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

本标准修改采用ISO 647：1974《褐煤低温干馏法测定焦油、水、气和半焦产率》(英文版)。

本标准根据ISO 647：1974重新起草。与ISO 647：1974相比，在结构上有较多调整，附录A中列出了本标准与ISO 647：1974相比章条编号变化对照一览表。

考虑到我国国情，本标准采用时，与ISO 647：1974相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通 过在其外侧页边空白位置的垂直单线(I)进行了标识，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一 览表。

本标准与IsO 647：1974的主要技术性差异如下：

-删除了各项产物产率的计算方法提要；

-加热方式仅保留电加热一种，删除了煤气加热方式；

-增加了水分测定管、冷凝管和天平的技术要求；

-增加了仪器设备装置图、气密性检查方法、对强膨胀性煤预处理方法； 一增加了干馏产物导出方式的规定、测定冷凝物中含水量(干馏总水分)的方法和各项产物产率的计算公式；

-删除了煤气产率的计算；

-增加了干燥无灰基半焦产率结果基的换算和校正公式；

-修改了干馏产物产率测定的精密度。

本标准代替GB/T480--2000《煤的铝甑低温干馏试验方法》，本标准与GB/T480-2000相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：

增加了试验报告(本版第11章)。本标准的附录C为规范性附录，附录A、附录B、附录D和附录E为资料性附录。

本标准由中国煤炭工业协会提出。

本标准由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归口。

本标准起草单位：煤炭科学研究总院煤炭分析实验室。

本标准主要起草人：李宏图、于光、刘良鲷。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

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

1.范围

本标准规定了铝甑低温干馏试验的方法提要、仪器设备、试验步骤和结果表述。

本标准适用于褐煤和烟煤。

2.规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T212煤的工业分析方法(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煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法(GB/T218—1996，eqv IS0 925：1997)
GB 474 煤样的制备方法(GB 474～2008，ISO 18283：2006，Hard coal and coke--Manual sampling，MOD)
GB/T19494．2煤炭机械化采样第二部分：煤样制备(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

将煤样装在铝甑中，以一定升温程序加热到510℃，并保持一定时问，测定干馏后所得焦油、热解水、半焦和煤气的产率。

4.材料和试剂

4.1二甲苯或甲苯：化学纯。

4.2润滑油及经过精选的鳞片状石墨粉。

5.仪器设备

5．1铝甑
5．1．1铝甑体(图1)，铝制；
5．1．2铝甑盖(图2)，铝制；
5．1．3导出管(图3)，铜制；
5．1．4连接螺母(图4)，钢制。

5．2加热装置：带控温装置，规格性能应符合以下要求：
a)最初(15～20)min内应使温度升到260℃；
b)(260～510)℃期间，升温速度为5℃／min。升温总误差为±10℃；
c)最终温度可达510℃以上。

单位：毫米

图1 铝甑体		图2 铝甑盖
图3 导出管		图4 连接螺母

5.3 锥形瓶，容量250mL；
5.4 水分测定管(图5)量管刻度范围为(0～5)mL或(o～10)mL，分度值为0．05 mL。
5.5 冷凝管：直管式。冷凝部分的长度不小于300mm。
5.6 天平：感量0．01g。
5.7 电炉：加热功率可调。

图5 水分测定管

6.试验前的准备

6.1 仪器组装

仪器按图6所示组装。

1-铝甑盖；2-铝甑体；3-导出管；4-导气管；5-锥形瓶；6-冷却槽；7-冷接点恒温器；8-毫伏高温计；
9-加热装置；10-热电偶套管；11-热电偶。

图6仪器设备装置

6.2铝甑气密性检查

试验前按下列方法检查铝甑盖与铝甑体气密情况：

6.2.1 标准法：将盖紧的铝甑浸入水中(10～30)mm深，向甑内充气，使甑内气压约达1 961.33pa(表压)，在此压力下保持约15s，如无气泡发生，即认为气密。
6.2.2 简捷法：用肥皂水涂在盖紧的铝甑各接口处，然后向甑内充气，如在1 961.33 Pa 压力下无气泡发生，即认为气密。如果不气密，可按本标准附录C进行研磨，使其达到气密。
6.3 煤样
煤样为按GB 474或GB/T19494．2 制备的粒度小于0.2mm的空气干燥煤样。

