煤化工工艺学课件4.1 炼焦化学产品
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炼焦学PPT课件
焦块：焦炭内部有明显的纵横裂纹，沿焦炭纵横裂纹分开 即为焦块。 焦体：沿大裂纹裂开的焦块内还含有微裂纹，沿微裂纹分 开即是焦炭的焦体，焦体是由气孔和气孔壁构成。 焦质：气孔壁是煤干馏所得到的固体产物，称为焦质，它 是焦炭中实体部分，其主要成分是碳和矿物质。
5
煤的液化
煤炭液化是指将煤通过化学加工过程,使其转化为液体燃料(如 汽油、柴油等)或化工产品的技术,根据加工过程的不同,分为直接 液化和间接液化两大类技术。
煤的直接液化的原理：煤直接加氢液化是采用高温、高压氢气，在催化剂和溶剂 作用下进行裂解、加氢等将煤直接转化为相对分子质量较小的燃料油和化工原料。
13
焦炭生产工艺流程
14
第一篇 焦炭与炼焦用煤的准备
第一章 焦 炭 第二章 室式炼焦过程与配煤原理 第三章 炼焦煤料的预处理
15
第一章 焦 炭
第一节 焦炭的一般性质 第二节 高 炉 焦 第三节 非高炉用焦 第四节 焦炭的机械力学性质 第五节 焦炭的热性质 第六节 焦炭的显微结构
16
❖ 教学目的和要求：
炼焦学
2011年9月
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利 用的工业。
二十一世纪的煤化工
▪ 煤炭的焦化
▪ 煤炭的气化 ▪ 煤炭的液化 ▪ 煤炭的地下气化
3
煤炭焦化的工艺过程
（3）净化后的焦炉煤气既是高热值燃料，又是合成氨、 合成燃料和一系列有机合成工业的原料。
高温炼焦是煤综合利用的重要方法之一。
5
煤的液化
煤炭液化是指将煤通过化学加工过程,使其转化为液体燃料(如 汽油、柴油等)或化工产品的技术,根据加工过程的不同,分为直接 液化和间接液化两大类技术。
煤的直接液化的原理：煤直接加氢液化是采用高温、高压氢气，在催化剂和溶剂 作用下进行裂解、加氢等将煤直接转化为相对分子质量较小的燃料油和化工原料。
13
焦炭生产工艺流程
14
第一篇 焦炭与炼焦用煤的准备
第一章 焦 炭 第二章 室式炼焦过程与配煤原理 第三章 炼焦煤料的预处理
15
第一章 焦 炭
第一节 焦炭的一般性质 第二节 高 炉 焦 第三节 非高炉用焦 第四节 焦炭的机械力学性质 第五节 焦炭的热性质 第六节 焦炭的显微结构
16
❖ 教学目的和要求：
炼焦学
2011年9月
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利 用的工业。
二十一世纪的煤化工
▪ 煤炭的焦化
▪ 煤炭的气化 ▪ 煤炭的液化 ▪ 煤炭的地下气化
3
煤炭焦化的工艺过程
（3）净化后的焦炉煤气既是高热值燃料，又是合成氨、 合成燃料和一系列有机合成工业的原料。
高温炼焦是煤综合利用的重要方法之一。
炼焦化学工艺介绍PPT课件
• f力求达到配煤质量稳定，有利于生产和操作。
• 5 配合煤的质量要求：水分9～12%；灰份≤10%；硫份≤0.9%；挥发份24～30%；粉碎
细度（ 煤料被粉碎后，omm～3mm粒度级的煤的重量占全部煤料重量的百分数称之为配煤
2/2的/2细021度）在90%左右；G值≥68；Y值12～20 -
16
炼焦工艺
备煤工艺
备煤：对进厂的洗精煤进行处理，以达到炼焦要求，通常把原 料煤在炼焦前进行的工艺处理过程称为备煤工艺过程。这个 过程是在备煤车间来进行完成的。主要经过堆放贮存、配合、 粉碎、调湿等一系列过程使之达到炼焦要求之后，通过皮带 被输送到煤塔供炼焦作业区使用。
流程：洗精煤(<80mm)由汽车或火车运来，由螺旋卸料机或翻车 机卸入卸煤槽。按煤的种类分别由不同的运煤皮带输送机转 运至贮煤仓。上煤时由煤仓下的电子自动配料秤将各种煤按 相应比例配给到仓下皮带并经除铁器除铁后进入可逆反击锤 式粉碎机被粉碎至<3mm占85%以上后送焦炉煤塔内供炼焦用。
2/2/2021
-
3
焦炭
广泛用于高炉炼铁、铸造、电石、气 化及有色金属冶炼等方面，其中高炉用焦 占绝大多数，称为冶金焦。
焦炭在高炉中起还原剂、热源、支撑骨 架的作用。
2/2/2021
-
4
炼焦技术发展
• 1、成堆干馏 • 5~10昼夜成焦，生产率低，资源浪费，污染严重。
2/2/2021
a-圆窑
b-方窑
2/2/2021
-
8
炼焦技术发展
• 现代炼焦新技术： • 1、焦炉容积大型化 • 2、干法熄焦 • 3、装炉煤预处理 • 4、现代化捣固炼焦 • 5、焦化厂环境保护 • 6、炼焦自动化技术
炼焦化学产品的回收与精制ppt课件
(4-2)
