§ 3.2 煤的成焦过程
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程1. 炼焦工艺概述炼焦是将煤炭进行高温加热，使其释放出挥发分和产生焦炭的过程。
通过炼焦工艺，煤炭中的有机质得以转化为焦炭，同时去除了其中的杂质，使其适合用于高炉冶炼。
炼焦工艺流程包括煤炭的选矿、煤炭的粉碎、煤炭的干燥、炼焦炉装料、炼焦过程和焦炭的处理等环节。
2. 炼焦工艺流程详解2.1 煤炭的选矿煤炭的选矿是指对原煤进行分级处理，去除其中的杂质和控制煤质的工艺。
选矿的目标是获得合适的煤质，以提高焦炭的质量和产量。
常用的煤炭选矿方法有浮选、重介质分选和手工分选等。
2.2 煤炭的粉碎煤炭经过选矿后，需要进行粉碎，将其粉碎为一定粒径的颗粒，以提高炼焦炉的装料性能。
常用的煤炭粉碎设备有破碎机、研磨机和球磨机等。
2.3 煤炭的干燥煤炭在炼焦过程中需要保持一定的干燥程度，以提高炭燃烧速度和焦炭质量。
煤炭干燥主要通过加热和通风的方式进行，常用的干燥设备有煤炭干燥机和煤炭烘烤机等。
2.4 炼焦炉装料炼焦炉装料是将干燥后的煤炭按照一定的配比装入炼焦炉的过程。
炼焦炉装料的目标是使煤炭得到均匀的加热和适当的气体流动，从而获得高质量的焦炭。
炼焦炉装料通常使用层装法、梯级装法和连续装法等装料方法。
2.4 炼焦过程炼焦过程是指煤炭在炼焦炉中经过高温加热、热解和还原等反应，生成焦炭和煤气的过程。
炼焦过程分为干馏过程和稳定焦炭过程。
干馏过程中，煤炭中的挥发分逐渐挥发出来，生成焦炭和煤气。
稳定焦炭过程中，煤炭的碳含量进一步提高，焦炭充分烧结。
炼焦过程需要控制温度、压力、气氛等参数，以优化焦炭的质量和产量。
2.5 焦炭的处理炼焦结束后，得到的焦炭需要进行处理，以去除其中的灰分和硫分等杂质，并进行分级和包装等工艺。
焦炭处理通常包括破碎、筛分、洗净和烘干等环节。
焦炭的处理是为了提高其质量和市场竞争力。
3. 总结炼焦工艺流程是将煤炭转化为焦炭的关键过程，其质量和效率对于高炉冶炼的稳定运行和产品质量有重要影响。
炼焦工艺流程涉及的环节繁多，包括煤炭的选矿、粉碎、干燥、炼焦炉装料、炼焦过程和焦炭的处理等。
煤炭炼焦原理
煤炭炼焦原理
煤炭炼焦是一种热化学过程，主要目的是将煤炭转化为焦炭，同时副产煤焦油、煤气和氨水等化工产品。
炼焦原理基于煤炭在无氧或低氧环境下的干馏过程。
炼焦过程通常分为以下几个阶段：
1. 预热和干燥：煤炭在进入炼焦炉前会被预热，以蒸发掉其中的水分。
这一阶段温度通常在100-200摄氏度之间。
2. 热解：随着温度的升高至约300-600摄氏度，煤炭中的挥发性组分开始分解，产生煤焦油、煤气和其他轻烃。
这些物质被回收利用，是重要的化工原料。
3. 缩聚：当温度进一步升高至600-1000摄氏度时，煤炭中的非挥发性组分开始发生缩聚反应，形成更大的分子结构，即焦炭。
焦炭具有高碳含量、低水分和低挥发分，是炼铁过程中的重要还原剂和燃料。
4. 冷却：炼成的焦炭需要被冷却以便于运输和使用。
通常采用水或空气进行冷却，但要避免焦炭因冷却过快而产生裂纹。
炼焦过程中会产生大量有害气体，如硫化物、氮氧化物等，因此需
要采取相应的环保措施来处理这些气体，以减少对环境的影响。
煤炭炼焦是一个复杂的热化学过程，它不仅提供了冶金工业所需的焦炭，还产生了多种有价值的化工产品。
然而，由于炼焦过程中环境污染问题，现代工业正在寻求更为环保的替代技术。
《煤化工工艺学》教案
《煤化工工艺学》教案中文名称：煤化工工艺学英文名称：Chemical Technology of coal授课专业：化学工艺学时：32一、课程的性质和目的：煤化工工艺学是煤化工专业学生的专业课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。
可供从事煤化工利用专业设计、生产、科研的技术人员及有关专业师生参考。
