维普资讯 http://www.cqvip.com 第29卷第2期 煤 炭 转 化 V01.29 No.2 2006年4月 COAL CONVERSION Apr.2006 神华煤液化油馏分密度的分析测定 王迎春” 凌开成 中 峻。 张海军" 摘 要 按照GB 254O一81提出的密度测定方法,对神华煤液化油各个馏分的密度进行了测 定.获得了各个馏分在常压下,2O℃和5O。C时的密度.依据这些数据可以对神华煤液化油各馏分 进行分类.借鉴原油的密度分类标准,神华煤液化油只有150℃以前的馏分是轻质油,其余全部是 重质油,没有中质油;液化油各馏分密度随沸点的增大而增大,随温度的升高呈线性递减趋势.比较 了液化油馏分与四氢萘、喹啉及液体石蜡的密度受温度影响程度.同时,以2O¨C为基准温度,把各 馏分密度实测值与一些有机溶剂的密度文献值进行了对比,推测出该液化油各馏分的最佳模型化 舍物. 关键词 煤液化油,密度,密度与温度关系,模型化合物 中圈分类号TQ529 0 引 言 1 实验部分 煤液化油源于煤炭科学研究总院北京煤化学研 密度是表征物质特性的重要物理量之一.密度 究所,是煤液化反应装置的高温分离器油与低温分 的测量涉及石油、化工、冶金、建材、轻工等诸多领 离器油的混合物. 域,应用十分广泛.它不仅关系到半成品和产品数量 1.1 密度测定方法及步骤 与质量的控制、检测及生产过程的管理,而且关系到 科学技术、国际贸易的促进和发展.因此,从经济或 测景液体密度的方法很多_6],本文采用比重瓶 技术观点来看,准确的测量都是必不可少的._1]目 法l7],比重瓶为b型——毛细管塞型.测定方法及步 前,煤液化油作为石油的替代品已受到广泛的关注, 骤如下:1)将恒温裕调到所需温度,并称量空比重 被国家列入“十五”发展计划,以煤田换油田是缓解 瓶的重量 1}2)测{定比重瓶t C的水值 }3)将试 石油不足的重要途径之一._2 而煤液化油是极其复 样装入已知水值的比重瓶中,盖好塞子,浸入恒温浴 杂的混合物,其密度等基本物理化学性质没有标准 中恒温20 min.然后取出比重瓶,擦干其外部称重 数据可供对照比较,因此需要大力加强实验测定和 得m。;4)按下式计算液体试样的密度P1. 建立更准确的计算方法.[3-5] P】: 二_ 二 +o.ool1 , f 将煤液化油的各个馏分进行密度测定,并对该 式中: 。——装有试样的比重瓶的质量,g} 。—— 液化油密度随温度变化的规律进行分析,以期得到 空比重瓶质量,g;m ——在t℃时比重瓶水值,g} 神华煤液化油密度在2O℃和50。C时的基础数据, ——水在t℃时的密度,g/cm。;0.001 1——在2O 及其液化油密度与温度的关系,来填补国内有关煤 ℃时当地大气压下的空气密度,g/cm . 液化油基础物性数据的空白,并为煤液化油的进一 步加工和利用提供了参考数据.同时,以20。C为基 2 结果与讨论 准温度,把神华煤液化油各个馏分密度实测值与一 些有机溶剂的密度文献值相比较,以此分析液化油 2.1 煤液化油2O℃和5O℃时的密度测定 的组成. 在常压下,测定了煤液化油2O℃和5O℃时密 *国家。973”重点基础研究发展规划项目(2004CB217602). 1)硕士生Iz)教授、博导}3)博士、副教授,太原理工大学化工学院,030024太原 收稿日期 2006一O1—05}修回日期t2006—02—10 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 王迎春等 神华煤液化油馏分密度的分析测定 度,其结果见表1,并在微机上对煤液化油性质评价 曲线进行绘制,这里主要得到了各窄馏分的密度曲 线(见图1).[ 表1 常压下煤液化油20℃和50℃时的密度 Table 1 Densities of coal liquefied oil at 20。C 15o C and normal atmosphere lO O5 00 95 90 85 .80 75 .70 1 图1 煤液化油中沸点与密度的关系 Fig.1 Relationship between density of coal liquefied o订and middle boiling point ■——20℃l◆——5O C 由表1数据和图1曲线可知,随着沸点上升,煤 液化油的各馏分分子量增大,密度也随之增大.180 ℃以前的馏分和260℃以后的馏分密度随沸点的变 化幅度较大,二者之间的馏分密度随沸点变化趋于 平缓.依据工业上最简单的原油分类方法,按原油 20 C时的密度来分类[9]:轻质油——密度小于 0.878 g/cm。;中质油——密度在0.878 g/era。~ 0.884 g/cm。;重质油——密度大于0.884 g/cm。. 由此可见,神化煤液化油沸点在180℃前的馏 分密度都小于0.878 g/cm。,其后的馏分密度都大 于0.884 g/cm。,所以其大部分馏分属于重质油,只 有很少一部分是轻质油,要想得到可供使用的轻质 油,需要进一步做液化油加氢精制处理. GB3061—82规定轻溶剂油d2。为0.845 g/cm。~ 0.910 g/cm。,日本工业标准JISK 2435—1978(1983 年确认)[io3规定溶剂石脑油d。。为0.85 g/cm。~ 0.95 g/cm。