煤的鋁甑低溫干餾試驗(yàn)方法

Test of low temperature distillation of coal by aluminum retort

(ISO 647：1974，Brown coals and lignites--Determination of the yields of tar， water，gas and coke residue by low temperature distiHafion，MOD)

前 言

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO 647：1974《褐煤低溫干餾法測定焦油、水、氣和半焦產(chǎn)率》(英文版)。

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)ISO 647：1974重新起草。與ISO 647：1974相比，在結(jié)構(gòu)上有較多調(diào)整，附錄A中列出了本標(biāo)準(zhǔn)與ISO 647：1974相比章條編號變化對照一覽表。

考慮到我國國情，本標(biāo)準(zhǔn)采用時(shí)，與ISO 647：1974相比存在技術(shù)性差異，這些差異涉及的條款已通 過在其外側(cè)頁邊空白位置的垂直單線(I)進(jìn)行了標(biāo)識，附錄B中給出了相應(yīng)技術(shù)性差異及其原因的一 覽表。

本標(biāo)準(zhǔn)與IsO 647：1974的主要技術(shù)性差異如下：

-刪除了各項(xiàng)產(chǎn)物產(chǎn)率的計(jì)算方法提要；

-加熱方式僅保留電加熱一種，刪除了煤氣加熱方式；

-增加了水分測定管、冷凝管和天平的技術(shù)要求；

-增加了儀器設(shè)備裝置圖、氣密性檢查方法、對強(qiáng)膨脹性煤預(yù)處理方法； 一增加了干餾產(chǎn)物導(dǎo)出方式的規(guī)定、測定冷凝物中含水量(干餾總水分)的方法和各項(xiàng)產(chǎn)物產(chǎn)率的計(jì)算公式；

-刪除了煤氣產(chǎn)率的計(jì)算；

-增加了干燥無灰基半焦產(chǎn)率結(jié)果基的換算和校正公式；

-修改了干餾產(chǎn)物產(chǎn)率測定的精密度。

本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T480--2000《煤的鋁甑低溫干餾試驗(yàn)方法》，本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T480-2000相比，除編輯性修改外主要技術(shù)變化如下：

增加了試驗(yàn)報(bào)告(本版第11章)。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄C為規(guī)范性附錄，附錄A、附錄B、附錄D和附錄E為資料性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC42)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李宏圖、于光、劉良鯛。

本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：

-GB 480--1964、GB 480—1987、GB／T 480--2000。

1.范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋁甑低溫干餾試驗(yàn)的方法提要、儀器設(shè)備、試驗(yàn)步驟和結(jié)果表述。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于褐煤和煙煤。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有 的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究 是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T212煤的工業(yè)分析方法(GB/T212--2008，ISO 11722：1999，Solid mineral fuels--Hard

coal Determination of moisture in the general analysis test sample by drying in nitrogen；ISO 1171：
1997，Solid mineral fuels--Determination of ash；IS0 562：1998，Hard coal and coke--Determination of volatile matter，NEQ)
GB/T218煤中碳酸鹽二氧化碳含量的測定方法(GB/T218—1996，eqv IS0 925：1997)
GB 474 煤樣的制備方法(GB 474～2008，ISO 18283：2006，Hard coal and coke--Manual sampling，MOD)
GB/T19494．2煤炭機(jī)械化采樣第二部分：煤樣制備(GB／T 19494．2 2004，ISO 13909～1：2001 Hard coal and coke--Mechanical sampling--Part 1：General introduction；ISO 13909—4：2001 Hard coal and coke Mechanical sampling--Part 4：Coal--Preparation of test samples，NEQ)

3.方法提要

將煤樣裝在鋁甑中，以一定升溫程序加熱到510℃，并保持一定時(shí)問，測定干餾后所得焦油、熱解水、半焦和煤氣的產(chǎn)率。

4.材料和試劑

4.1二甲苯或甲苯：化學(xué)純。

4.2潤滑油及經(jīng)過精選的鱗片狀石墨粉。

5.儀器設(shè)備

5．1鋁甑
5．1．1鋁甑體(圖1)，鋁制；
5．1．2鋁甑蓋(圖2)，鋁制；
5．1．3導(dǎo)出管(圖3)，銅制；
5．1．4連接螺母(圖4)，鋼制。

5．2加熱裝置：帶控溫裝置，規(guī)格性能應(yīng)符合以下要求：
a)最初(15～20)min內(nèi)應(yīng)使溫度升到260℃；
b)(260～510)℃期間，升溫速度為5℃／min。升溫總誤差為±10℃；
c)最終溫度可達(dá)510℃以上。