P0—在回收温度下苯族烃的饱和蒸气压，kPa；
x—洗油中粗苯的摩尔分数。
p1 p2
p
p1
ln
p2
p1
塔底煤气粗苯分压与洗油粗苯蒸汽压之差
p2
塔顶煤气粗苯分压与洗油粗苯蒸汽压之差
47
② 粗苯吸收影响因素
吸收温度（实际操作20-30ºC，洗油温度比煤气温度略高）
相对分子质量（吸收剂相对分子质量↓，吸收能力↑）
进入到大气，造成污染
（2）氨与氰化氢化合，生成溶解度高的复合物，从而加剧
了腐蚀作用
（3）煤气中的氨在燃烧时会生成有毒、有腐蚀性的氧化氮
（4）氨在粗苯回收中能使油和水形成稳定的乳化物，妨碍
油水分离
17
2. 氨和吡啶回收的原理
水洗吸收
NH3 H2O
NH
•
H
O
NH
OH
3
2
△P—吸收推动力，对数平均压力差，kPa。
46
煤气多组分简化为单组分，服从拉乌尔定律和道尔顿定律
煤气中苯族烃分压pg
pg =P•y
(4-1)
P—煤气的总压力， kPa
y—煤气中苯族烃的体积分数(或摩尔分数)
用洗油吸收苯族烃所得的稀溶液可视为理想溶液，服从拉乌
尔定律，其液面上粗苯的平衡蒸气压PL
PL =P0•x
结晶
② 流程
22
23
饱和器
24
25
26
27
无饱和器法生产硫酸铵
28
29
30
4. 回收吡啶
❖
（1）组成
粗轻吡啶是一种具
P0—在回收温度下苯族烃的饱和蒸气压，kPa；
x—洗油中粗苯的摩尔分数。
p1 p2
p
p1
ln
p2
p1
塔底煤气粗苯分压与洗油粗苯蒸汽压之差
p2
塔顶煤气粗苯分压与洗油粗苯蒸汽压之差
47
② 粗苯吸收影响因素
吸收温度（实际操作20-30ºC，洗油温度比煤气温度略高）
相对分子质量（吸收剂相对分子质量↓，吸收能力↑）
进入到大气，造成污染
（2）氨与氰化氢化合，生成溶解度高的复合物，从而加剧
了腐蚀作用
（3）煤气中的氨在燃烧时会生成有毒、有腐蚀性的氧化氮
（4）氨在粗苯回收中能使油和水形成稳定的乳化物，妨碍
油水分离
17
2. 氨和吡啶回收的原理
水洗吸收
NH3 H2O
NH
•
H
O
NH
OH
3
2
△P—吸收推动力，对数平均压力差，kPa。
46
煤气多组分简化为单组分，服从拉乌尔定律和道尔顿定律
煤气中苯族烃分压pg
pg =P•y
(4-1)
P—煤气的总压力， kPa
y—煤气中苯族烃的体积分数(或摩尔分数)
用洗油吸收苯族烃所得的稀溶液可视为理想溶液，服从拉乌
尔定律，其液面上粗苯的平衡蒸气压PL
PL =P0•x
结晶
② 流程
22
23
饱和器
24
25
26
27
无饱和器法生产硫酸铵
28
29
30
4. 回收吡啶
❖
（1）组成
粗轻吡啶是一种具
煤化工工艺学课件ppt
7
§ 1.4本书简介
1、绪论： 介绍煤炭资源、煤化工发展简史和煤化工范畴。
2、煤的低温干馏： 低温干馏主要原理、主要炉型、立式炉生产城市煤气以及固体 热载体干馏新工艺。
3、炼焦： 煤的成焦过程、配煤和焦炭、现代焦炉、炼焦新技术、燃烧和 传热以及流体力学。
4、炼焦化学产品的回收与精制：
粗煤气的分离、氨和粗苯的回收、粗苯精制、焦油蒸馏和沥青 加工、粗苯精制生产生产苯类产品、焦油分离精制生产酚类、 萘、蒽等。
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
2.托斯考（Toscoal）工艺
⑴原料：
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）
⑵产品：
煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）
焦油：
（加氢可转化为合成原油）
半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）
2021/3/10
25
⑶托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）： ①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非粘结性煤
2021/3/10
21
②流程（图2—3）： 三段：干燥段、干馏段和冷却段
煤
煤 槽
水
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器
冷
焦油
水
却
段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
§ 1、绪论
§ 1.1煤炭资源 § 1.2煤化工发展史 § 1.3煤化工的范畴 § 1.4本书简介
§ 1.4本书简介
