第二章 煤的低温干馏32 2017
《煤的低温干馏》课件
• 煤的低温干馏简介 • 低温干馏工艺流程 • 低温干馏的应用与优势 • 低温干馏的挑战与解决方案 • 结论与展望
目录
Part
01
煤的低温干馏简介
定义与特点
定义
煤的低温干馏是指将煤在低温条件下进行干馏处理，使其发生热解反应，生成焦炭、煤 气和煤焦油的工艺过程。
特点
低温干馏具有较低的反应温度，一般在600℃以下，同时具有较高的煤转化率，能够得到 较多的焦炭、煤气和煤焦油。
通过低温干馏，可以将煤中的一 些重金属元素富集起来，便于集 中处理和回收，减少对环境的污
染。
煤的低温干馏可以回收利用煤中 的可燃部分，减少燃煤发电厂的 废弃物排放，降低对环境的影响
。
Part
04
低温干馏的挑战与解决方案
技术难题与解决方案
技术
实现高效、环保的热量传
递和物质传递是一大技术
加强与其他煤转化技术的结合 ，如煤的气化、液化等，形成 多联产系统，提高整体能源利 用效率。
探索煤的低温干馏技术在可再 生能源领域的应用，如生物质 、废弃物等，实现能源和环境 的双重效益。
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市场前景
随着环保要求的提高和能源结构的调 整，煤低温干馏技术的市场需求不断 增长，具有广阔的市场前景。
环境保护与可持续发展
环境保护
煤低温干馏技术能够实现高效、环保的煤炭资源利用，减少污染物排放，保护 环境。
可持续发展
煤低温干馏技术符合可持续发展的要求，既满足当代人的需求，又不对后代人 满足需求的能力构成危害。
原料破碎与筛分
将大块煤破碎成小块，并 筛分成不同粒度，以满足 干馏设备的要求。
原料干燥
《煤的低温干馏》课件
历史与发展
历史
煤的低温干馏技术起源于19世纪，随着科技的发展和环保要求的提高，该技术不断得到改进和完善。
发展
现代煤的低温干馏技术采用新型反应器、催化剂和操作条件，提高了产品的质量和产量，同时降低了 能耗和污染。
干馏原理与技术
原理
煤的低温干馏是在隔绝空气的条件下，将煤加热到一定温度，使其发生热解反应。热解过程中，煤中的有机物质 发生分解，生成气体、液体和固体产物。
《煤的低温干馏》 PPT课件
contents
目录
• 煤的低温干馏简介 • 低温干馏工艺流程 • 低温干馏的应用与实例 • 低温干馏的挑战与前景 • 结论与展望
01
煤的低温干馏简介
定义与特点
Байду номын сангаас
定义
煤的低温干馏是指将煤在低温条件下 进行热解的过程，以获得低温焦油和 煤气。
特点
低温干馏具有较低的操作温度，可以 获得高附加值的焦油和煤气，同时减 少环境污染。
技术
煤的低温干馏技术包括立式炉干馏、卧式炉干馏、气流床干馏等。不同的干馏技术具有不同的操作条件和产物， 适用于不同类型的煤。
02
低温干馏工艺流程
原料准备
原料选择
选择适合低温干馏的煤种，如褐煤、 长焰煤等，确保煤质稳定且具有较高 的干馏价值。
原料预处理
对原料进行破碎、筛分、干燥等预处 理，以减小干馏炉的负荷，提高干馏 效果。
。
加强煤低温干馏技术的 工业应用研究，为该技 术的推广提供更加充分
的实践依据。
对工业应用的展望
1
煤低温干馏技术有望成为一种高效、环保的煤转 化技术，在未来的能源和化工领域发挥重要作用 。
2
随着技术的不断进步和应用范围的扩大，煤低温 干馏技术有望为解决我国能源危机和环境污染问 题作出贡献。
第二章-煤的低温干馏PPT课件
适用煤：
褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。
中国煤炭的分类：
褐煤（HM）
烟煤
无烟煤（WY）
长焰煤（CY）不黏煤(BN) 弱黏煤（RN）气煤（QM）肥煤（FM）焦煤（JM） 瘦煤（SM） 贫煤（PM）
.
3
2.2 低温干馏产品
3.煤气 Crude Gas （产率80-200m3/t,原料干煤）
.
4
2.简述固体热载体干馏工艺原理。
.
13
.
9
2）内热式（借助热载体传热，载体和煤料直接接触）
优点：热பைடு நூலகம்率高、耗能低，
加热均匀，能简化干炉结构。
缺点：对煤料要求高（必须
是块状且粒度范围窄），气体 载体稀释气态产物。
.
10
干馏工艺小结
固体热载体干馏工艺
✓外热式干馏炉传热慢，生产能力小；
✓气流内热式炉只能处理块状煤料。
✓粉煤流化床干流装置的干馏气态产物中混入惰性气体，降低了 煤气质量。
2. 煤的低温干馏
1 概述 2 低温干馏产品 3 干馏产品的影响因素 4 低温干馏主要炉型
5 立式炉生产城市煤气
6 固体热载体干馏工艺
.
1
2.1 概述
.