,按这两种分法,150 C~220℃沸程的 液化油馏分为轻溶剂油,150℃~300 C沸程的液 化油馏分为溶剂石脑油;另外,在测量中发现340℃~ 360℃沸程液化油馏分在20℃时是半固体,360℃~ 380℃沸程的液化油馏分在20℃时是固体,在约25 C时溶解;380℃~450 C沸程的液化油馏分在20 ℃仍是固体,大约在40℃时溶解. 2.2煤液化油密度与温度的关系 为了考察神华煤液化油密度随温度的变化规 律,本文选取其中的三个中间馏分240℃~260 C, 280℃~300℃和320℃~340 C馏分进行实验研 究,并与有机溶剂四氢萘、喹啉及混合物液体石蜡的 密度与温度关系曲线进行了比较.结果见表2~第26 页表’3和表4及图2~第26页图3和图4. 衰2常压下液化油在不同温度时的密度 Table 2 Densities of coal liquefied oil at different temperatues and normal atmosphere 图2煤液化油中馏分的密度与温度的关系 Fig.2 Relationship between density of coal liquefied oil fractions and temperature 一——240 C~260 C;◆——280¨c~300 C; ▲——320 C~340℃ 由图2可知,煤液化油密度与温度呈很好的线 性关系[11-12],随温度升高而降低,与文献[9,133所报 道的一致.这是因为温度升高,液体受热膨胀,体积 增大,所以相对密度减小. 维普资讯 http://www.cqvip.com 鹅 煤炭转化 裹3常压下不同弧度时液化油馏分和 =雪伽 嚣 四氲萘及噎啉的密度位 T ̄ble 3 Densities of coal liquefied oil fractions, quinoline and tetralin at normal atmosphere and different temperatures 枷 Densities of ㈣ quinoline/ / 帆 (g-cm一0) 15 — 0.984 4 i 1 12o o.957 8 30 0.950 2 0.977 6 0 2∞ 3∞ 凹9 凹14 8 3 9 74O 0.939 6 0.969 7 50 0.934 5 0.964 8 6O 0.926 4 0.957 0 7O 0.921 8 0.951 1 图3有机物与液化油密度一温度 关系曲线的比较 Fig.3 Relational comparison of density of organic matter/coal liquefied oil and temperature ◆——280℃~300 C‘一——320 C一340 C; ▲——Tetralin;×——Quinoline 裹4常压下不同弧度时液化油馏分 240℃~26O℃和液体石蜡的密度位 Table 4 Densities of coal liquefied oil fractions 240℃~260℃/liquid paraffin at normal atmosphere and different temperature , Densities of liquid Densities of 240 C~260 C paraffin/(g・cm一 ) fraction/(g-cm一0) 0.928 4 0。822 5 0。924 3 0.820 2 0.816 4 0.915 1 0.813 8 0.809 0 0.904 4 0.901 0 0.893 0 图3和图4液化油和有机溶剂密度与温度关系 的线性回归方程为: 喹啉(quinoline):ID一一0.000 8£+1.109 4,线 性相关系数R。=0.961 7. 320℃~240℃馏分:ID一一0.000 7f+1.997 4, 线性相关系数R。一0.997 4. 四氢萘(tetralin):ID:==一0.000 6t+0.981 3,线 性相关系数R。一0.981 7. 图4液体石蜡与煤液化油密度一温度 关系曲线的比较 Fig.4 Relational comparison of density of liquid paraffin/coal liquefied oil and temperature ◆——Liquid;■——240 C~260 C 280 C~300 C馏分;JD=一0.000 7t+0.971 4, 线性相关系数R。一0.997 4. 液体石蜡:ID=一0.000 7t+0.843 1,线性相关 系数R。一0.985 8. 240℃~260 C馏分iID=一0.000 7t+0.944 2, 线性相关系数R。=0.983 4. 显然,液化油的密度与温度关系直线与有机溶 剂四氢萘、喹啉的直线斜率仅相差土0.000 1,而与 液体石蜡的直线斜率完全相同。可见,它们的密度受 温度影响程度基本一致. 3 液化油各馏分的密度与一些有机溶 剂的密度文献值对比 密度是物质的基本物性之一.在石油及其产品 中,密度与原油或产品的物理性质、化学性质有关, 根据密度可大致估计出原油的类型.工业上利角原 油的密度来分类,可分为轻质油、中质油和重质油. 况且,煤液化油是非常复杂的混合物,其组成物质有 许多种,很难确切知道它都有哪些化合物以及含量 是多少.