焦油加工考试

一、煤焦油可分为哪几类？高温煤焦油化学组成的特点是什么？

答：按照热解温度的不同可把煤焦油大致分为三类：

低温煤焦油（450~550℃）；中温煤焦油（600~800℃）和高温煤焦油（1000℃）。

煤焦油中主要组分可划分为芳香烃、酚类、杂环氮化合物、杂环硫化合物、杂环氧化合物以及复杂的高分子环状烃。尽管煤焦油中化合物组成复杂，但它们的化学组成有如下特点：

1、主要是芳香族化合物，而且大多数是两个环以上的稠环芳香族化合物，烷烃、烯烃和环烷烃化合物很少；

2、在煤焦油中除了芳香烃外，还有含氧、含氮、含硫的化合物；

3、含氧化合物主要是相应烃的羟基衍生物，即各种酚类具有弱酸性，还有一些中性含氧化合物如古马隆、氧芴等；

4、含氮化合物主要是具弱碱性的吡啶、喹啉及它们的衍生物，还有吡咯类化合物如吲哚、咔唑等，以及少量的胺类和腈类；

5、含硫化合物是噻吩、硫酚、硫杂茚等；

6、煤焦油中相应烃的烷基化合物的数量很少，且随着分子中环数的增加而减少的。

二、煤焦油分离和精制的主要产品及其用途?

答：1、萘：萘为无色单斜晶体，易升华，不溶于水，能溶于醇、醚、三氯甲烷和二硫化碳，是焦油加工的重要产品之一；

2、酚及其同系物：酚为无色结晶，可溶于水、乙醇、冰醋酸及甘油等，呈酸性。酚广泛用于生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、染料中间体及炸药；

3、蒽：蒽为无色片状结晶，不溶于水，能溶于醇、醚、四氯化碳和二硫化碳。目前蒽的主要用途是制取蒽醌系染料及各种油漆；

4、菲：菲为白色带荧光的片状结晶，能升华，不溶于水，微溶于乙醇、乙醚，可溶于醋酸、苯、二硫化碳等。可用于制造人造树脂、植物生长激素、鞣料，还原染料及炭黑等。菲经氢化制得全氢菲，可用于生产喷气飞机燃料。菲氧化成菲醌可作农药；

5、各种油类：焦油蒸馏所得的各种馏分在提取出有关单组分产品后，即得到各种油类产品；

6、沥青：沥青可用于制造建筑用的屋顶涂料，防湿剂、耐火材料黏结剂及用于筑路。

三、我国对煤沥青进行溶剂分离的族组成是什么？画出分析过程流程图。

答：1、甲苯不溶物；2、喹啉不溶物；3、β树脂；4、γ树脂

四、煤焦油的加工前处理包括那些方面?为何要采取这些处理？

答：1、焦油质量均匀化；2、焦油脱水；3、焦油脱盐。

处理原因：

1、本厂生产的焦油和外来的焦油以及杂油按一定比例混合，均匀化。均匀程度一般按含奈量检查，波动不应超过百分之一，不经过均匀化焦油质量波动大；

2、焦油在蒸馏前必须脱水。焦油含水多，会使焦油蒸馏系统的压力显着提高、阻力加大，甚至打乱蒸馏操作制度。焦油中少量水分的存在，会形成焦油和水的乳液，使焦油的加热不均匀。其中水分会被过热而突然沸腾，引起焦油的喷出，因而必须缓慢加热蒸馏，影响蒸馏塔的生产能力；

3、焦油中含有一定浓度的的铵盐，包括挥发铵盐和固定铵盐二种。其中所含的挥发铵盐在最终脱水阶段即被除去，而占绝大部分的固定铵盐仍留在脱水焦油中。当焦油加热到220～250℃时，固定铵盐会分解成氨和游离酸，产生的酸存于焦油中，会严重腐蚀管道和设备，因此必须尽量减少焦油中的固定胺盐，为此焦油在蒸馏前要求采取了脱盐措施。