2
低温干馏过程的特点：
热加工过程 常压生产 不需加氢和氧 实现煤部分气化（煤气）和液化（焦油）
低阶煤含较多挥发 份，可回收相当数 量的焦油和煤气
✓采用固体热载体进行煤干馏，加热速度快，载体和干馏气态产 物分离容易，单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热之高， 适合煤粉干馏。
• 托斯考（Toscoal)工艺
• ETCH煤粉快速热解工艺
• 鲁奇鲁尔煤气化工艺
煤的低温干馏反应机理的探究
煤的低温干馏反应机理的探究煤是一种重要的能源资源，其在能源领域的应用广泛。
然而，煤的直接燃烧会产生大量的污染物和温室气体，对环境和人类健康造成严重影响。
因此，研究煤的低温干馏反应机理，寻找高效、清洁的能源转化途径，具有重要的理论和实际意义。
煤的低温干馏是指在较低的温度下，通过去除煤中的挥发分和湿分，实现煤的无烟燃烧和高效利用。
这种干馏过程涉及复杂的化学反应，需要深入研究煤的结构和组成，以及反应机理。
煤的结构主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，其中碳是主要成分。
煤中的碳主要以有机质的形式存在，包括腐植质和裂变质。
腐植质主要来自于植物残渣的堆积和压实，裂变质则是在地质作用下形成的。
煤的结构和组成对低温干馏反应的过程和产物有着重要的影响。
在低温干馏过程中，煤中的挥发分和湿分被逐渐释放出来，形成气体和液体产物。
这些产物包括煤气、焦油和焦炭等。
煤气主要由一氧化碳、氢气、甲烷等组成，可用于燃料和化工原料。
焦油则是一种复杂的混合物，含有大量的芳香烃和多环芳烃，可用于制备化工产品。
煤的低温干馏反应机理涉及多种反应路径和中间产物。
其中，裂解、重组和聚合是主要的反应类型。
在裂解反应中，煤中的大分子有机质被破坏，产生小分子化合物。
重组反应是指小分子化合物之间的相互作用，形成新的化合物。
而聚合反应则是指小分子化合物之间的结合，形成大分子化合物。
研究煤的低温干馏反应机理需要运用多种分析技术和方法。
例如，傅里叶变换红外光谱（FTIR）可以用于分析煤的结构和功能基团。
核磁共振（NMR）技术可以用于研究煤的化学键和分子结构。
质谱（MS）技术可以用于鉴定和定量煤中的挥发分和液体产物。
这些技术的应用可以揭示煤的低温干馏反应过程和机理。
煤的低温干馏反应机理的研究不仅有助于提高煤的利用效率，还可以减少污染物的排放。
通过深入了解煤的结构和组成，优化低温干馏过程的条件和参数，可以实现煤的清洁转化和高效利用。
此外，研究煤的低温干馏反应机理还可以为煤的资源化利用提供理论指导和技术支持。
第二章 煤的低温干馏
第二章煤的低温干馏1．煤干馏过程简介煤的干馏又称为煤的热解，是煤化工的重要过程之一。
它指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。
按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）。
与高温干馏（即焦化）相比，低温干馏的焦油产率较高而煤气产率较低。
一般半焦为50％～70％，低温煤焦油8％～25％，煤气80～100m3/t（原料煤）。
煤低温干馏技术的应用始于19世纪，当时主要用于制取灯油（或称煤油）和蜡。
19世纪末，因电灯的发明而趋于衰落。
第二次世界大战前夕及大战期间，纳粹德国基于战争的目的,建立了大型低温干馏工厂,生产低温干馏煤焦油，再经高压加氢制取汽油、柴油。
战后，大量廉价石油的开采，使煤低温干馏工业再次陷于停滞状态，各种新型低温干馏的方法多处于试验阶段。
历史上曾出现过很多低温干馏方法，但工业上成功的只有几种。
这些方法按炉的加热方式可分为外热式、内热式及内热外热混合式。
外热式炉的加热介质与原料不直接接触，热量由炉壁传入；内热式炉的加热介质与原料直接接触，因加热介质的不同而有固体热载体法和气体热载体法两种。
内热式气体热载体法鲁奇－斯皮尔盖斯低温干馏法是工业上已采用的典型方法。
此法采用气体热载体内热式垂直连续炉，在中国俗称三段炉，即从上而下包括干燥段、干馏段和冷却段三部分（图1）。
褐煤或由褐煤压制成的型块（约25～60mm）由上而下移动，与燃烧气逆流直接接触受热。
炉顶原料的含水量约15％时，在干燥段脱除水分至 1.0％以下，逆流而上的约250℃热气体冷至80～100℃。
干燥后原料在干馏段被600～700℃不含氧的燃烧气加热至约500℃,发生热分解；热气体冷至约250℃,生成的半焦进入冷却段被冷气体冷却。
半焦排出后进一步用水和空气冷却。
从干馏段逸出的挥发物经过冷凝、冷却等步骤，得到焦油和热解水。
煤的低温干馏工艺有哪些
煤的低温干馏工艺有哪些煤的低温干馏工艺是指在700以下的温度范围内，将煤进行加热处理，通过物理和化学反应将煤中的有机物质分解，生成液体和气体产品的过程。
这种工艺可以有效利用煤资源，减少对煤中的有机物质进行燃烧而产生的环境污染。
下面将介绍几种常见的煤的低温干馏工艺。
1. 低温热解工艺：低温热解工艺是将煤与热载体（如石英颗粒或金属颗粒）一起加热，通过热传导和煤与热载体间的物理和化学反应，使煤的有机物质分解为液体和气体产品。
该工艺适用于煤的干馏和焦化过程。
2. 低温气化工艺：低温气化工艺是指将煤与空气或气体反应剂（如水蒸气、氢气或一氧化碳）进行气化反应，将煤中的有机物质转化为气体燃料或化工原料。
低温气化过程中生成的气体主要包括合成气、甲烷和一氧化碳。
3. 低温液化工艺：低温液化工艺是将煤在氢气的存在下进行催化加氢反应，将煤中的有机物质转化为液体燃料或化工原料。
低温液化工艺可以通过裂解煤中的大分子结构，得到低碳烯烃、芳香烃等燃料和化工原料。