通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工工艺学的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。
二、课程的教学内容、各章内容及相应学时数本课程由下列7章组成：1章绪论1学时2章煤的低温干馏5学时3章炼焦8学时4章炼焦化学产品的回收与精制6学时5章煤的气化6学时6章煤间接液化4学时7章煤直接液化2学时根据本课程的特点，组成为下列内容：1绪论§1．1 煤炭资源§1．2 煤化工发展简史§1．3 煤化工的范畴§1．4 本书简介了解煤化工工业发展历史、煤化工工业在国民经济中的地位，煤化工发展趋势。
掌握化学加工工业的基本概况、特点，掌握石油、煤、天然气等能源概况。
重点：煤化工的范畴。
引言：煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。
煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。
、煤化工行业发展现状：1.煤炭逐步由燃料为主向燃料和原料并举过渡;2.近些年来，基于煤炭气化的新型煤化工得到了快速发展;3."十一五"期间，在煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气等方面的示范工程取得了阶段性成果。
3.2 煤的成焦过程
⑶不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min ②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大 的裂纹多，焦块小。
⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）. ①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。
炉 墙
焦 炭
半 焦
胶 质 体
干 煤
湿 煤
干 煤
胶 质 体
半 焦
焦 炭
炉 墙
8 期间
4.炭化室内成焦特征 ⑴炭化室内同时进行着不同成焦阶段 ①装煤约8小时期间，炭化室同时存 在着湿煤层、干煤层、胶质体层、 半焦层和焦炭层。 ②两胶质体层在装煤后11小时左右在 中心汇合。 ③装煤后15小时左右，焦炭成熟。 ⑵膨胀压力 过大时可危及炉墙（最大膨胀压 力出现在两胶质体中心汇合时）。 ⑶裂纹 靠近炉墙的焦炭裂纹多，有焦花 之称。 ⑷焦缝 成熟焦饼中心面上有一条缝称焦 缝，上下直通。
§3、炼焦
§ 3．2 煤的成焦过程
§ 3．2 煤的成焦过程
1.成焦过程
～120℃ 煤的水分脱出 <350℃:煤干燥预热阶段 200℃ 释放空隙中的气体（CH 、CO 、CO、N ） 4 2 2
350～480℃:胶质体形成阶段 350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480 ～ 650℃:半焦形成阶段 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650 ～ 950℃:焦炭形成阶段
气 态 650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化 950℃焦炭成熟 产 物
煤干燥预热
胶质体
半焦
焦炭
半焦
成品焦碳
煤焦化原理
煤焦化原理
煤焦化是指将煤经过加热和部分氧化的过程，转化为焦炭、焦油和煤气的化学过程。
其主要原理如下：
1. 煤的成分变化：煤是一种含碳的有机物，其中还包含着氢、氧、氮等元素。
在焦化过程中，煤受热分解，碳和氢元素被转化为焦炭，而氧、氮等元素则大部分以气体的形式释放出来。
2. 热解反应：煤在高温环境中进行热解反应，主要是通过热解反应将煤的大分子结构分解成小分子。