其基本物理化学性质也没有与之对应的标 准数据,只能借助其他方法、手段来测量和计算.在 此,将煤液化油各馏分的密度实测值与一些有机溶 剂的密度文献值E143进行对比(见第27页表5),来分 析推测液化油各馏分的组成物质.本文以20℃为基 准温度. 由表5可见,煤液化油各馏分的密度实测值与 这些有机溶剂的密度文献值非常接近.其最小相对 偏差为一0.020 9 ,最大相对偏差为0.859 3 9,6,也 没有超过1 ,这样的相对偏差是相当令人满意的. 一 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 王迎春等 神华煤液化油馏分密度的分析测定 况且,密度是物质的基本物理性质,借助于相近的密 是有了煤液化油各馏分的最佳模型化合物,就可以 度值,来推测煤液化油各馏分的最佳模型化合物是 利用该模型化合物探索、研究煤液化油各馏分的许 完全可行的.虽然不能估计煤液化油的确切组成,但 多其他性质.因此,这个举措有着重大的现实意义. 衰5神华煤液化油各馏分密度的实测值与有机溶剂的密度文献值 Table 5 Density measuring value of coal liquefied oil fractions and density literature value of organic solvent 密度分类方法,该液化油的大部分馏分属于重质油, 5 结 论 只有IBP llO℃和llo℃~150 C两个馏分是轻 质油.在常压下,液化油密度随温度升高而呈线性递 首先,对神华煤液化油馏分密度的详细实验不 减趋势,其密度受温度影响程度与四氢萘、喹啉及液 仅弥补了国内有关神华煤液化油馏分基础物性数据 体石蜡的基本一致;最后,通过以2O℃为基准温度, 的空白,同时也为其他液化油密度的测定提供了参 将神华煤液化油各个馏分密度实测值与一些有机溶 考依据}其次,神华煤液化油各馏分,随着沸点增大, 剂的密度文献值对比,可推测出该液化油各馏分的 分子量增大,其密度随着增大}再次,借鉴了原油的 最佳模型化合物. 参考 文 献 邱润才,崔国新.密度的在线测量及在乳品生产中的应用[J].中国乳品工业,1994,22(3){120 123. 盛清涛。凌开成,王建平等.神府煤高温快速液化可行性的初步研究口].煤炭转化,2004,27(3):26—29. 方文军,雷群芳,林瑞森.燃料馏分油气一液相平衡常数的测定与关联[J].燃料化学学报,2003,31(3) 271—275. Aimehaideb R A,Abdulkarim M A,Al—Khanbashi A S.Improved K—value Correlation for UAE Crude Oil Component at Low Pressures Using PVT Laboratory Data[J].Fuel,2001,80(1):117-124. 商思玉,凌开成,王建平等.神府煤与胜利减压渣油共处理反应特性的研究LJ].燃料化学学报,2005,33(1):47—52. 蓑轮善藏.密度和浓度[M].李兴华译.北京:计量出版社,1981.29. GB 254O一81(88)石油产品密度测定方法(比重瓶法)Is].1981. 刘迎春,张寿增。许明春.计算机绘制原油评价曲线LJ].石油炼制与化工,1994,25(12):49—51. 李淑培.石油加工工艺学(上册)[M].北京:中国石化出版社,2003.11O. . (下转第48页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 煤炭转 化 2006篮 STUDY ON YIELDS OF PRODUCTS FROM CO-COKING OF COAL WITH WASTE TYRE Liu Xia Liao Hongqiang Zhang Zhenguo and Deng Demin (Sougang College of Technology,1 0004 1 Beijing I*Shougang Research Institute fo Technology,100043 Beijing}**Shandong University fo Science and Technology,266510 Qingdao) ABSTRACT The product distribution and the effect on the yields from co—coking of coal with waste tire were investigated by using a 2 kg pyrolysis device for simulating the industrial coking procedure.The results indicate that there exists synergistic action during co—coking of coal with waste tire.This synergistic action has obvious impact on the increase of gas and oils’and decrease of water in the products yielded.In