4. 低温焦化工艺：低温焦化工艺是将煤在干燥空气或氮气中进行加热，使煤中的有机物质发生裂解反应，得到焦炭和可燃气体。
低温焦化过程中生成的气体主要包括一氧化碳、甲烷和氢气。
5. 低温裂解工艺：低温裂解工艺是将煤在催化剂（如铁催化剂）的存在下进行加热，通过裂解和重组反应，将煤中的有机物质转化为液体燃料和化工原料。
低温裂解工艺可以得到混合芳香烃、饱和烃和杂环化合物等产品。
6. 低温脱固硫工艺：低温脱固硫工艺是将含硫煤在氧化剂（如空气、氧气或过氧化氢）的存在下进行加热反应，通过氧化反应将煤中的硫化物转化为硫酸盐或硫酸酯，达到脱硫的效果。
低温脱固硫工艺可以减少煤燃烧时产生的二氧化硫和硫酸雾的排放。
总结起来，煤的低温干馏工艺包括低温热解、低温气化、低温液化、低温焦化、低温裂解和低温脱固硫等几种常见工艺。
这些工艺能够有效利用煤资源，同时减少煤的燃烧对环境的污染，具有重要的经济和环境意义。
煤的低温干馏
煤炭低温干馏的发展
煤炭低温干馏始于19世纪，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。第二次 世界大战前夕及大战期问，纳粹德国基于战争目的，建立 了大型低温干馏厂，以褐煤为原料生产低温干馏煤焦油， 再高压加氢制取汽油和柴油。战后，由于大量廉价石油的 开采，低温干馏工业再次陷于停滞状态。
半焦用途
低温干馏半焦应用广泛，其中一部分用作优质的民用和 动力用燃料，因为半焦燃烧时无烟，加热时不形成焦油， 而大多数煤受热时有焦油 生成，表现在一般燃料时冒黄 烟。此外，半焦反应性好，燃烧的热效率高于煤。民用半 焦应当有一定块度，并且应当均匀。气化用半焦用于移动 床气化炉时，也要求有一定的块度。 半焦是铁合金生产的优良炭料，要求半焦的比电阻尽可 能高，以保证铁合电炉池中总电阻达到最大，节省电能。 装入电炉的半焦块度可为3~6nm，比电阻为 0.35~20Ω /m。 半焦可用作冶金型焦的中间产品。褐煤半焦也可用作高 炉炼铁的喷吹料，以减少冶金焦用量。褐煤半焦用于粉矿 烧结，也是适宜的。
外热式和内热式比较
外热式 原料黏结性 干馏气态产物 焦油产率 半焦品质 热效率 设备结构 宽 不被稀释 小 不均匀 低 复杂 内热式 弱 被稀释 较大 较均匀 高 简单
沸腾床干馏炉
原料：粉煤，0~6mm 设备：沸腾炉、内热式； 热载体：煤气燃烧所得烟气 流程：粉煤沸腾床干馏法 产物：煤气，中油，焦油，焦粉
干馏产品的影响因素
低温干馏产品的产率和性质与原材料性质、加热条件、 加热终温以及压力有关。 1.产率： 焦油：一般煤阶降低，焦油产率减少。 1.褐煤焦油产率：4.5~23％ 2.烟煤焦油产率：0.5~20％ 3.腐泥煤焦油产率：可达40％ 煤气：一般煤阶降低，煤气产率减少。 1.泥炭煤煤气产率：16~32％ 2.褐煤煤气产率：6~22％ 3.烟煤煤气产率：6~17％ 半焦：一般煤阶升高，半价产率增加。
第二章煤的低温干馏
在煤类的命名上，考虑到新旧分类的延续性和习惯叫法，仍 保留气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤和长 焰煤8个煤类。
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煤化程度是指煤的变质程度，即泥炭经压力、
地热作用的大小，以及受作用的地质年代的长短 的综合。泥炭向褐煤、烟煤和无烟煤转化过
程中，煤化度逐步提高。
煤化度通常是用煤的碳含量、碳氢比、挥发份、 镜质组反射率等表示。
产物：焦油、半焦和煤气。
其产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和 加热条件。 一般：焦油产率为6%~25%； 半焦产率为50%~70%； 煤气产率为80~200m3/t（原料干煤）
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2.2.1 半焦
⑴半焦的性质:
煤与CO2反应的气化速率、残碳率
孔隙率∕%： 30~50 反应性（于1050℃，CO2）∕[ml∕(g·s)]: 比高温焦炭 高 比电阻／Ω·m：比高温焦炭高 （煤的变质程度越低其反应性和比电阻越高） 机械强度／%： 低于高温焦炭
低阶煤是指变质程度较低的煤。 煤阶代表了煤化作用中能达到的成熟度的级别，
煤阶的改变是由于深埋而增加的温度而改变的。 当泥岩沉积被掩埋，随温度和压力的增加而转变 成煤时，物理和化学性质发生变化。“煤阶” 将 这一转变步骤细分成几个阶段：植物-泥炭-褐煤烟煤-无烟煤
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2.2 煤低温干馏的产品
低温干馏适用于褐煤、烟煤等可生成较多焦油和 煤气的煤种。
酚类：35% 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%
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⑵成分：
⑶用途：
①发动机燃料，生产酚类和烃类；
②提取的酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等产
《煤的低温干馏》课件
干馏产物应用
示例案例介绍了干馏产物在煤化 工和能源生产中的具体应用。
环境影响评估
示例案例分析了煤的低温干馏对 环境的影响，提出了相应的解决 方案。
总结和展望