五、叙述蒸馏时煤焦油的一次气化及一次气化温度。

答：1、脱水后的焦油由二段焦油泵送入管式炉辐射段后，由于辐射段炉管的热负荷强度很大，又有足够的传热面积，焦油可被迅速的加热到制定温度。焦油从进入炉管后，在整个加热过程中所形成的馏分蒸气，一直与焦油液体密切接触。在高温下这些低沸点组分产生很高的蒸气压，汽液二相在较高的压力下达成平衡，炉管内压力很高。当加热到规定温度后，气液混合物从辐射段炉管进入二段蒸发器，此时由于压力急剧下降，焦油馏分蒸气立即一次气化，并与残液分离。

2、一次气化温度：经管式炉加热后的焦油进入二次蒸发器闪蒸时，气液两相达到平衡状态时的温度。

六、简述工业萘生产工艺。

答：一般分为三个阶段，即原料的预处理，初馏和精馏。

原料的预处理：将含萘馏份在馏份洗涤工段中用碱液或酸液进行化学洗涤处理，脱除原料中的酚类或吡啶类（提取吡啶碱时）化合物，经化学处理后的馏份称为已洗萘油馏份。已洗萘油馏份进入初馏装置进行精馏。初馏塔残油是富集萘及沸点比萘高的组分，如硫杂茚、二甲酚、喹啉、β-甲基萘、二甲苯萘、苊、氧芴、芴等化合物。初馏残油作为精馏阶段原料，在萘精馏段，采出工业萘产品，并将比萘重的组分作为精馏残油产品，称为低萘洗油。

七、工业萘生产操作的评价指标。

答：在工业萘生产过程中，为了对精馏操作的好坏和工艺设计的优劣作出评价，而采用萘精制率指标和萘提取率指标，及洗油质量等指标。

八、硫酸净化法精萘生产工艺流程、缺点及改进方法。

答：硫酸法精萘生产过程包括熔融、洗涤、精馏和结晶这四个主要过程。

萘熔融：将原料萘块或液体工业萘在温度不低于80℃条件下装入熔萘槽，用间接蒸汽加热熔化并维温100～110℃。固体萘块熔化时间6～7小时，用水蒸汽将熔融萘压入洗涤器中；

洗涤净化：洗涤净化包括原料萘脱水、酸洗、水洗、碱中和、水洗净等五个工序。经过洗涤净化后，萘中不饱和化合物、硫化物、酚类和吡啶碱基本清除。绝大部分的硫茚磺化成磺酸硫茚。在水洗时被水解而转入洗涤水中。此时，萘的结晶点在79.4℃以上，相当于萘含量为99.2%。洗涤过程中萘损失量达4～5%。

萘的精馏：洗涤萘中尚含有少量相对萘来说高沸点化合物和低沸点化合物。通过精馏进一步除去这些杂质，使精萘质量进一步提高；

萘的结晶：精萘结晶工艺和工业萘结晶方式相同，采用转鼓结晶机将液态精萘制成片状结晶包装入库。

缺点及改进方法：

用硫酸净化法精制精萘方法主要缺点是：选择性差，当硫茚与硫酸发生磺化时，萘也同样发生磺化。在同样的反应条件下，使1分硫茚发生磺化，有6分萘发生磺化，因此萘的损失大。特别对于含硫量较高的萘原料。采用硫酸法时，其缺点更加明显。解决的方法是采用选择性更高的萘净化方法或完善现有的硫酸净化方法。而利用特殊的添加剂方法是对硫酸法的很好的改进和完善。这种方法是甲醛净化法，和不饱和化合物添加剂硫酸法。

九、区域熔融法生产精萘工艺原理。

答：与萘伴生物中的硫茚、吲哚、甲基萘、酚、茚、异喹啉、喹啉等，都能与萘形成共沸系混合物。特别是硫茚与萘形成萘－硫茚系是难分离的，它们形成固液体。其它伴生物与萘形成共晶体。在结晶分离过程中，它们与萘是建立在固相与液相之间的平衡关系上。因此，仅仅通过一段简单的结晶过程，不可能从粗萘中分离出不含有与萘形成固液体化合物的萘。为了分离这些混合物，需要多次结晶分离过程。

除了萘与杂质在固相和液相中建立的平衡关系外，还由于晶体通过不同方式对母液的吸附作用。即晶体表面形成一层母液膜，以吸附层形式保存在晶体表面，即使精萘晶体能最精细地分离之后，由于吸附力作用，也存在吸附层；此外，杂质通过晶体内部的气孔和孔腔，属于夹杂物存在晶体内，很难除去，还有由于