到1972年已鑑定出480種化合物，其含量占煤焦油質量的55%。其中中性化合物174種，酸性化合物63種，鹼性化合物13種，其餘為稠環和含氧、硫的雜環化合物。
加工
經混勻後的煤焦油進行脫水、脫渣、脫鹽，然後進行蒸餾。按組分沸點切割成輕油餾分、酚油餾分、萘油餾分、洗油餾分、一蒽油餾分和二蒽油餾分，蒸餾殘渣為煤焦油瀝青。蒸餾操作從最早的間歇式釜式蒸餾發展到連續蒸餾裝置、減壓連續蒸餾、瀝青延遲焦化及萘區域熔融精製等工藝，大大提高了煤焦油的加工水平。