煤的低温干馏作为一项重要的煤炭资源利用技术，具有广阔的应用前景。在 未来，我们可以进一步改进干馏工艺、提高干馏产物的质量和稳定性，为能 源和化学工业的发展做出更多贡献。
《煤的低温干馏》PPT课 件
煤的低温干馏是一种重要的煤炭资源利用技术，通过在低温下将煤进行加热 蒸发，得到有用的燃料和化学产品。本课件将介绍煤的低温干馏的定义、原 理、应用、优势与不足、关键技术和示例案例。
煤的低温干馏的定义和原理
1 定义
煤的低温干馏是指在较低的温度下对煤进行分解、脱水和脱确的过程。
2 原理
在低温条件下，煤中的水分、挥发分和组成较低的碳质焦油会蒸发、分离，从而得到干 馏焦。
煤的低温干馏过程
1
加热蒸发
通过加热煤岩，使煤中的水分和挥发分蒸发。
2
气相分离
将蒸发出的气体通过冷却和分离处理，的干馏焦可继续用于能源生产和化学工业。
煤的低温干馏的应用
煤的低温干馏的关键技术
1 低温干馏工艺
通过调控温度、压力和反应时间等参数，实现煤的高效干馏。
2 废气处理技术
对干馏过程中产生的废气进行回收和净化处理，减少对环境的影响。
3 干馏产物分离技术
利用物理和化学方法对干馏产物进行分离、纯化和提纯。
煤的低温干馏的示例案例
低温干馏装置
示例案例描述关于煤的低温干馏 装置的设计和构造。
煤化工产业
干馏产物可用于生产炭黑、合成油、合成气等多种化学产品。
能源生产
干馏焦可用作燃料，提供热能和动力，取代传统煤炭。
2-低温干馏解析
• 2.3 影响干馏因素（不讲） • 2.3.1 原料煤 • 煤化度↑ 焦油产率↓ 半焦↑ 煤气↓ • 褐煤、泥炭含氧高所以含氧化合物多、主要如：酚、酮、 醇、羧酸。 • 烟煤含氧化合物少，烃类↑，萘↓。 • 2.3.2 加热条件（终温） • 500～600℃ • 温度↑，多环芳烃↑ • 焦油移成于550℃，低温干馏适宜温度510～600℃
• 2.3.3 加热速度 • 加热速度↑ 半焦产率↓ 焦油↑ 煤气产率 稍有减少。 • 对于快速干馏研究：北京煤化所、大连理工大学等。 • 2.3.4 压力 • 压力↑ 挥发不易跑出，易发生二次热解，焦油↓ • 半焦↑ 气态产物↑
• 2.4 主要炉型、工艺 • 干馏炉要求：物料加热均匀，干馏过程易控制，可用原 料煤范围大，导出挥发物二次热解作用小。 • 外热式： • ①间接 • ②不均匀 • ③结构复杂 • 内热式干馏炉的优点（与外热式比） • ①热载体直接传热 ↑ • ②加热均匀，消除过热现象。 • ③结构简单，无调节设备。 • 缺点：①装煤必须是大块的，粒度范围窄，不适合粘煤。 • ②热载体稀释干馏产物，容积↑，自理设备增加动力。
• • • • •
2.4.3 立式炉（见书） 连续操作炉子，用于生产城市煤气。 外热式干馏炉，图见2-5，详细资料待查。 1．大连煤气公司引进Koppers立式炉。 2．鞍山焦耐院开发了ILW、ILK、ILH-D型立式炉。
2.4.4 回转炉 • 干燥好的生料经胶带机送入炭化加料斗，由螺旋螺旋导 板均匀加入炭化炉。炉内设有炒板，并呈一定坡度。 • 生产时，炉体以一定速度旋转，物料因重力及炒板的作 用以一定速度散流向出料口，流动过程中与燃烧产生的 高温烟气逆向接触，温度逐渐升高而达到均匀炭化，生 产的炭化料最后由出料口卸出。 • 温度控制依靠加料速度、炉体转速和高温烟气显热共同 调节； • 炉内无氧气氛则靠炭化炉端面密封保持。 • 回转炉端面密封效果差，炉内过氧严重，造成炭化率低、 炭化料大孔多、强度差的主要原因之一。
第二章 煤的低温干馏
第1节、概述概念：煤干馏—煤在隔绝空气的条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。
（或炼焦、焦化）分类（按加热终温）：低温干馏：500～600℃；中温干馏：700～900℃；高温干馏：900～1100℃低温干馏特点：煤的低温干馏过程仅是一个热加工过程，常压生产，不用加氢，不用氧气，即可制得煤气和焦油，实现了煤的部分气化和液化。
低温干馏与煤的气化和液化相比，过程简单、加工条件温和、投资少、生产成本低，经济竞争能力强。
适用煤：褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。
低温干馏产品：半焦、煤气、焦油第二节、低温干馏产品煤低温干馏产物的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。
一般焦油产率为6～25%，半焦产率50～70%，煤气产率80～200m3/t（原料干煤）。
1、半焦性质：①孔隙率为30～50%；②反应性和比电阻都比高温焦炭高，原料的煤化程度越低，半焦的反应能力和比电阻越高；③强度较低，低于高温焦炭；④在电炉冶炼和化学反应等过程中使用。
应用：应用范围较广，优质的民用和动力燃料。
原因：无烟，不形成焦油，含硫比原煤低，有利于环境保护，反应性好，热效率比煤高，块度均匀；铁合金生产的优良碳料，褐煤半焦可用作高炉炼铁喷吹料，粉矿烧结。
影响因素：半焦的块度和原料煤的块度、强度和热稳定性、低温干馏炉的结构、加热速度及温度梯度有关。
2、煤焦油性质：低温干馏煤焦油是黑褐色液体，密度一般小于1g/cm3 。
成分特征：①酚类含量高：35%，②有机碱含量比较低1～2%，烷基2～10%，烯烃3～5%，环烷烃10%，芳烃15～25%，中性含氧化合物（酮、酯和杂环化合物）20～25%，沥青10%。
用途：可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃，（包括苯、萘的同系物）；生产的酚类可以用于生产塑料、合成纤维、医药等；泥炭和褐煤焦油中含有大量蜡类，可生产表面活性剂和洗涤剂；低温焦油经催化加氢可生产发动机燃料和其他产品。