1、绪论： 介绍煤炭资源、煤化工发展简史和煤化工范畴。
2、煤的低温干馏： 低温干馏主要原理、主要炉型、立式炉生产城市煤气以及固体 热载体干馏新工艺。
3、炼焦： 煤的成焦过程、配煤和焦炭、现代焦炉、炼焦新技术、燃烧和 传热以及流体力学。
4、炼焦化学产品的回收与精制：
粗煤气的分离、氨和粗苯的回收、粗苯精制、焦油蒸馏和沥青 加工、粗苯精制生产生产苯类产品、焦油分离精制生产酚类、 萘、蒽等。
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
2.托斯考（Toscoal）工艺
⑴原料：
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）
⑵产品：
煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）
焦油：
（加氢可转化为合成原油）
半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）
2021/3/10
25
⑶托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）： ①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非粘结性煤
2021/3/10
21
②流程（图2—3）： 三段：干燥段、干馏段和冷却段
煤
煤 槽
水
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器
冷
焦油
水
却
段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
§ 1、绪论
§ 1.1煤炭资源 § 1.2煤化工发展史 § 1.3煤化工的范畴 § 1.4本书简介
煤化工工艺学第三章 炼焦
3.2 焦炭及其性质
由烟煤、沥青或其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝
空气条件下干馏得到的固体产物都可称为焦炭，且随 干馏温度的高低又有高温（950~1050℃)焦炭和低温 (500~700℃)焦炭之别，后者也称半焦。
根据原料煤的性质、干馏的条件等不同，可形成不同
规格和质量的高温焦炭，其中用于高炉炼铁的称高炉 焦，用于冲天炉熔铁的称铸造焦，用于铁合金生产的 称铁合金用焦，还有非铁金属冶炼用焦(以上统称冶金 焦)，以及气化用焦、电石用焦等。
3.1.1.3煤焦油 荒煤气经过冷却析出的煤焦油，分两步进行处理。首先用蒸
馏的方法，将沸点相近的组分集中在各种混合馏分中，然后再 对各混合馏分进一步精制得纯产品，焦油蒸馏所得的馏分如下。 （1）轻油馏分 可提取苯、甲苯、二甲苯、重苯等。 （2）酚油馏分 可提取酚、甲酚、二甲酚等。 （3）萘油馏分 生产萘、精萘、工业喹琳等。 （4）洗油馏分 主要用作苯类吸收剂。
当焦炭承受冲击力时，焦炭裂纹或缺陷处碎成小块，
焦炭抵抗这种破坏的能力称抗碎性或抗碎强度，用M40 （或M40）表示。
3.2.2、焦炭的化学组成 （1）水分 焦炭水分一般为2~6%。焦炭水分要稳定，否
则将引起高炉的炉温波动，并给焦炭转鼓指标带来误差。 （2）灰分 灰分是焦炭中的有害杂质，主要成分是高熔点 的SiO2和Al2O3。因此焦炭的灰分越低越好，焦炭灰分每增1 %，高炉焦比约提高2%，渣量约增加2.5%，高炉产量约下 降2.2%。 （3）挥发分 挥发分是焦炭成熟度的标志，它与原料煤的 煤化度和炼焦最终温度有关，一般成熟焦炭的挥发分为1% 左右；当挥发分>1.9%时，则为生焦。 （4）硫分 在冶炼过程中，焦炭中的硫转入生铁中，会大 大降低生铁的质量。一般硫分每增加0.1%，高炉熔剂和焦 炭的用量将分别增加2%，高炉的生产能力则降低2~2.5%。 （5）磷分 焦炭中的磷主要以无机盐形式存在，煤中所含 的磷几乎全部残留在焦炭中。高炉炉料中的磷全部转入生 铁中，因此焦炭的磷分一般<0.02%。
《煤化学与工艺》PPT课件
煤 的 结 构
第 一 节
一、煤煤的的组物成理结构
煤的组成
– 有机质
– 矿物质
煤的结构
– 网络结构模型－整体
– 平均结构单元模型－有机质
Fig.1 Diagram of the major constituents in coal: organic material, fragments of plant debris (macerals), inorganic inclusions, and an extensive pore net work.