在这个过程中，煤中的碳氢化合物被分解为可燃的气体，包括一氧化碳、氢气等。
3. 巨型炉管道：焦化过程通常在巨型炉中进行，炉内配置了多个炉管道。
煤通过炉管道进入炉内，在高温下被加热。
在炉管道内，煤发生热解反应，生成焦炭、焦油和煤气。
焦炭从炉底取出，焦油被冷却和凝固后分离出来，煤气则通过炉顶排出。
4. 热风吹入炉腔：为了加强煤的燃烧，焦化过程中还需要向炉腔中吹入热风。
热风中含有氧气，可以提供燃烧所需的氧气，促进煤的分解和燃烧反应。
5. 冷凝分离：焦油在炉内冷却后会凝结成为液体，通过冷却器进行冷却和分离。
而煤气则通过炉顶排出，并经过焦气净化系统进行净化处理，以满足工业和环境排放标准。
总之，煤焦化通过热解和燃烧的反应，将煤转化为焦炭、焦油
和煤气。
这一过程不仅可以提供煤气供应，还可以制备高质量的焦炭和有关产品。
煤的焦化过程及机理
—、煤的热解及分类煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是将煤在隔绝空气的条件下加热，煤在不同温度下发生一系列的物理变化和化学反应，生成气体(煤气)、液体(焦油)和固体(半焦或焦炭)等产物的过程。
煤的热解按照不同的方法有多种分类。
按照热解温度可分为低温热解(500~700℃)、中温热解(700~1000℃)和高温热解(1000~1200℃)。
按照加热速度可分为慢速热解(<1K/s)、中速热解(5~100K∕s)和闪速热解(500〜106K∕s)。
按照热解气氛可分为惰性热解(不加催化剂)、加氢热解和催化加氢热解。
按照固体颗粒与气体在床内的相对运动状态分为固定床热解、气流床热解和流化床热解等。
按照加热方式可分为内热式、外热式和内外热并用式热解。
按照热载体方式可分为固体热载体、气体热载体和气‐固热载体热解。
按照反应器内的压力可分为常压热解和加压热解。
二、煤的焦化煤的焦化又称煤炭高温干馏，是以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到950℃左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其他化工产品的一种煤转化工艺。
煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油、煤气和化学产品四类。
1、炼焦用煤及其结焦特性炼焦用煤主要有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤，它们的煤化程度依次增大，挥发分依次减小，因此半焦收缩度依次减小，收缩裂纹依次减少，块度依次增加。
以上各种煤的结焦特性如下：(1)气煤气煤的煤化程度较小，挥发性大，煤的分子结构中侧链多且长，含氧量高。
在热解过程中，不仅侧链从缩合芳环上断裂，而且侧链本身又在氧键处断裂，所以生成了较多的胶质体，但黏度小，流动性大，其热稳定性差，容易分解。
在生成半焦时，分解出大量的挥发性气体，能够固化的部分较少。
当半焦转化成焦炭时，收缩性大，所以，成焦后裂纹最多、最宽、最长，大部分为纵裂纹，所以焦炭细长易碎。
配煤炼焦时加人适当的气煤，可以增加焦炭的收缩性，便于推焦和保护炉体，同时可以得到较多的化学产品。
我国气煤储存量大，在炼焦时应尽量多配气煤，以合理利用炼焦煤资源。
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程
《炼焦工艺流程》
炼焦工艺是将煤炭加热至高温并在缺氧条件下进行干馏，从而产生焦炭和副产品的过程。
这一工艺起源于19世纪，如今已
成为炼焦煤和焦化气的重要生产方式。
在炼焦工艺中，煤炭被加热至高温，使其挥发性物质从煤体中释放出来并凝结为焦炭，而低挥发性物质则保留在焦炭中。
炼焦工艺的流程大致分为破碎、混配、煤气化、焦炭生产和副产品回收几个步骤。