3、煤气性质：低温干馏煤气密度为0.9～1.21g/cm3,含有较多的甲烷和其他烃类。
煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术
煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术煤作为一种重要的能源资源，在发展中国家起着至关重要的作用。
然而，传统的煤燃烧方式不仅会产生大量的二氧化碳和其他有害气体，还会导致环境污染和健康问题。
为了解决这些问题，煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术应运而生。
煤的低温干馏是一种将煤在低温下加热的过程，通过控制温度和时间，将煤中的挥发分和水分去除，从而得到煤焦炭。
与传统的高温干馏相比，低温干馏能够更充分地利用煤中的能源，并减少有害气体的排放。
此外，低温干馏还可以生产出一系列有价值的副产品，如煤焦油和煤气。
煤焦炭是低温干馏后得到的一种固体燃料，具有高热值、低灰分和低硫分的特点。
由于其优良的燃烧特性，煤焦炭广泛应用于冶金、化工和能源等领域。
在冶金行业中，煤焦炭被用作高炉燃料，能够提供足够的热量和还原剂，促进铁矿石的还原和熔化。
在化工行业中，煤焦炭可以作为原料生产有机化学品，如合成氨、甲醇和乙烯等。
此外，煤焦炭还可以作为城市供热和发电的燃料，减少对传统能源的依赖。
然而，煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术仍面临一些挑战。
首先，低温干馏的过程相对复杂，需要精确控制温度和时间等参数，以确保煤焦炭的质量和产量。
其次，煤焦炭的市场需求受到国际能源政策和环保法规的影响，需求波动较大。
此外，煤焦炭的生产过程还会产生一定的废气和废水，对环境造成一定的影响。
为了克服这些挑战，需要加强煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术的研究和开发。
一方面，可以通过优化低温干馏工艺，提高煤焦炭的产量和质量，降低能耗和环境影响。
另一方面，可以加强煤焦炭的应用研究，开发新的应用领域，提高其附加值和市场竞争力。
同时，还需要加强政府的支持和政策引导，为煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术的发展提供良好的环境和条件。
总之，煤的低温干馏及其煤焦炭应用技术是一种可持续发展的能源利用方式。
通过低温干馏，可以更充分地利用煤中的能源，并减少环境污染。
而煤焦炭作为低温干馏的副产品，具有广泛的应用前景。
煤的低温干馏
一、出卖人的义务
• (一)移转标的物所有权于买受人 • 买卖合同的履行中,只有作为出卖人的合同一方实际地把
动产物交付给对方,或者将不动产权利移转于买受人(一般 为办理过户登记手续),买受一方才能取得对物的所有权,行 使所有人对物的支配权利。 • 1.交付的方式 • 从交付的方式上看,交付包括现实交付和拟制交付。
一、出卖人的义务
• (二)瑕疵担保 • 2.物的瑕疵担保义务 • 物的瑕疵担保义务指出卖人就其所交付的标的物具备约
定或法定品质所负的担保义务。即出卖人须保证标的物 移转于买受人之后,不存在品质或使用价值降低、效用减 弱的瑕疵。
2.1 概述---发展
19世纪 • 灯油和蜡
20世纪40年代 • 焦油 • 汽油和柴油
第二章 煤的低温干馏
第二章 煤的低温干馏
2.1 概述 2.2 低温干馏过程及产品 2.3 低温干馏产品影响因素 2.4 低温干馏炉型 2.5 低温干馏工艺
2.1 概述---干馏
隔绝空气
△
煤
Байду номын сангаас
加 热
终
温
气体产物：煤气 液体产物：焦油 固体产物：半焦或焦炭
低温干馏
500~600 oC
中温干馏 高温干馏
一、出卖人的义务
• (一)移转标的物所有权于买受人 • 2.交付的具体要求 • 从出卖人交付义务的履行上看,交付一般应该包含如下要
求: a) 按照约定的标的物及数量交付。 b) 按照约定的地点交付。 c) 按照约定的交付时间交付。
一、出卖人的义务
• (二)瑕疵担保 • 出卖人对其所转让的财产负权利瑕疵和物的瑕疵的担保
• 8.按照有无退换的保留,买卖合同可以分为有退换保留的 买卖和无退还保留的买卖。后者如试用买卖。
2 煤的低温干馏 0
1绪论煤化学工业是以煤为原料经过化工加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工元素组成：C 、H 、O 、N 、S 、P 等化学组成：水分（外在水，内在水，结合水），灰分，挥发分，固定炭2煤的低温干馏煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。
按加热终温分：低温干馏,中温干馏,高温干馏.原料：低阶煤低温干馏产品:半焦:低温干馏半焦的空隙率为30%~50%，反应性和比电阻都比高温焦炭高得多。
煤焦油:黑褐色液体,密度0.95~1.1g/cm3,酚类,有机碱,烷烃,烯烃,环烷烃,中性含氧化合物,中性含氮化合物,沥青.煤气:密度：0.9~1.2g/cm3,组成：甲烷、其他烃类原料煤:变质程度↑半焦↑焦油↓热解水↓煤气↑一次焦油：所得焦油是煤的一次热解产物。