1H NMR和FTIR联合解析
1H NMR FTIR
平
朔பைடு நூலகம்
烟
煤
小
分
和
子 馏
分
的
联平
合均
解分
析子
结
构
的
三、统计结构解析方法—— D W Krevelen（荷兰）首先
将统计结构解析法引入煤的结构研究，创立煤化学结构的统计解析法
• 应用结构解析法的原理，根据煤的加和性 质与结构的内在联系，在不使煤质发生破 坏的前提下，通过统计计算和图解，求取 平均结构单元的结构参数，并根据煤的结 构性质对计算结果进行校正，来定量地描 述煤的结构特征
化学结构一般以镜质组作 为研究对象
– 含量多 – 组成均匀，变化平稳
煤的大分子结构
第一煤节的煤大的分大子分结子构结构
煤大分子结构的基本概念 煤的结构参数 基本结构单元的核 基本结构单元周围的烷基侧链和官能团 煤中的杂原子 连接基本结构单元的桥键 煤中的低分子化合物
煤大分子结构的现代概念示意图
煤大分子结构的现代概念
煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物 结构单元的核心是缩合芳香核 结构单元的周边有不规则部分 结构单元之间由桥键连接 氧、氮、硫的存在形式 低分子化合物 煤化程度对煤结构的影响
煤化工工艺学第三章课件-炼焦
关，也不取决于炼焦工艺条件，主要受熄焦方
式的影响。炼焦厂使用湿法熄焦和干法熄焦两
种方式，湿法熄焦方式时，焦炭的水分约为
2%～6%，因喷水、沥水条件及焦炭粒度不同
而波动。干法熄焦时，焦炭在贮存期间也会吸
附空气中水汽，使焦炭水分达1%～1.5%。干
焦炭比湿焦炭容易筛分。所以，要控制焦炭水
分适量，以免焦粉含量增高。另外焦炭水分要
焦炭反应性高会降低焦炭强度，气化反应的 发展会使焦炭内部气孔壁减薄，加速焦炭破 损。要求焦炭的化学反应性低些为好。
第三章 炼 焦
编辑课件
1
1. 概述
煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃，可获得 焦炭、化学产品和煤气。此过程称高温干馏 或高温炼焦，一般简称炼焦。焦炭主要用于 高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化学 肥料或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种 类很多，主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、 二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。
编辑课件
14
2.3 焦炭的力学性能
（1）焦炭的机械强度。用焦炭的抗碎强度和 耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦 炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的
抗碎强度。M25（或M40）是焦炭的抗碎强度
指标。
焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，称为焦炭的耐
磨强度。M10是焦炭的耐磨强度指标。
编辑课件
15
焦炭的机械强度指标数值是用米库姆转鼓 试验得来的。
编辑课件
3
由于炼焦化学产品焦油和氨找到了用途， 促使人们设计出燃烧室和炭化室完全隔开 的焦炉，即所谓副产品回收焦炉。
燃烧室出来的废气温度很高，此部分废热 没有回收，有的用来加热废热锅炉，这种 没有废热回收的焦炉，称作废热式焦炉。
编辑课件
焦化厂工艺培训课件
a 硫份：洗精煤硫分是指洗精煤所含硫分在洗精煤中所占重量的百分比。其计算 公式为：
洗精煤硫分（%）= 洗精煤含硫分总量 （吨） ×100%；
洗精煤产量（干基）（吨）
b G值：也叫粘结指数，表征烟煤粘结性的一种指标， G值越大，表明结焦性越好； C Y值：也叫最大胶质层厚度， Y值随煤的变质程度呈有规律的变化，一般当煤的
