《煤化工工艺学》——煤的低温干馏课件.ppt

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1、第二章煤的低温干馏§2-1概述一、定义及其分类煤干馏（炼焦、焦化，Carbonization）：煤在隔绝空气或者惰性气氛条件下受热分解生成煤气、焦油、粗苯、半焦或焦炭的过程，又称煤热解（Pyrolysis）或热分解（Thermaldecomposition）。分类：煤干馏（根据加热终温的不同）低温干馏：500~600oC中温干馏：700~900oC高温干馏：900~1100oC二、煤低温干馏的发展历程煤低温干馏始于19世纪初，当时主要用于制取灯油和蜡；19世纪末因电灯的发明，煤低温干馏趋于衰落；二战期间，德国用褐煤为原料利用低温干馏制备煤焦油，再

2、高压加氢制取汽油和柴油；战后，大量石油的开采，低温干馏工业再次陷入停滞状态。三、煤低温干馏实质及其特点煤低温干馏仅是常压热加工过程，受热后煤的有机质随温度升高发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态（焦油、粗苯）和固态（半焦或焦炭）。煤低温干馏实现了煤的部分气化和液化。与煤的气化和液化相比，其优点：工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低，充分利用了煤分子中含氢的潜在优势。适于低温干馏加工的煤种：低阶煤（如褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等），这是因为：低阶煤无黏结性，有利于在固定床或流化床干馏炉中处理。最佳热解温度是随煤阶降低而降低的，低阶煤

3、开始热解温度低。低阶煤中挥发分含量较多，可得到较多的焦油和煤气。煤低温干馏产品：半焦、煤气、焦油§2-2低温干馏产品一、半焦半焦的性质孔隙率/%：30~50；反应性(于1050oC,CO2)/[mL/（g·s）]：比高温焦炭高；比电阻/Ω·m：比高温焦炭高；<注：煤的变质程度越低，其反应性和比电阻越高>半焦的应用做优质的民用和动力燃料；无烟、不生成焦油、反应性好、热效率高、有一定块度铁合金的优良炭料；要求比电阻尽可能高其他：冶金型焦中间产品、粉矿烧结、高炉炼铁的喷吹料二、煤焦油物理性质黑褐色液体，密度<1g·cm-3，比高温焦油轻成分酚类：35%

4、中性含氧化合物：20%~25%芳烃：15%~25%环烷烃：10%沥青：10%烷烃：2%~10%烯烃：3%~5%中性含氮化合物：2%~3%有机碱：1%~2%二、煤焦油用途发动机燃料，生产酚类和烃类。提取的酚可以用于生产塑料、合成纤维和医药等产品。褐煤焦油中含有大量蜡类，是生产表面活性剂和洗涤剂的原料。三、煤气性质密度/kg/m3：0.9~1.2组成含有较多甲烷及其他烃类，因原料煤性质的不同有较大差异。§2-3干馏产品的影响因素一、原料煤产品产率焦油：一般煤阶降低，焦油产率减少褐煤焦油产率介于：4.5%~23%；烟煤焦油产率介于：0.5%~20%；（

5、从气煤到瘦煤随变质程度增加，焦油产率减少）腐泥煤焦油产率一般较高：可达40%。煤气：一般煤阶降低，煤气产率减少（低温干馏温度为600oC时）泥炭煤气产率介于：16%~32%；褐煤煤气产率介于：6%~22%；烟煤煤气产率介于：6%~17%。半焦：一般煤阶升高，半焦产率增加例如：9页表2-3，随煤阶升高，含碳量增加，半焦产率增加。一、原料煤产品成分焦油成分酚类：煤阶升高，含O量下降，酚类含量降低；热解水：煤阶升高，含O量下降，热解水含量降低。煤气成分氨和硫化氢含量与煤中氨和硫含量及形态有关；二、加热终温100~120oC水分脱出>300oC析出挥发分

6、、热解510~600oC低温干馏终温>600oC半焦开始向焦炭转化（H2↑，CH4↓，半焦↓，焦油↓，煤气↑）三、加热速度快速低分子产物应当多，焦油产率高慢速固体残渣产率高提高煤的加热速度，可使产品产率发生如下变化：半焦↓，焦油↑，煤气略微↓四、压力提高压力，可使产品产率发生如下变化：半焦和气态产物↑，焦油↓，半焦强度↑§2-4低温干馏主要炉型一、干馏设备的要求效率高加热均匀操作方便、可靠过程易控原料煤类宽粒度尺寸范围大二次热解作用小二、干馏供热方式外热式（由炉墙外部传入热量）缺点：热导率小、加热不均匀、半焦质量不均、二次热解加深、焦油产率降低外

7、热式供热示意图二、干馏供热方式内热式（借助热载体传热，载体和煤料直接接触）热载体包括：固体热载体（热半焦、热瓷球）和气体热载体（热烟气）优点：热效率高、耗能低、加热均匀、简化干馏炉结构缺点：煤料要求高（必须是块状，粒度范围窄）、气体载体稀释干馏气态产物。内热式供热示意图三、气流内热式炉沸腾床干馏炉（气流床/沸腾床）原料：<6mm粉煤；黏结性煤：气流吹入法加料不黏结性煤：螺旋给料器燃料气和空气燃烧供热热烟气产品煤粉满流管焦粉气体旋风分离器煤气气体冷却系统粉尘焦油、中油三、气流内热式炉鲁奇三段炉（固定床）原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非黏结性煤

8、；流程：（三段：干燥段、干馏段和冷却段）气流内热式炉干馏流程（另见框图）三段炉结构图§2-5立式炉生产城市煤气一、原料煤弱黏结性、一定块