首先，原料煤炭需要经过破碎和混配，以确保炉内反应的均匀性。
接下来，原料煤炭会被送入气化炉，经过高温干馏产生焦炭和煤气。
其中，产生的煤气还可以用于热能回收或其他化工生产。
最后，焦炭会被送入冷却车间进行冷却和分选，产生出不同规格的焦炭产品。
与此同时，炼焦工艺也会产生一些副产品，如焦油、煤气、苯、酚和氨等。
这些副产品可以再利用，如焦油可以作为沥青和石油添加剂，而煤气则可用于城市煤气、发电和加热。
这些副产品的回收能够有效减少生产成本、提高资源利用率，也有利于环境保护。
总的来说，炼焦工艺流程是一个复杂而高效的生产过程，既可以生产焦炭等重要工业原料，又可以回收和利用各种副产品，具有重要的经济价值和环保意义。
随着技术的不断进步，炼焦工艺也在不断完善和创新，将为煤炭资源的利用和化工产业的发展带来更多可能。
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程炼焦是将煤炭经过一系列热解、脱挥发和结焦反应，最终得到焦炭的工艺过程。
下面将介绍一下常用的炼焦工艺流程。
首先，煤炭要经过破碎和煤气化前处理。
破碎是将大块煤炭破碎成适合进一步处理的小颗粒。
然后，煤炭进入煤气化前处理区，通过煤气化炉将煤转化为煤气和焦煤。
煤气化炉中加入一定数量的空气或蒸汽，在高温条件下促使煤与气体发生热解反应，产生一种高热值的煤气。
此外，还会产生一些含灰、含硫、含硫化物等的气体和液体，需要进行进一步处理。
接下来，煤气和液体进入净化过程。
首先是精灰分离，通过离心脱灰机将大部分灰分从煤气中去除。
然后是脱硫，将含硫物质反应转化为硫酸钙并去除。
再经过脱氰、脱氨处理，将氰化物和氨气等有害物质去除。
随后，煤气进入焦化过程，通过焦炉对煤气进行热解和结焦反应。
在焦炉内，煤气被加热至高温，发生裂解和结焦反应，其中挥发分被排出，形成焦炭。
焦炉的温度、气流、焦炉炉喉与炉衬的结构等都会对焦化反应产生影响，需要进行优化和控制。
最后，焦炭被冷却和处理。
焦炭在焦炉内形成后，会继续进行高温退火和冷却。
冷却过程非常重要，直接影响到焦炭的质量和使用效果。
冷却后，焦炭还会经过筛分和质量检测。
筛分是根据焦炭的粒度对其进行分级和分类，以满足不同需求。
质量检测则是对焦炭的质量指标进行检测，确保其符合生产要求。
总结起来，炼焦工艺流程包括煤炭破碎和煤气化前处理、煤气和液体净化、焦化和焦炭冷却处理等环节。
每个环节都需要进行精细化的操作和控制，以保证最终产品的质量和效益。
炼焦工艺涉及到煤炭化学反应、传热传质、流体力学等多个领域的知识，是一个复杂而重要的工艺过程。
不断改进和优化炼焦工艺，可以提高炼焦效率，减少能耗和环境污染，具有重要的意义。
煤化工工艺学课件3.2煤的成焦过程
煤的成焦温度
煤的成焦温度是煤在成焦过程 中所需的最低温度，通常在 700℃到1100℃之间。
成焦温度取决于煤的种类、灰 分含量、挥发分含量等因素， 同时也受到加热速度、压力等 因素的影响。
在实际生产中，为了提高焦炭 的质量和产量，通常会将煤加 热到高于成焦温度的温度下进 行成焦。
03 焦煤的物理性质
焦煤的含氢量
总结词
焦煤中的含氢量对其成焦过程具有重要影响。
右，氢元素在焦化过程中起到调节作用，能够降低焦化温度、缩短焦化时间并提高 焦炭的反应性。适量的氢含量有助于提高焦炭的质量和性能。
焦煤的含氧量
总结词
焦煤中的含氧量对其成焦过程具有重要影响。
详细描述
焦煤中的氧含量一般在10%以下，含氧量过高会导致焦化过程中产生过多的气体和液体副产物，降低 焦炭的产量和质量。氧含量过低则可能导致焦化过程不完全，影响焦炭的性能。因此，控制合适的氧 含量是实现高效成焦的关键。
焦煤的概述
焦煤是一种高挥发分、低硫、低磷的 烟煤，是制造冶金焦炭的主要原料。
焦煤的形成需要经过长时间的成煤作 用，其煤岩组分以亮煤和镜煤为主， 粘结性较强，适合用于炼焦。
02 煤的成焦过程
煤的成焦机理