第二十三页，共64页。
3.2 焦炉结构
焦炉是一个非常庞大，结构非常复杂的
用来生产焦炭的大型设备， 主要由炉顶区、 炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室（以上就是 经常所说的三室两区） 、小烟道、烟道、烟
囱以及（炉柱、拉条、保护板等）护炉铁件等 单元结构构成；我国自行设计的炉型很多，其 中主要有；大容积焦炉、58型焦炉、66型焦炉 、70型焦炉、红旗三号焦炉，以及现在的侧装 煤捣固式焦炉，大、中、小各类型的焦炉均有 定型设计，我厂采用TJL4350F型焦炉。
Vdaf为30%左右时， Y值出现最大值， Vdaf小于13%或者大于50%时Y值都几乎为零 ， Y值越大一般表明煤的粘结性越好； d X值：也叫最终收缩度，它表征煤料成焦后的收缩情况，在生产中有很好的指导作 用； e b值：表示膨胀度，它的大小取决于煤胶质层不透气性和塑性期间的气体析出速度，同 时与煤的岩相组成有密切关系，它是一个综合性指标，变动幅度大，对粘结性中等以上 的煤，特别是当煤料偏肥时， b值可做较好的区分。
焦化厂工艺培训课件
第一页，共64页。
内容提纲：
一、原料 二、备煤工艺 三、炼焦工艺 四、化产工艺 五、产品
第二页，共64页。
炼焦工艺
粗煤气去化产回收工段 净化
外购洗精煤处理
运输处理
焦炉
净煤气
≥25mm（冶金焦）
洗精煤硫分（%）= 洗精煤含硫分总量 （吨） ×100%；
洗精煤产量（干基）（吨）
b G值：也叫粘结指数，表征烟煤粘结性的一种指标， G值越大，表明结焦性越好； C Y值：也叫最大胶质层厚度， Y值随煤的变质程度呈有规律的变化，一般当煤的
第二十三页，共64页。
3.2 焦炉结构
焦炉是一个非常庞大，结构非常复杂的
用来生产焦炭的大型设备， 主要由炉顶区、 炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室（以上就是 经常所说的三室两区） 、小烟道、烟道、烟
囱以及（炉柱、拉条、保护板等）护炉铁件等 单元结构构成；我国自行设计的炉型很多，其 中主要有；大容积焦炉、58型焦炉、66型焦炉 、70型焦炉、红旗三号焦炉，以及现在的侧装 煤捣固式焦炉，大、中、小各类型的焦炉均有 定型设计，我厂采用TJL4350F型焦炉。
Vdaf为30%左右时， Y值出现最大值， Vdaf小于13%或者大于50%时Y值都几乎为零 ， Y值越大一般表明煤的粘结性越好； d X值：也叫最终收缩度，它表征煤料成焦后的收缩情况，在生产中有很好的指导作 用； e b值：表示膨胀度，它的大小取决于煤胶质层不透气性和塑性期间的气体析出速度，同 时与煤的岩相组成有密切关系，它是一个综合性指标，变动幅度大，对粘结性中等以上 的煤，特别是当煤料偏肥时， b值可做较好的区分。
焦化厂工艺培训课件
第一页，共64页。
内容提纲：
一、原料 二、备煤工艺 三、炼焦工艺 四、化产工艺 五、产品
第二页，共64页。
炼焦工艺
粗煤气去化产回收工段 净化
外购洗精煤处理
运输处理
焦炉
净煤气
≥25mm（冶金焦）
煤化工工艺学第三章课件-炼焦
热解反应是炼焦过程中的重要化学反应之一，它是指煤在高温下受热后发生分解和 聚合反应，生成焦油、煤气和半焦的过程。
热解反应过程中，煤中的大分子结构发生断裂，释放出挥发性物质，这些挥发性物 质在高温下进一步裂解和聚合，最终形成焦油和煤气。
热解反应的温度和压力对生成物的影响较大，温度越高、压力越大，生成物的产率 越高。
根据炼焦需求，选择适合的煤种和配比，以 提高焦炭的质量和产率。
采用先进的炼焦技术
如捣固炼焦、配煤技术等，可以提高焦炭的 质量和产率。
控制炼焦温度和时间
通过优化加热制度，确保煤料在适当的温度 和时间内完成热解和缩聚反应。
加强环境保护
通过改进工艺和设备，降低炼焦过程中的污 染物排放，实现绿色生产。
THANK YOU
煤化工工艺学第三 章课件-炼焦