焦炉炭化室炉墙温度:加煤前，1100℃左右;加湿煤后，T 先↑后↓;推焦前， 1100℃左右加热终温影响因素：温度↑煤化程度↑，煤开始热解温度↑温度↑焦油产率↓煤气产率↑焦油产率↓煤气产率↑压力的影响：压力↑半焦产率↑ 焦油产率↓ 煤气产率↑LR 褐煤干馏流程：产物：半焦，挥发分15~21%；炼焦配煤瘦化剂焦油，含尘21.1%，回配入半焦中油，含尘0.2%热解水煤气，含轻油中国褐煤干馏实验：产物：半焦，微孔；灰分少，热值高，反应性好，比电阻大还原剂，炭质吸附剂，高炉喷吹燃料、焦油、热解水、煤气，含轻油3 炼焦炼焦：煤在焦炉骨隔绝空气加热到1000℃左右，可获得焦炭、化学产品和煤气的过程用途：焦炭：高炉炼铁化学产品：肥料，农药；纤维；塑料、炸药；医药原料煤气：合成氨炼焦过程：芳核综合稠化，侧链脱落分解成焦过程煤的干燥预热阶段 < 350℃ 胶质体形成阶段 350~480℃半焦形成阶段 480~650℃ 焦炭形成阶段 650~950℃气体要出途径:胶质层：由两侧移向中心内部：里行气:水蒸汽，煤一次热解产物,上行进入炉顶空间.外部：外行气:煤一、二次热解产物沿焦饼裂纹及炉墙与焦饼间空隙进入炉顶空间 煤 （干燥预热）胶质体 （软化膨胀） 半焦 （固化收半焦 气态产物炼焦用煤的种类：焦煤JM 、肥煤FM 、气煤QM 、瘦煤。
第二章 煤的低温干馏32 2017
芳香部分的简单缩聚
形成焦炭，但没有 石墨的层状结构
－CO的析出来源与醚氧、醌氧、氧杂环 －H2与C可生成CH4
郭崇涛《煤化学》化学工业出版社，1992
2.4 干馏产品的影响因素
z 低温干馏产品的产率和性质与原料煤种、加热条件、加热 速度、加热终温、压力等有关系；
z 干馏炉的形式、加热方法、挥发物在高温区的停留时间有 影响；
半焦：低温干馏的固体产物。孔隙率：30%~50%；反应性和比电阻都比 高温焦炭高得多；但强度稍低。
某原料煤、半焦、冶金焦的性质比较
指标
原料煤 半焦
工业分析/% 水分
10.8 11.4
干燥基灰分Aad
16.1 12.9
干燥无灰基挥发分 Vdaf 47.4 4.3
筛分组成/% >40 mm
7.8
20~40 mm
物相变化：
开始 熔融、流 固化 收缩 形成裂纹 软化 动、膨胀
主要产物： 干煤
胶质体
半焦
焦炭
过程本质： 缩合为主
解聚、分解为主
缩聚为主
阶段：
干燥脱气
活泼分解
二次脱气
加热终温对煤的产物有很大的影响
气煤一次热解焦油组成和产率与热解温度关系
项目
指标
加热温度/oC 焦油产率/%(d)
~400 3.62
400~500 9.68
组成/% 高级醇、酯 烷烃（C10+） 酚类 羧酸 中性油（180~ 280oC馏分） 沥青烯
低位泥炭 3~6 3~6 15~22 1.5~2.0 13~20
高位泥炭 5~9 5~8 15~20 1.5~2.0 18~22
褐煤 ≤20 5~25 10~37 2~3 30~55
《煤化工工艺学》__煤的低温干馏
5
§2-2 低温干馏产品
6
一、半 焦
1. 半焦的性质
① 孔隙率/%：30~50； ② 反应性(于1050 oC, CO2)/[mL/（g·s）]：比高温焦炭高； ③ 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>
2. 半焦的应用
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
20
三、气流内热式炉
2. 鲁奇三段炉（固定床）
① 原料：褐煤块、型煤，20~80 mm，非黏结性煤； ② 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
21
§2-5 立式炉生产城市煤气
22
一、原料煤
弱黏结流内热式炉干馏流程框图
返回
37
Toscoal法干馏非黏结性煤的工艺框图
返回
38
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8
二、煤焦油
3. 用途
① 发动机燃料，生产酚类和烃类 。 ② 提取的酚可以用于生产塑料、合成纤维和医药等产品。 ③ 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
1. 性质
密度/kg/m3：0.9~1.2
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。
9
§2-3 干馏产品的影响因素
③ 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。
11
一、原料煤
2. 产品成分
① 焦油成分 a) 酚类：煤阶升高，含O量下降，酚类含量降低； b) 热解水：煤阶升高，含O量下降，热解水含量降低。
煤化工-2
低，焦炭的密度增加，体积收缩，形成碎块。
④石墨化阶段
若将温度提高到1500℃以上，用于生产石墨、炭素 材料。
图
表
气煤热解煤气组成
温度区间℃ CO2% CmHn%
300~400
煤气%
7.7
11.1
11.5
12.1
15
2.4低温干馏主要炉型
煤
干馏炉基本要求
干馏物料加热均匀
干馏过程容易控制
适用原料煤种类宽
原料煤颗粒尺寸范围宽
导出的挥发物二次热解作用小
干馏炉分类
按供热方式分外热式和内热式
外热式干馏炉的优缺点 优点：干馏挥发物不被稀释，容易处理 缺点：煤料热导率小，加热不均匀 半焦质量不均匀 加剧挥发物的二次热解，降低焦油产率 减薄煤料层厚度和降低加热速度会导致生产
N2% 5.5 6.0
2.5 9.8
2.3.3加热速度
提高煤的加热速度能降低半焦的产率，增加 焦油产率，煤气产率有时稍有增加。 （why？）
气煤在不同加热速率下的产品组成
加热速率（℃/min）
1
20
产品产率（占有机质）
半焦%
70.7
66.8
焦油%
11.2
18.7
热解水%
8.1
7.5
煤气%
10.0