單位：毫米

圖1 鋁甑體		圖2 鋁甑蓋
圖3 導(dǎo)出管		圖4 連接螺母

5.3 錐形瓶，容量250mL；
5.4 水分測定管(圖5)量管刻度范圍為(0～5)mL或(o～10)mL，分度值為0．05 mL。
5.5 冷凝管：直管式。冷凝部分的長度不小于300mm。
5.6 天平：感量0．01g。
5.7 電爐：加熱功率可調(diào)。

圖5 水分測定管

6.試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

6.1 儀器組裝

儀器按圖6所示組裝。

1-鋁甑蓋；2-鋁甑體；3-導(dǎo)出管；4-導(dǎo)氣管；5-錐形瓶；6-冷卻槽；7-冷接點(diǎn)恒溫器；8-毫伏高溫計(jì)；
9-加熱裝置；10-熱電偶套管；11-熱電偶。

圖6儀器設(shè)備裝置

6.2鋁甑氣密性檢查

試驗(yàn)前按下列方法檢查鋁甑蓋與鋁甑體氣密情況：

6.2.1 標(biāo)準(zhǔn)法：將蓋緊的鋁甑浸入水中(10～30)mm深，向甑內(nèi)充氣，使甑內(nèi)氣壓約達(dá)1 961.33pa(表壓)，在此壓力下保持約15s，如無氣泡發(fā)生，即認(rèn)為氣密。
6.2.2 簡捷法：用肥皂水涂在蓋緊的鋁甑各接口處，然后向甑內(nèi)充氣，如在1 961.33 Pa 壓力下無氣泡發(fā)生，即認(rèn)為氣密。如果不氣密，可按本標(biāo)準(zhǔn)附錄C進(jìn)行研磨，使其達(dá)到氣密。
6.3 煤樣
煤樣為按GB 474或GB/T19494．2 制備的粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣。

6.4 儀器組裝
6.4.1 蓋上甑蓋。用小木錘輕輕把甑蓋敲緊，鋁甑導(dǎo)出管用嚴(yán)密不漏氣的軟木塞與錐形瓶連接。鋁甑導(dǎo)出管應(yīng)伸人瓶內(nèi)，伸人的長度不小于瓶高的一半，但不得和瓶底接觸。從軟木塞的另一個(gè)小孔插入一支略微彎曲的玻璃導(dǎo)氣管，供導(dǎo)出煤氣用。各連接處應(yīng)氣密。錐形瓶在與鋁甑連接之前，應(yīng)事先洗凈、干燥并稱量，稱準(zhǔn)至0．01g。
6.4.2 鋁甑放人電爐，同時(shí)將錐形瓶放人冷卻槽。蓋上爐蓋，將熱電偶或溫度計(jì)插入鋁甑的測溫孔中。6．4．3在冷卻槽中放入一定量的水和冰塊，錐形瓶應(yīng)盡量浸入水中，但瓶口應(yīng)高出水面。也可以用15℃以下的循環(huán)水，但循環(huán)水流要能使焦油及水蒸氣冷凝下來。
6.4.4 試驗(yàn)裝置應(yīng)放在通風(fēng)柜內(nèi)，否則應(yīng)在錐形瓶上的導(dǎo)氣管上接一膠皮管，以便將煤氣導(dǎo)出室外。