目 录
• 炼焦的基本概念 • 炼焦的工艺流程 • 炼焦的化学反应 • 炼焦的影响因素与优化方法
01
炼焦的基本概念
炼焦的定义
01
炼焦：指将煤在高温下经过热解 、熔融、固化、相变等物理和化 学变化过程，转化为焦炭和煤焦 油的过程。
02
炼焦是煤化工的重要环节，是高 炉冶炼的主要原料，也是钢铁、 化工、电石等行业的原料。
炼焦的原理
炼焦原理：煤ห้องสมุดไป่ตู้高温下经过热解反应，释放出挥发性物质， 生成焦炭和煤焦油。热解过程中，煤分子结构发生变化，产 生裂解和缩聚反应，形成不同组分的煤气和液体产物。
炼焦反应需要在高温、常压或加压条件下进行，通常在焦炉 内进行。炼焦过程中，煤的粘结性和结焦性是影响焦炭质量 的重要因素。
炼焦的重要性
结焦反应
结焦反应是炼焦过程中的另一重要化 学反应，它是指半焦在高温下进一步 加热，发生缩聚和芳构化反应，最终 形成焦炭的过程。
热解反应过程中，煤中的大分子结构发生断裂，释放出挥发性物质，这些挥发性物 质在高温下进一步裂解和聚合，最终形成焦油和煤气。
热解反应的温度和压力对生成物的影响较大，温度越高、压力越大，生成物的产率 越高。
根据炼焦需求，选择适合的煤种和配比，以 提高焦炭的质量和产率。
采用先进的炼焦技术
如捣固炼焦、配煤技术等，可以提高焦炭的 质量和产率。
控制炼焦温度和时间
通过优化加热制度，确保煤料在适当的温度 和时间内完成热解和缩聚反应。
加强环境保护
通过改进工艺和设备，降低炼焦过程中的污 染物排放，实现绿色生产。
THANK YOU
煤化工工艺学第三 章课件-炼焦
目 录
• 炼焦的基本概念 • 炼焦的工艺流程 • 炼焦的化学反应 • 炼焦的影响因素与优化方法
01
炼焦的基本概念
炼焦的定义
01
炼焦：指将煤在高温下经过热解 、熔融、固化、相变等物理和化 学变化过程，转化为焦炭和煤焦 油的过程。
02
炼焦是煤化工的重要环节，是高 炉冶炼的主要原料，也是钢铁、 化工、电石等行业的原料。
炼焦的原理
炼焦原理：煤ห้องสมุดไป่ตู้高温下经过热解反应，释放出挥发性物质， 生成焦炭和煤焦油。热解过程中，煤分子结构发生变化，产 生裂解和缩聚反应，形成不同组分的煤气和液体产物。
炼焦反应需要在高温、常压或加压条件下进行，通常在焦炉 内进行。炼焦过程中，煤的粘结性和结焦性是影响焦炭质量 的重要因素。
炼焦的重要性
结焦反应
结焦反应是炼焦过程中的另一重要化 学反应，它是指半焦在高温下进一步 加热，发生缩聚和芳构化反应，最终 形成焦炭的过程。
煤化工工艺学-4-炼焦化学产品的回收与精制
一、粗煤气初步冷却（sheet 3）
3. 初冷设备：管壳式冷却器（立管式和横管式两种）
<缺点> 耗用金属量大，还必须清理管内水垢。
<解决方法> 直接冷却水洗；也可先进行管式冷却，再进行直接冷却； 采用空气冷却和水冷却两段法。
二、焦油和氨水的分离（sheet 1）
1. 粗煤气冷却后，由集气管来的冷凝下来的氨水、焦 油和焦油渣必须进行分离，原因如下：
含有大量水蒸气，吸收后，降低输送
成本 腐蚀性介质被冷凝
H2S，HCN等
有害物质也被冷凝 萘容易堵塞 焦油蒸气不利于回收氨和粗苯操作 氨燃烧生成氧化氮 不饱和烃形成聚合物
三、炼焦化学产品的回收方法（sheet 2）
2. 炼焦化学产品的回收与精制流程
粗煤气首先经过初
冷器冷却析出焦油
生产原理： 将含有氨的焦炉煤气通入饱和器，与硫酸铵母液
中的硫酸反应，当母液中的游离酸的浓度（质量分数）或酸度 为 1%~2%时，主要生成硫酸铵。酸度增加时，生成硫酸氢铵 的比例增大。但硫酸氢铵比硫酸铵更易溶于水和稀酸，因此， 酸度不大时，从饱和器中析出的主要是硫酸铵结晶。
工艺流程：
A. 煤气经过鼓风机和电捕焦油器之后进入煤气预热器 1 ，预热到 60~70 oC（目的：蒸出饱和器中的水分，防止母液稀释），煤 气由饱和器 2 的中央气管经泡沸伞穿过母液层鼓泡而出（氨被 硫酸吸收，形成含量为 40%~45%硫酸氢铵和 6%~8%硫酸铵； 吸收氨的同时，吡啶碱也被吸收）。煤气穿过饱和器 2 后经除 酸器3分离出携带的酸雾后，去脱硫和粗苯回收工段。