半焦的孔隙率为30~50%，反应性和比电阻比 高温焦炭高得多，但强度不高。
低温干馏半焦的用途
优质的民用和动力用燃料，反应性好，燃烧 热效率高于煤
铁合金生产的优良炭料。 化学反应的还原剂
煤的低温干馏
煤的低温干馏它主要指煤在干馏终温500～700℃的过程。
中国一些城市目前还使用中温干馏炉（700～900℃）生产城市煤气，故也编入本节。
煤低温干馏始于19世纪。
二次世界大战期间，德国利用低温干馏焦油制取动力燃料。
战后由于廉价石油的冲击，使低温干馏工业陷于停滞。
当今，单一的煤低温干馏已不多见，但从能源以及化工考虑，它还是得到一定的发展。
煤低温干馏可以得到煤气、焦油和残渣半焦。
这过程相当于使煤经过部分气化和液化，把煤中富氢的部分以液态和气态的能源或化工原料产出。
而且低温干馏过程比煤的气化和直接液化简单得多，加工条件温和，若低温干馏产品能找到较好的利用途径，煤的低温干馏今后还是有竞争力的。
另外煤的低温干馏技术已成为其它工艺的组成部分而得到发展，例如煤的加氢干馏等。
适合于低温干馏的煤是无粘结性的非炼焦用煤、褐煤或高挥发分烟煤。
中国这类煤储量丰富，目前主要用于直接燃烧，若能通过低温干馏回收煤气与焦油，可使煤得到有效的综合利用。
1．低温干馏的产品性质前已述及烟煤低温干馏的产品产率、组成和性质与高温干馏有很大区别，见表6-1-03和6-1-04。
干馏半焦的性质列于表6-1-09。
可见半焦的反应性与比电阻比高温焦高得多，而且煤的变质程度越低，其反应性和比电阻越高。
半焦的高比电阻特性，使它成为铁合金生产的优良原料。
半焦硫含量比原煤低，反应性高，燃点低（250℃左右）是优质的燃料，也适合用于制造活性炭，炭分子筛和还原剂等。
2．煤低温干馏工艺低温干馏的方法和类型很多，按加热方式有外热式，内热式和内外热结合式；按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体二种；按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。
这里仅简介几种。
⑴ 连续式外热立式炉目前国内仍用来制取城市煤气的伍德炉示于图6-1-02。
烟煤连续地由炭化室顶部的辅助煤箱加入炭化室，生成的热半焦排入底部的排料箱，炭化过程中底部通入水蒸气冷却半焦，并生成部分水煤气，水煤气与干馏气由上升管引出。
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2.2 低温干馏的产品
煤焦油：
z 低温干馏煤焦油是黑色液体，密度通常0.95 ~ 1.1 g/cm3
z 组成：
9 酚类，35%； 9 有机碱，1%~2%； 9 烷烃，2%~10%； 9 烯烃，3%~5%； 9 环烷烃，10%； 9 芳烃，15%~25%；
发动机燃料： 烷烃
芳烃（苯、萘，及其同系 物） 酚类
Shinn model
300～450℃: 由于热解，生成气、液(焦油)、固(尚未分解的煤粒)三相为一 体的胶质体，使煤发生了软化、熔融、流动和膨胀。 450～550℃: 胶质体分解、缩聚、固化成半焦
2
第三阶段： 600 oC → 900 oC，缩聚
－ 主要析出H2和CO － 芳碳网长大
－ 残焦向“隐晶假石墨”结构靠近
9 中性含氧化合物(酮、酯、和杂环化合
物)，20%~25%；
9 中性含氮化合物(主要为五元杂环化合
物)，2%~3%；
9 沥青，10%
1
2.2 低温干馏的产品
煤气： z 低温干馏煤气密度：0.9 ~ 1.2 kg/m3 z 组成：甲烷和其他烃类（烟煤烃类可达 65 %） z 热值：33.5 ~ 37.7 MJ/m3（烟煤）
组成/%： 酚类 烃类(溶于石油醚) 中性含氧化合物
20.20 37.2 5.80
14.90 26.4 6.63
沥青烯 羧酸 有机碱
4.16
5.92
0.21
0.18
2.13
2.08
其他重质物
30.25
43.89
原料：气煤；加热速度：3oC/min；
>500 1.20
16.40 13.8 8.65 7.60 0.51 2.42 40.62
20.5
4.3 1.2 3.7 25.9 64.9 --
21.0
4.4 --
1.2 59.2 35.2 --
25.0
2.2 0.5 10.4 66.2 18.2 2.5
14.5
0.9 0.0 7.1 74.7 7.7 9.8
14.8(占干煤)
加热速度
z 煤低温干馏的加热速度和供热条件对产品产率和组成有影 响。提高煤的加热速度能降低半焦的产率，增加焦油产率， 煤气产率稍有减少。
分类：按照加热终温的不同，可以分为三种：
500-600 oC：低温干馏
700-900 oC：中温干馏
气体
900-1100 oC：高温干馏
液体
特征？ 影响因素？
发展：
加热
固体残渣
煤低温干馏始于19世纪，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。但二战又刺激了低温干馏，用于生
加热速度
z 煤低温干馏的加热速度和供热条件对产品产率和组成有影 响。提高煤的加热速度能降低半焦的产率，增加焦油产率， 煤气产率稍有减少；
z 加热速度慢时，煤质在低温区间受热时间长，热解反应的 选择性较强，初期热解使煤分子中较弱的键断开，发生了 平行的顺序的热缩聚反应，形成了热稳定性好的结构，在 高温阶段分解少；
煤化工工艺学
Coal Chemical Technology
吴卫泽 教授
北京化工大学
化学工程学院
第2章 煤的低温干馏
3h
z 概述 z 低温干馏产品 z 影响因素 z 低温干馏的主要炉型 z 立式炉生产城市煤气 z 固体热载体干馏工艺 z 内热式直立炉干馏工艺