7.試驗(yàn)步驟
7.1 將煤樣充分?jǐn)嚢?，并從煤樣容器?～5個(gè)不同部位取出(20±0.5)g煤樣( 稱準(zhǔn)到0.01g)，放在表面皿中，然后將煤樣全部轉(zhuǎn)入鋁甑內(nèi)。
注：如參照附錄D進(jìn)行的預(yù)備試驗(yàn)表明煤樣的膨脹性很大，可配加適量的砂子，以防止其膨脹。煤樣和砂子應(yīng)混臺(tái)均勻，放人甑內(nèi)，并使其表面平整。
7.2 一切準(zhǔn)備妥當(dāng)以后，即可通電加熱。鋁甑的側(cè)面和底部應(yīng)同時(shí)加熱，使瓶體各部溫度保持均勻。在最初( 15-20)min 內(nèi)應(yīng)使溫度升到260℃，達(dá)到260℃以后，應(yīng)嚴(yán)格控制升溫速度為5℃/min，并每10min檢查一次實(shí)際溫度，與應(yīng)達(dá)溫度之差不得超過10℃。到達(dá)510℃時(shí)，保溫20min，停止加熱。
7.3 試驗(yàn)中煤樣受熱后產(chǎn)生的焦油、水蒸氣和煤氣經(jīng)導(dǎo)出管進(jìn)入錐形瓶。焦油和水蒸氣應(yīng)冷凝在錐形瓶中。煤氣則由膠管導(dǎo)出室外。
7.4 停止加熱后，用酒精燈或其他熱源，微微加熱鋁甑導(dǎo)出管，以使附著在導(dǎo)出管壁上的焦油流進(jìn)錐形瓶中。
7.5 導(dǎo)出管中附著的焦油流出以后，把冷卻槽中的冷水排出或把冷卻槽移開，取出熱電偶或溫度計(jì)，卸開錐形瓶與甑體連結(jié)的軟木塞，取出鋁甑，放在陰涼處冷卻。為了防止半焦吸收空氣中的水分，此時(shí)應(yīng)將鋁甑的導(dǎo)出管口封住。
7.6 將盛有冷卻物的錐形瓶外壁擦干，放置約5min后稱量(稱準(zhǔn)至0.01g)。盛有冷凝物的錐形瓶質(zhì)量與干餾前錐形瓶質(zhì)量之差即為干餾冷凝物的質(zhì)量。
7.7 按8所述測定冷凝物中的含水量(干餾總水分)。冷凝物質(zhì)量與水的質(zhì)量之差即為焦油的質(zhì)量。
7.8 鋁甑冷卻后，取下甑蓋，將半焦倒人稱量瓶中稱量(稱準(zhǔn)至0.01g)。注意在刮取甑壁上的半焦時(shí)不要刮壞甑體。
7.9 煤樣的總量減去冷凝物質(zhì)量與半焦質(zhì)量之和為煤氣質(zhì)量和損失量，各項(xiàng)產(chǎn)物的質(zhì)量對煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即為各產(chǎn)物的空氣干燥基產(chǎn)率。
7.10 熱解水產(chǎn)率由干餾總水分(7．6)減去煤樣的空氣干燥基水分Mad( 按GB/T212測定)而得。

8 干餾總水分的測定
8.1 向盛有干餾冷凝物的錐形瓶中加入約50mL二甲苯或甲苯(4.1)然后將錐形瓶與水分測定管相8.1接，水分測定管支管的下端進(jìn)入錐形瓶約15mm，其上口與冷凝器連接，使冷凝器的下端位于水分測定管支管的橫斷面中心。水分測定管和冷凝器應(yīng)潔凈、干燥。水分測定管的量管應(yīng)事先校正。全套裝置如圖7所示。

l-棉花；2-玻璃冷凝器；3-水分測定管；4-電爐。
圖7 水分測定裝置
8.2 冷凝器上端用棉花或以其他方法塞住，以防止塵埃污染及避免空氣中水分在冷凝器內(nèi)凝結(jié)。
8.3 用電爐加熱控制蒸餾速度，使從冷凝器下端滴下的液滴數(shù)為(2～4)滴/s。當(dāng)水分測定管中的水分不再增加、溶劑變得完全透明時(shí)，即可停止蒸餾。
注：如溶劑內(nèi)有極細(xì)小的水滴而呈乳濁狀時(shí)，可用溫度不超過60℃的溫水浴微微加熱水分測定管，以促使水滴排出，乳濁狀態(tài)盡快消除。如蒸餾完畢后，有水滴附著在冷凝器內(nèi)壁，應(yīng)提高蒸餾速度繼續(xù)蒸餾，使冷凝下來的溶劑將水滴帶入水分測定管中。
8.4 錐形瓶冷卻后，將裝置拆開，讀取水分體積。如有一部分水珠附著在水分測定管內(nèi)壁上，可用螺旋形金屬絲上下攪拌，靜置數(shù)分鐘，待水珠完全沉下后，再讀取水分體積。為簡化計(jì)算，室溫下水的密度可取作1g/cm³。因此水分的體積即為干餾總水分的質(zhì)量。
注：干餾總水也可參照附錄E的規(guī)定采用離心法測定。