煤的成焦过程是一个复杂的化学 反应过程，涉及到煤分子中的氢、
氧、碳等元素的转化和重排。
在高温和隔绝空气的条件下，煤 分子中的氢、氧元素被逐渐脱去， 碳元素则通过聚合和缩聚反应形
焦煤经过高温裂化可得到焦炭和煤气， 焦炭可用于冶金、化工等领域，煤气 可作为燃料或化工原料。
焦煤在其他领域的应用
焦煤还可用于生产玻璃、陶瓷、砖瓦等建材产品，提供所需的热量和原料。
焦煤还可作为燃料用于发电、供热等领域，提供能源需求。
炼焦的工艺流程
炼焦的工艺流程
《炼焦工艺流程》
炼焦是将煤炭或其他碳素材料在高温下加热，使其分解产生焦炭的过程。
炼焦是钢铁生产过程中的重要环节，焦炭是高炉的主要原料之一。
下面我们来简要介绍一下炼焦的工艺流程。
首先，选择合适的煤炭作为原料。
通常选择粉煤和焦炭混合，或者使用不同种类的煤混合，以达到炼焦的最佳效果。
接下来，将煤炭放入炼焦炉中进行加热。
炼焦炉通常为高炉或焦炉，其内部的温度可达到1200℃以上。
在这个高温下，煤
炭中的挥发性物质会开始分解，产生煤气和焦油。
随着温度的升高，煤炭中的挥发性物质会被释放出来，其余的材料会逐渐结块成焦炭。
通常，整个炼焦过程需要持续数小时到数天不等，取决于炉的大小和工艺参数。
最后，将产生的焦炭从炼焦炉中取出，进行冷却和清理。
经过精细加工，焦炭可以用于高炉炼铁，也可以作为工业燃料使用。
总的来说，炼焦工艺流程是将煤炭在高温下加热分解，产生焦炭的过程。
这个过程需要严格控制温度和时间，以获得高质量的焦炭产品。
同时，炼焦过程也会产生大量的煤气和焦油，需要进行妥善处理，以避免对环境造成污染。
煤炭形成的过程
煤炭形成的过程
在数亿年的地质时期中，造就了今天丰富的煤炭资源。
煤炭的形成历程可以分为四个阶段：积累阶段、成矿阶段、改矿阶段和淋矿阶段。
首先，土壤中的植物遭遇地壳变动、洪水等自然灾害后，积累在地表形成了沼泽和湖泊。
在这个阶段，湿润的环境使得植物无法全部腐烂，部分植物遗骸在无氧环境下逐渐积累并形成泥炭。
其次，地壳的运动使得泥炭被埋入地下，开始进入成矿阶段。
在地下高温高压的条件下，泥炭通过一系列物理和化学变化，形成煤。
随后是改矿阶段，这是一个漫长的过程。
在此过程中，煤炭的牢固度、化学成分和体积都会发生变化，从软煤逐渐变为硬煤。
最后是淋矿阶段，这是煤炭形成的最后一个阶段。
在此阶段，地下水的侵蚀和淋洗，会使煤炭中的焦碱、焦酸盐等有害物质被淋洗掉，使煤炭达到经济开采的标准。
综上所述，煤炭的形成是一个复杂的地质过程，需要数亿年的时间，同时也是一个独特的自然现象。
透过这个过程，我们可以深刻理解地球的演变历程和自然资源的形成机制。
煤炭焦化过程及结焦机理分析
煤炭焦化过程及结焦机理分析煤炭焦化是指将煤炭在高温下加热脱挥失物质，最终形成焦炭和副产品的过程。
结焦机理是指在煤炭焦化过程中，煤炭发生物理、化学和结构变化的原因和规律。
本文将对煤炭焦化过程及其结焦机理进行分析。
煤炭是一种复杂的有机物，在不同的温度下，会发生不同的化学反应和变化。
煤炭焦化的过程可以分为三个阶段：蒸发挥发阶段、结焦阶段和焦化阶段。
首先是蒸发挥发阶段。
在煤炭加热的初期，煤中的水分、挥发分和少量的氧化物质会被释放出来。
水分的蒸发是一个物理过程，而挥发分的挥发则是一个化学过程。
蒸发挥发阶段的温度范围通常在200摄氏度至400摄氏度之间。
接着是结焦阶段。
在煤炭加热到高温时，煤炭中的焦油会开始分解，生成各种有机小分子和碳化物。
结焦的主要原因是焦油在高温下分解释放出的气体不易逸出，导致其在煤炭中形成胶态物质，并沉积在煤炭表面。
这些胶态物质逐渐聚集形成焦线，使得煤炭变成坚固的焦炭。
最后是焦化阶段。
在结焦阶段之后，焦线逐渐扩展为焦桥，形成连续的焦组织。
焦化阶段的温度通常在900摄氏度至1400摄氏度之间。
此时，煤中的挥发分已经完全释放，煤中的碳化物发生石墨化反应，形成有机大分子的石墨结构，使焦炭具有高热强度和高密度的特性。