2.1 概述
定义：煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、 粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏（或称焦化）
1
产品产率(占煤有机质)/%
半焦
70.7
焦油
11.2
其中：轻油
4.1
重油
5.4
沥青
1.7
热解水
8.1
煤气
10.0
焦油密度(g/cm3)
1.007
焦油族组成/%
酚类
25.9
碱类
2.5
饱和烃
7.1
烯烃
3.4
指标
20
66.8 18.7 1.9 8.2 8.6 7.5 7.0 1.140
14.1 0.3 2.3 2.9
Shinn Model
Shinn model
低温干馏的产物的来源
z z
z 干馏？
半焦
煤气
z 甲烷 z 氢气
z CO
z CO2 z 烃类
z NH3 焦油
z 高级醇、酯
z 烷烃 （C10+）
z 酚类 z 羧酸
z 中性油 （180~ 280oC馏分）
z 沥青
2.3 煤干馏过程中的化学反应
三个阶段
累积失重（％）
烟煤 1~6 1~7 3~5 55~70 10~20 3~10 3~5 27.24~33.52
加热终温
z 随着温度的升高，使得具有较高活化能的热解反应有可能 进行。自由基的产生和稳定，转化为小分子化合物的过程。
z 不同煤类开始热解的温度不同，煤化程度低的煤开始热 解温度也低:
z 东北泥煤为100~160oC；褐煤为200~ 290 oC；
芳香部分的简单缩聚
形成焦炭，但没有 石墨的层状结构
－CO的析出来源与醚氧、醌氧、氧杂环 －H2与C可生成CH4
郭崇涛《煤化学》化学工业出版社，1992
2.4 干馏产品的影响因素
z 低温干馏产品的产率和性质与原料煤种、加热条件、加热 速度、加热终温、压力等有关系；
z 干馏炉的形式、加热方法、挥发物在高温区的停留时间有 影响；
z 在快速加热时，相应的结构分解多；快速加热供给煤大分 子热解过程高强度能量，热解形成较多的小分子碎块。低 分子产物多。（拔头）
热解气氛压力
压力/MPa
产品
常压 0.5
2.5
4.9
9.8
半焦/%
67.3 68.8 71.0 72.0 71.5
焦油/%
13.0 7.9
5.1
3.8
2.2
焦油下水/% 12.0 11.7 12.4
半焦
外热式 煤气热值高，但煤导热差，传热不均 匀，降低了焦油产率
气体热载体 半焦
内热式 传热均匀，效率高，但需要块煤、不 黏煤，气体热载体降低煤气热值。
5
2.6 外热式干馏炉
Koppers外热式立式炉
上部蓄热室 下部蓄热室
煤槽 - 主要用于生产城市煤气 - 处理量可达 10余t/d - 产物 焦炭 ∼70％ 煤气 370-450 m3/t 煤
z 长焰煤约为320oC； 气煤约为320oC；
z 肥煤约为350 oC；
焦煤约为360oC。
z 由于煤开始热解温度难以准确测
定，同类煤的分子结构和生成条
件也有较大的差异，因此只能大
致确定煤的开始热解温度。
不同煤的热解行为
3
典型烟煤的热解过程
脱气 脱水
析出焦油
加热 析出煤气
气体 液体 固体残渣
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000/oC
气煤热解煤气组成与热解温度关系
温度区间
300~400 400~500 500~600 600~700 700~800 800~900 合计
占煤气总量
体积组成/%
的产率/% CO2 CmHn CO H2 CH4 N2
22.0 --
7.5 7.0 58.0 5.5
19 2.7 16.4 3.3 11.0 60.0 6.0
COOH
CO2
OH ＋
第二阶段： 300-600 oC 大规模热分解和解聚
－氢化芳香部分发生脱氢反应
－-CH2- 桥键断裂 －脂肪环断裂、脂肪 C-H 键减少 －形成氢键的酚羟基脱除
• 非芳香结构的损失 • 部分芳香结构形成 • 芳香结构单元没有长大
Shinn Model
气体产物： CH4及其同系物，H2、 CO2、CO及不饱和烃
胶质体
半焦
焦炭
过程本质： 缩合为主
解聚、分解为主
缩聚为主
阶段：
干燥脱气
活泼分解
二次脱气
第一阶段 ：室温～300℃， 煤干燥、脱吸阶段
120℃前：煤脱水干燥；
120～200℃：脱除吸附在煤毛细孔中的气体，如CH4、 CO2、CO和N2等；
近300℃：褐煤开始分解生成CO2、热解水及微量焦油， 烟煤和无烟煤变化不大
气煤在不同加热速度下干馏的煤气性质和组成
项目 加热速度/(oC/min) 煤气密度/(kg/cm3) 煤气热值/(MJ/m3) 煤气组成：
CO2 CmHn CO H2 CnH2n+2
1 0.90 31.92
10.3 3.8 8.7 22.6 54.6
指标
20 1.11 39.73
12.0 10.5 12.1 14.7 50.7
脱气
主
要
失
重
量
0 200 400 600 800
温度（oC）
2.3 煤干馏过程中的化学反应
典型烟煤的热解过程
脱气 脱水
析出焦油析出煤气来自0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000/oC
物相变化：
开始 熔融、流 固化 收缩 形成裂纹 软化 动、膨胀
主要产物： 干煤
加热速度
加热速度↑，半焦产率↓，焦油产率↑，煤气产率↓
加热速度
加热速度↑，半焦产率↓，焦油产率↑，煤气产率↓
TG
DTG
加热速率对煤的失重的影响
神府煤，挥发分37%，热天平装入量40mg，Ar气氛
失重的峰值后移 加热速率对煤的失重速率的影响