6.4 仪器组装
6.4.1 盖上甑盖。用小木锤轻轻把甑盖敲紧，铝甑导出管用严密不漏气的软木塞与锥形瓶连接。铝甑导出管应伸人瓶内，伸人的长度不小于瓶高的一半，但不得和瓶底接触。从软木塞的另一个小孔插入一支略微弯曲的玻璃导气管，供导出煤气用。各连接处应气密。锥形瓶在与铝甑连接之前，应事先洗净、干燥并称量，称准至0．01g。
6.4.2 铝甑放人电炉，同时将锥形瓶放人冷却槽。盖上炉盖，将热电偶或温度计插入铝甑的测温孔中。6．4．3在冷却槽中放入一定量的水和冰块，锥形瓶应尽量浸入水中，但瓶口应高出水面。也可以用15℃以下的循环水，但循环水流要能使焦油及水蒸气冷凝下来。
6.4.4 试验装置应放在通风柜内，否则应在锥形瓶上的导气管上接一胶皮管，以便将煤气导出室外。

7.试验步骤
7.1 将煤样充分搅拌，并从煤样容器中4～5个不同部位取出(20±0.5)g煤样( 称准到0.01g)，放在表面皿中，然后将煤样全部转入铝甑内。
注：如参照附录D进行的预备试验表明煤样的膨胀性很大，可配加适量的砂子，以防止其膨胀。煤样和砂子应混台均匀，放人甑内，并使其表面平整。
7.2 一切准备妥当以后，即可通电加热。铝甑的侧面和底部应同时加热，使瓶体各部温度保持均匀。在最初( 15-20)min 内应使温度升到260℃，达到260℃以后，应严格控制升温速度为5℃/min，并每10min检查一次实际温度，与应达温度之差不得超过10℃。到达510℃时，保温20min，停止加热。
7.3 试验中煤样受热后产生的焦油、水蒸气和煤气经导出管进入锥形瓶。焦油和水蒸气应冷凝在锥形瓶中。煤气则由胶管导出室外。
7.4 停止加热后，用酒精灯或其他热源，微微加热铝甑导出管，以使附着在导出管壁上的焦油流进锥形瓶中。
7.5 导出管中附着的焦油流出以后，把冷却槽中的冷水排出或把冷却槽移开，取出热电偶或温度计，卸开锥形瓶与甑体连结的软木塞，取出铝甑，放在阴凉处冷却。为了防止半焦吸收空气中的水分，此时应将铝甑的导出管口封住。
7.6 将盛有冷却物的锥形瓶外壁擦干，放置约5min后称量(称准至0.01g)。盛有冷凝物的锥形瓶质量与干馏前锥形瓶质量之差即为干馏冷凝物的质量。
7.7 按8所述测定冷凝物中的含水量(干馏总水分)。冷凝物质量与水的质量之差即为焦油的质量。
7.8 铝甑冷却后，取下甑盖，将半焦倒人称量瓶中称量(称准至0.01g)。注意在刮取甑壁上的半焦时不要刮坏甑体。
7.9 煤样的总量减去冷凝物质量与半焦质量之和为煤气质量和损失量，各项产物的质量对煤样的质量分数，即为各产物的空气干燥基产率。
7.10 热解水产率由干馏总水分(7．6)减去煤样的空气干燥基水分Mad( 按GB/T212测定)而得。