b. 脱除方法：冷却冲洗法——终冷部分介绍 油吸收法
吸收剂有：洗油、焦油、蒽油和轻柴油等。 在吸收塔内煤气自下而上，萘被喷淋下的油吸收，是物理吸收 过程。我国焦化厂多采用焦油洗油作为吸收剂，因为它对萘的 溶解度较大，本身用量较少。 30~40 oC条件下，萘可被除至0.5 g/m3，为了保证吸收效率， 循环洗油允许的含奶量为7%~10%
炼焦工艺PPT课件
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国内炼焦生产技术状况
在电气和生产过程自动控制方面，PLC技术和DCS集 散型计算机控制技术已广泛应用, 掌握了组态、软件编制、 控制调试和硬件计算机设备的配套技术、信号传输技术， 数据处理、焦炉温压自动检测与调节等技术 “三电一体 化”设计等最新技术也在开发和推广之中。
在化产品精制方面,大型煤焦油集中深加工技术、煤 系针状焦技术、粗苯加氢精制等技术也已掌握和应用,工 业萘、蒽、吡啶及其精制产品的品种越来越多，产量不断 提高。
反应后强度CSR%≥
55
50
挥发份(Vdaf) ≤ 水分(Wt) ≤ 焦末含量 %
>40mm 4.0±1.0
≤4.0
1.8 >25mm 5.0±2.0 ≤5.0
25-40mm ≤12.0 ≤12.0
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第四节 提高焦炭质量的途径
配煤质量是提高焦炭质量最重要的途径
➢ 配煤试验指导配煤，保证配煤质量。 ➢ 提高配煤的稳定性和准确性也十分重要。 ➢ 配煤粒度也是保证配煤质量的重要因素。
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2、现代高炉对焦炭的要求及焦炉的发展方向
焦炉的发展方向
从已探明煤的储量看，优质炼焦煤的储量明显短缺。这 种优质焦炭与低质炼焦煤的矛盾，推动着配煤技术的不 断发展和炼焦工艺的不断改进。
为实现焦炉的高效低耗，提高生产效率，焦炉正朝着大 型化、全机械化和自动化方向发展。焦炉的大型化主要 在于提高炭化窒高度并增加其长度。由此在焦炉结构上 愈来愈多地采用分段加热及贫煤气和空气全下喷的方式。 在加热煤气结构上，则向全自动调节和程序加热方向发 展。
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国内炼焦生产技术状况
炼焦技术发展
技术水平和装备水平不断提高。在焦炉方面,以宝钢 二期6m焦炉为代表,该焦炉的设计、机械设备的国产化率 达90%以上,其中焦炉本体的国产化率为100%。
煤化工工艺学第四章炼焦化学产品
2.焦油和氨水分离 ⑴意义 理由 ①循环氨水中不应有焦油和固体颗粒，否则堵塞 喷嘴。 ②焦油精制加工若有水存在，将增大耗热量，增 大设备容积、阻力。 ③焦油中固体颗粒，破坏沥青质量，焦油渣沉积 影响设备操作。 ⑵氨水、焦油、油渣分离困难 ①焦油黏度大，难以沉淀分离 ②焦油中极性化合物易水形成乳化液 ③焦油渣密度与焦油密度相近难以沉淀分离
在600℃前从胶质层析出的和部分从半焦中析出的蒸汽和气体称为初次 分解产物，主要含有甲烷，二氧化碳、—氧化碳、化合水及初焦油，氢含 量很低。 初焦油主要的族组成大致如下，% 链烷烃(脂肪烃) 烯烃 芳烃 酸性物质 盐基类 树脂状物质 其他 8.0 2.8 58.9 12.1 1.8 14.4 2 初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯，甲基萘、甲基联苯、菲、蒽及其 甲基同系物，酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和甲基吲 哚；链烷烃和烯烃皆为C5至C32的化合物，盐基类主要是二甲基吡啶、甲苯 胺等。