煤炭焦化的结焦机理可以从物理、化学和结构三个层面进行分析。
从物理层面来看，结焦的过程主要是由于焦油在高温下的分解和气体不易逸出的特性。
焦油分解后会产生大量的气体，但由于在高温下产生的气体的压力较大，很难从煤炭中逸出。
这些气体在煤炭中形成胶态物质，导致焦油沉积在煤炭表面。
从化学层面来看，煤炭焦化过程中的化学反应非常复杂。
其中，焦油的分解产生了大量的小分子化合物，例如芳烃、烷烃和气体（氢气、甲烷等）。
这些小分子化合物在煤炭中发生聚合和交联反应，从而形成焦线和焦桥结构。
从结构层面来看，煤炭焦化过程中的结构变化也是非常重要的。
焦炭是由煤炭经过热解和碳化反应形成的，其结构有序、组织致密、强度高。
煤成焦过程的四个阶段
煤成焦过程的四个阶段煤成焦的过程呢，其实可以看作是煤从“土”到“宝”的一个蜕变过程，这一过程可是分了四个阶段的哦。
听起来是不是有点像炼金术？但是放心，这一过程虽然有点复杂，但讲起来其实一点也不难理解。
就像我们做饭，火候掌握得好，味道自然就好，煤也一样，得经过精心“烹饪”才能成焦。
而煤成焦的四个阶段就像是一个小小的冒险旅程，每个阶段都有它的独特“风景”。
你看，第一个阶段就是煤的“脱水”。
煤啊，本来是带水的，你不信可以摸摸看，凉凉的、有点湿乎。
煤加热后，水分开始蒸发，煤块慢慢变干。
这个阶段不像炒菜那样热火朝天，反而是个慢慢升温的过程，就像在温水中泡澡，舒服又轻松。
水分挥发掉了，煤块的重量也会减少，煤就有了最初的“骨架”。
然后呢，进入到第二个阶段，叫做“挥发分的释放”。
煤开始变得有点“火爆”了，不再那么安静。
你可别小看它，这时候煤块会分解出各种气体，像是煤气、煤焦油、氢气什么的，像极了化学反应中的大爆炸。
不过不用担心，这些气体最终会被收集起来，做成各种工业用途的材料。
煤块的外表也开始变得松散，甚至还有点冒烟，整个过程就像是煤正在经历一次“破茧成蝶”。
挥发分释放的过程中，煤的体积会膨胀，原本紧实的煤块变得松松软软，像是被打了个气泡，充满了能量。
煤进入了第三个阶段——“焦化”。
这个阶段是煤成焦过程中最关键的部分。
你看，煤块的温度现在已经相当高了，它开始变得越来越“硬气”，原本的化学成分开始重组，生成一种黑黝黝、硬邦邦的焦炭。
就像一个人经历了很多风风雨雨，终于变得成熟稳重。
这个过程的温度可是相当高的，得达到1000度左右，真的是“火力全开”。
你会发现，这时候煤块的体积开始缩小，形态也发生了巨大的变化。
原本看着粗糙、笨重的煤块，现在变得更加精炼，像是经过一次“升华”。
焦炭的质量也开始决定了它最终能有多大的用途，毕竟，焦炭可是冶炼钢铁的好帮手。
煤成焦的过程到了最“高兴”的阶段，叫做“冷却”。
经过了上面三个阶段，焦炭的形态已经基本定型，但要把这些高温下的焦炭冷却下来可不是一件简单的事。
煤化工工艺学课件3.2 煤的成焦过程
煤干燥预热
胶质体
半焦
焦炭
半焦
成品焦碳
焦油
2．煤的黏结和半焦收缩 ⑴．粘结性： ①粘结性： 干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力 （经过胶质体生成块状半焦的能力）。
名词：胶质体：煤干馏在350～480℃时， 煤粒表面上出现含有气泡的液相膜，此时 液相膜开始有些软化，许多煤粒的液相膜汇合在 一起，形成气、液、固三相一体的粘稠混合物。 ②黏结性与结焦性关系 黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好的煤其黏结 性一定好）
§ 3．2 煤的成焦过程
§ 3．2 煤的成焦过程
1.成焦过程
～120℃ 煤的水分脱出 <350℃:煤干燥预热阶段 200℃ 释放空隙中的气体（CH 、CO 、CO、N ） 4 2 2