9. 結(jié)果表述
9．1結(jié)果計(jì)算
干餾產(chǎn)物的空氣干燥基產(chǎn)率按式(1)～(4)計(jì)算:

	ml-m2
焦油產(chǎn)率：Tarad=	______	=×100..................................(1)
	m

	m2
干餾總水分產(chǎn)率：W aterad=	___	=×100...............................(2)
	m

熱解水產(chǎn)率：Waterp.ad=Waterad-Mad..................................(3)

 

	m3
半焦產(chǎn)率：CRad=	___	=×100.........................................(4)
	m

 

 

 

式中：
Tar_ad—空氣干燥煤樣焦油產(chǎn)率，%；
m_l—冷凝物質(zhì)量，單位為克(g)，
m₂—干餾總水分質(zhì)量，單位為克(g)；
m—空氣干燥煤樣質(zhì)量，單位為克(g)；
Water_ad—空氣干燥煤樣干餾總水分水產(chǎn)率，%；
Water_p.ad —空氣干燥煤樣熱解水產(chǎn)率，%；
M_ad—空氣干燥煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；
CR_ad—空氣干燥煤樣半焦產(chǎn)率，%；
m₃—半焦質(zhì)量，單位為克，(g)。
9.2 結(jié)果換算
干燥無灰基半焦產(chǎn)率按式( 5) 計(jì)算：

		100
CRdaf=	(CRad—Aad)×	_______________..............................(5)
		100-Mad-Aad

 

 

煤樣中碳酸鹽的二氧化碳含量超過2%時(shí)，按式( 6) 和式( 7) 計(jì)算：

		100
Tardaf=	Tarad×	___________________.............................(6)
		100-Mad-Aad-(CO2)ad

 

 

		100
CRdaf=	[CRad-Aad-(CO2)CR.ad]×	___________________...............(7)
		100-Mad-Aad-(CO2)ad

 

式中：
Tar_daf-干燥無灰基焦油產(chǎn)率，%5
Tar_ad-空氣干燥煤樣焦油產(chǎn)率，%5
M_ad-空氣干燥煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%5
A_ad-空氣干燥煤樣灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；
CR_daf-干燥無灰基半焦產(chǎn)率的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%，
(CO₂)_ad-空氣干燥煤樣的二氧化碳含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%,按照GB/T218煤中碳酸鹽二氧化碳含量的測定方法計(jì)算；
(CO₂)_CR.ad-半焦中碳酸鹽的二氧化碳含量，以空氣干燥煤樣為基礎(chǔ)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

9.3 結(jié)果報(bào)告
計(jì)算和換算試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，所有數(shù)值保旨到小數(shù)點(diǎn)后第二位。報(bào)出結(jié)果時(shí)只保留小數(shù)點(diǎn)后一位。

10 方法精密度

方法精密度見表1:
表1:干餾產(chǎn)物產(chǎn)率測定的精密度

參數(shù)/%		重復(fù)性限/%	再現(xiàn)性臨界差/%
干餾總水分產(chǎn)率	≥10 <10	1.0 0.7	-
半焦產(chǎn)率	≥80 <80	1.0 0.8	-
焦油產(chǎn)率	-	0.5	1.O

11.試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)包括以下信息：

a).試樣標(biāo)識；
b).依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；
c).使用的方法；
d).試驗(yàn)結(jié)果；
e).與標(biāo)準(zhǔn)的任何偏差；
f).試驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象；
g).試驗(yàn)日期。