CH3CH2CH2CH3 →CH2=CHCH2CH3+H2 → CH2=CHCH=CH2+2H2 在500℃时开始产生脱氢现象，至650℃时氢的生成量已很多， 在高于800℃时，烯烃产生二次裂解，例如部分乙烯将裂解为甲烷、 氢和碳。 (c)按异构化进行的重排反应。在此反应中，碳氢化合物裂解时 产生的是复合异构化，即裂解的原始物质要受到异构作用、环化作 用及脱氢作用，而不是单纯的异构化(即氢一烃基团的互换)。
罗茨鼓风机的特点是输气量随着内压变化几乎保持一定，即风 压稍有变化，但风量几乎不变，
4.煤气净化 ⑴煤气脱焦油雾 ①意义 硫胺工序：形成酸焦油使母液起泡，污染设备和 溶液。 对洗苯：使洗液焦油的质量变坏。 对脱硫：焦油雾使脱硫率变小。 ※②电捕焦油器 a:原理 管子中心为负极，管壁则取为正极（内部产生负 离子），焦油雾经过管子的电场时变成带负电荷 的质点，故沉积在管壁而被捕集，并汇流到下部 导出。
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②鼓风机位于流程最后，产生的压缩热，可弥补煤气输送 至用户时的热损失，降低能耗，。 ③避免了冷却后又加热，加热后又冷却造成的温度起伏。 缺点：负压管路不安全 负压煤气体积大，管路和设备尺寸大
§ 4、炼焦化学产品的回收与精制
§ 4．1 炼焦化学产品
§ 4．1 炼焦化学产品
1.组成与产率 粗煤气：炼焦过程中析出的挥发性产物（由煤气、焦油、粗苯和水构 成） 影响粗煤气组成的因素 主要：炼焦温度和二次热解作用 T↑ 气态产物及氢含量↑； 氨、吡啶、喹啉等在高于600℃始于粗煤气中出现（原因：碳与杂 原子之间的键强度顺序：C-O<C-S<C-N） 粗煤气组成中主要为稳定化合物（故之中几乎无酮类、醇类、羟酸 类和二元酚类)
②经济效益 ③环境效益 ⑵回收方法 焦油和水 冷却和冷凝 化学产品 吸收法 ⑶回收与精制流程 半负压流程: ※鼓风机：给予煤气一定输送动力，机前为负压（抽吸）， 机后为正压（加压）。 鼓风机位置：初冷之后，电捕焦油器之前。
焦炉
粗煤气
氨 水 处 理
焦炭
初冷器 鼓风机
捕焦油雾
氨水澄清槽 氨水 焦油
焦油精制
排水
酚类 吡啶碱 洗油 萘 蒽 沥青
正压
脱萘 脱硫 洗氨 终冷 洗苯
粗苯
硫磺 硫酸铵 苯 甲苯 二甲苯 净煤气
粗苯精制
图4-1 炼焦化学产品回收与精Leabharlann 流程3.全负压回收与净化流程
焦炉粗煤气
横管初冷 洗氨
电捕焦油
氨水脱硫
洗苯
鼓风机
净煤气
图4-2全负压回收与净化流程
全负压（鼓风机位于流程最后）流程特点： 优点：①鼓风机前，煤气一直在低温下操作，无需终冷工序， 流程短，简化工艺；
酚馏分含有复杂的烷基 酚馏分主要为酚、甲酚、二 酚混合物 甲酚 煤 气 几乎没有氨 氨含量8~12g ∕m3
2.回收与精制方法 ⑴回收与精制的目的以及意义 ①有害于煤气的利用和输送的物质 a:萘 以固态析出，堵塞管路 b：焦油蒸汽 有害与回收氨和粗苯操作 c：硫化氢 腐蚀设备，不利于煤气加工 d：氨 腐蚀设备，燃烧时产生NO，污染大气 e：不饱和烃 生成聚合物，引起管路和设备发生故障
参考下表：高低温干馏粗煤气化学产品产率组成比较： （烟煤为例）
产品产率
煤气（质量分数） ∕% 煤气∕(m3 ∕t) 焦油（质量分数） ∕% 粗苯（或汽油） （质量分数）∕%
低温 炼焦
6~8 80~120 7~10
高温炼 焦
13~15 330~380 3~5
产品产率
低温 炼焦
高温 炼焦
焦油中含量（质量分数）∕% 酚类 碱类 萘 20~35 1~2 痕量 1~3 3~4 7~12
0.4~0.6 0.8~1.1
煤气中含量（体积分数）∕% H2 CH4 26~30 40~55 55~60 25~28
粗苯（或汽油）中含烃（质量分数）∕% 不饱和烃 脂肪烃或环烷烃 40~60 15~20 10~15 2~5
芳烃
30~40
80~88
低温干馏 焦 油 长链的环烷烃和芳烃
高温炼焦 多环芳烃和杂环化合物