煤的低温干馏知识讲座

煤的低温干馏知识讲座

资源、环境和人口是当前困扰人类社会发展的三大问题，这三大问题与能源都有密切的关系。迄今为止，我国能源一直是以煤为主的多元化结构。

一次能源主要包括石油、天然气、煤、核电和水电，我国则以煤为主，煤占66.1%，石油24.6%，天然气2.5%，水电6.8%。所以中国形成了富煤少油缺气的能源格局。

1.1煤的形成

煤是由一定地质年代生长的繁茂植物在适宜的地质环境下，经过岁月漫长的煤化过程而形成的可燃矿物，属于化石燃料。占我国一次能源消费的66.1%;根据成煤植物的不同，煤可分为两大类，既腐植煤和腐泥煤。前者起源于高等植物，在自然界中储量大，分布广。我们通常讲的煤都是腐植煤；后者起源于低等植物和浮游生物，储量很少。由于腐植煤在自然界中分布最广，储藏量最大，而且在煤炭利用和化学加工方面占有主要地位，我们炼焦用的煤都是腐植煤。

植物在整个成煤过程主要经过泥炭化作用和变质作用两个过程，不同的煤是不同的泥炭发展到不同变质阶段的产物。因此，煤的性质和煤的生产过程密切相关。

根据变质程度的高低，腐植煤依次分为褐煤、烟煤和无烟煤。烟煤是炼焦生产的主要用煤，随着变质程度的加深，烟煤又分为长焰煤、

气煤、肥煤、焦煤、廋煤和贫煤。总体上根据变质程度的不同，植物演变成煤大致经过植物、泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤五个阶段。

煤的低温干馏工业和干馏原理

一、煤的低温干馏概念

煤的低温干馏是除了煤的直接液化和间接液化意外，由煤制取清洁燃料的又一最为可行的技术路线。通过煤的低温干馏不仅可以获得洁净的液体和气体燃料，而且可以得到清洁的固体燃料及固体或液体化学品，同时从根本上实现了煤的分级和梯级深加工和利用，是发展循环经济和低碳经济的最佳技术途径之一。

二、焦化工业历史与革新

随着焦化工业的快速发展，中国也成为世界焦炭生产、消费及贸易大国。中国第一座机械化焦炉建于20世纪20年代，自50年代开始，自主设计，建设的焦炉成为产业发展的主流。陕北兰炭产业的起源可追述到上世纪八十年代中期，神府东胜煤矿开始建设，由于运输困难，煤炭加工利用的水平较低，为了提高煤的附加值，当地老百姓发明了堆烧生产兰炭的方法。由于生产工艺简单，投资小，产品应用领域广、价值高，因此，土法兰炭厂在本地得到了迅猛发展。但是，与此同时造成了严重的资源浪费和环境污染问题。上世纪九十年代中后期，通过技术改造和新工艺新方法的应用，陕北的土法兰炭生产逐渐被干馏炉炼焦工艺所取代，但由于兰炭生产企业分散、规模小、技

术人才缺乏、无配套废水处理及自动化程度低等原因，导致这些兰炭企业仍存在煤气利用率低，废气、废水污染严重等问题。神木县委县政府为促进兰炭生产技术水平的提高，改善当地环境，实现煤炭高效转化和可持续发展，于2007年下大力气关闭所有小型兰炭企业，推广年产60万吨以上的大型兰炭生产新技术新工艺。

三、煤的干馏过程与干馏产物的应用

1、煤的干馏过程

干馏是指煤或油页岩等固体燃料在隔绝空气条件下进行加热分解成气、液、固三相产物的过程。按照干馏终温的不同，煤的干馏一般分为以下三类:

1) 低温干馏干馏温度：500-700℃，主要产品为煤气、焦油和半焦；2）中温干馏干馏温度：700-900℃，主要产品为城市煤气生产；3）高温干馏干馏温度：1000℃左右，主要产品为焦炭。

当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，

一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。

2、煤干馏产物

煤干馏的产物主要是煤炭、煤焦油和煤气。

煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。

3、干馏产物的利用

1）煤气的利用

煤气可作为工业燃料气用于冶金、建筑行业等的加热炉，供燃气汽轮机发电、焦炉、干馏炉等用；还可作居民燃气用。

2）焦油的利用

煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的

3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分

离、提纯后加以利用。焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，目前提取的主要产品有：

（1）萘用来制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料。油漆及医药等用。

（2）酚及其同系物生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等。

（3）蒽制蒽醌燃料、合成揉剂及油漆。

（4）菲是蒽的同分异构体，含量仅次于萘，有不少用途，由于产量大，还待进一步开发利用。

（5）咔唑是染料、塑料、农药的重要原料。

（6）沥青是焦油蒸馏残液，为多种多环高分子化合物的混合物。用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。

四、陕北60万吨兰炭生产工艺介绍

第一章陕北60万吨兰炭生产工艺

1.1 SJ-Ⅶ型低温干馏炉

SJ低温干馏炉是1996年成立的三江煤化工研究所在复热立式炉和山西晋城三八方炉的基础上设计完成的。目前已在陕北榆林地区和内蒙的东胜地区广泛使用,炉型也由开始的SJ-Ⅰ型发展到现在的SJ-Ⅶ型。SJ-Ⅶ型低温干馏炉是目前兰炭生产的优良炉型，不但