8 干馏总水分的测定
8.1 向盛有干馏冷凝物的锥形瓶中加入约50mL二甲苯或甲苯(4.1)然后将锥形瓶与水分测定管相8.1接，水分测定管支管的下端进入锥形瓶约15mm，其上口与冷凝器连接，使冷凝器的下端位于水分测定管支管的横断面中心。水分测定管和冷凝器应洁净、干燥。水分测定管的量管应事先校正。全套装置如图7所示。

l-棉花；2-玻璃冷凝器；3-水分测定管；4-电炉。
图7 水分测定装置
8.2 冷凝器上端用棉花或以其他方法塞住，以防止尘埃污染及避免空气中水分在冷凝器内凝结。
8.3 用电炉加热控制蒸馏速度，使从冷凝器下端滴下的液滴数为(2～4)滴/s。当水分测定管中的水分不再增加、溶剂变得完全透明时，即可停止蒸馏。
注：如溶剂内有极细小的水滴而呈乳浊状时，可用温度不超过60℃的温水浴微微加热水分测定管，以促使水滴排出，乳浊状态尽快消除。如蒸馏完毕后，有水滴附着在冷凝器内壁，应提高蒸馏速度继续蒸馏，使冷凝下来的溶剂将水滴带入水分测定管中。
8.4 锥形瓶冷却后，将装置拆开，读取水分体积。如有一部分水珠附着在水分测定管内壁上，可用螺旋形金属丝上下搅拌，静置数分钟，待水珠完全沉下后，再读取水分体积。为简化计算，室温下水的密度可取作1g/cm³。因此水分的体积即为干馏总水分的质量。
注：干馏总水也可参照附录E的规定采用离心法测定。

9. 结果表述
9．1结果计算
干馏产物的空气干燥基产率按式(1)～(4)计算:

	ml-m2
焦油产率：Tarad=	______	=×100..................................(1)
	m

	m2
干馏总水分产率：W aterad=	___	=×100...............................(2)
	m

热解水产率：Waterp.ad=Waterad-Mad..................................(3)

	m3
半焦产率：CRad=	___	=×100.........................................(4)
	m

式中：
Tar_ad—空气干燥煤样焦油产率，%；
m_l—冷凝物质量，单位为克(g)，
m₂—干馏总水分质量，单位为克(g)；
m—空气干燥煤样质量，单位为克(g)；
Water_ad—空气干燥煤样干馏总水分水产率，%；
Water_p.ad —空气干燥煤样热解水产率，%；
M_ad—空气干燥煤样水分的质量分数，%；
CR_ad—空气干燥煤样半焦产率，%；
m₃—半焦质量，单位为克，(g)。
9.2 结果换算
干燥无灰基半焦产率按式( 5) 计算：

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

 

煤样中碳酸盐的二氧化碳含量超过2%时，按式( 6) 和式( 7) 计算：

		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-干燥无灰基焦油产率，%5
Tar_ad-空气干燥煤样焦油产率，%5
M_ad-空气干燥煤样水分的质量分数，%5
A_ad-空气干燥煤样灰分的质量分数，%；
CR_daf-干燥无灰基半焦产率的质量分数，%，
(CO₂)_ad-空气干燥煤样的二氧化碳含量的质量分数,%,按照GB/T218煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法计算；
(CO₂)_CR.ad-半焦中碳酸盐的二氧化碳含量，以空气干燥煤样为基础的质量分数，%。

9.3 结果报告
计算和换算试验结果时，所有数值保旨到小数点后第二位。报出结果时只保留小数点后一位。

10 方法精密度

方法精密度见表1:
表1:干馏产物产率测定的精密度

参数/%		重复性限/%	再现性临界差/%
干馏总水分产率	≥10 <10	1.0 0.7	-
半焦产率	≥80 <80	1.0 0.8	-
焦油产率	-	0.5	1.O

11.试验报告

试验报告至少应包括以下信息：

a).试样标识；
b).依据标准；
c).使用的方法；
d).试验结果；
e).与标准的任何偏差；
f).试验中出现的异常现象；
g).试验日期。