co—coking of coal with Waste tire at the ratio of l 一 7 ,the yield of coke is decreased and the yield of tar is increased with the increase of waste tire added l the maximum of coke decrease is 2.27 ,and the minimum of tar increase is 3・3 relative to original yield from coking of coa1.When co—coking with smaller waste tire size,the yield of metallurgical coke is increased}with less than 0.20 mm of waste tire granule,at least 3・6 more metallurgical coke could be obtained.The maximum yield of metallurgical coke,and a little more vield of tar could be produced fiom co—coking of coal with waste tire at the ratio of 3 and less than 0.20 mm granule. KEY WORDS co—coking,waste tire,blended coal,products yield (上接第27页) E103程能林.溶剂手册.第三版[M].北京:化学工业出版社,2002・106—109・ El13 Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement[S].International Organization of Standardizationt Geneve'1993・ E123 Reid R C,Prausnitz J M.Poling B E.The Properties of Gases and Liquids,4th EditionEM1.New York,McGraw—Hill・1987. E133楚纪正,张玉梅.满足精馏塔实时仿真需要的石油馏分物性简化关联口].炼油设计,1 997.51—55・ [14]时均。汪家鼎。余国琮等.化学工程手册,第二版(上卷)[M].北京:化学工业出版社,1996・1—3・ ANALYSING MEASUREMENT OF DENSITY ON SHENHUA COAL LIQUEFIED OIL FRACTIONS Wang Yingchun Ling Kaicheng Shen Jun and Zhang Haijun (College of Chemistry and Chemical Engineering Taiyuan University of Technology,030024 Taiyuan) ABSTRACT On the basis of GB2540—81,density of Shenhua coal liquefied oil fractions was measured.Density value of each fraction at 2O℃and 5O℃was obtained.These data helped to classifv coa1 liquefied oil fractions.According to the density of crude oil classified standard,only fractions before 150℃were the light oil,the rest of liquefied oil fractions all were the heavy oil, no the middle 0il.Density increased with boiling poit went up,density was lower little by little with temperature rising.The degree that temperature affected on density of coal liquefied oil fractions contrasted with that of tetralin/quinoline/liquid paraffin.At the same time,the best model compound of each fraction was attained by comparing experimental values of each fraction density with literature values of some organical solvents density at 20℃. EKY WORDS coal liquefied oil,density,relationship between density and temperature, model compounds