350～480℃:胶质体形成阶段 350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480 ～ 650℃:半焦形成阶段 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650 ～ 950℃:焦炭形成阶段
⑶不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min ②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大 的裂纹多，焦块小。
⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）. ①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。
炉墙温度加入煤时炉墙温度迅速下降靠近炉墙煤料温度炭化室中心温度加煤后8小时方由100升高才脱完水分不同部位煤料的升温速度煤料升温线图33100350炉墙附近80min中心部位15min升温速度不同温度梯度不同因而收缩梯度不同升温速度大当加热14至15小时炭化室内部温度都接近1000焦炭成熟
煤的黏结成焦
煤的黏结成焦1．1 煤的成焦过程机理烟煤是组成复杂的高分子有机物混合物。
它的基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，其核周边带有侧链，结构单元之间以交联键连接。
高温炼焦过程可分为以下四个阶段。
(1)干燥预热阶段煤由常温逐渐加热到350℃，失去水分。
(2)胶质体形成阶段当煤受热到350一480℃时，一些侧链和交联键断裂，也发生缩聚和重排等反应，但是次要的，形成分子量较小的有机物。
教结性煤转化为胶质状态，分子量较小的以气态形式析出或存在于胶质体中，分子量最大的以固态形式存在于胶质体中，形成了气、液、固三相共存的胶质体。
由于液相在煤粒表面形成，特许多粒子汇集在—起，所以，胶质体的形成对煤的联结成焦十分重要，不能形成胶质体的煤，没有豹结性，部结性好的煤，热解时形成的胶质状的液相物质多，而且热稳定性好。
又因为胶质体透气性差，气体析出不易，故产生一定的膨胀压力。
(3)半焦形成阶段当温度超过胶质体固化温度480一650℃时，液相的热缩聚速度超过其热解速度，增加了气相和固相的生成，煤的胶质体逐渐固化，形成半焦。
胶质体的固化是液相缩聚的结果，这种缩聚产生于液相之间或吸附了液相的固体颗粒表面。
(4)焦炭形成阶段当温度升高到650一1000℃时，半焦内的不稳定有机物继续进行热分解和热缩聚，此时热分解的产物主要是气体，前期主要是甲烷和氢，随后，气体分子量越来越小，750℃以后主要是氢。
随着气体的不断析出，半焦的质量减少较多，因而，体积收缩。
由于煤在于馏时是分层结焦的，在同—时刻，煤料内部各层所处的成焦阶段不同，所以收缩速度也不同；又由于煤中有惰性颗粒，故而产生较大的内应力，当此应力大于焦饼强度时，焦饼上形成裂纹，焦饼分裂成焦块。
炼焦工艺--产品的生成
1 产品生成1.1煤的成焦过程炼焦煤在隔绝空气下加热，其有机质随温度的升高而发生一系列变化，形成气态(煤气)、液态(煤焦油)和固态(半焦或焦炭)产物。
煤的成焦过程可分为三个阶段：第一阶段(常温至300℃)是煤的干燥脱气阶段，释放出水分并析出CH4、CO和N2。
第二阶段(300℃～600℃)以解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦。
通常烟煤在300℃后开始软化，伴随有煤气和煤焦油析出；中等煤化度的烟煤在此期间的一定温度范围内生成气、液、固三相共存的质体。
第三阶段(600℃～1000℃)是半焦变成焦炭的阶段，此阶段以缩聚反应为主，产生大量煤气(以H2为主)，半焦经收缩形成有裂纹的焦炭。
1.2炭化室内结焦过程装炉煤结焦需要的热量是通过两侧炉墙提供的，热量从两侧炉墙传向炭化室中心。
因此，结焦过程是从两侧炭化室墙面处开始，逐渐移向炭化室中心的层状结焦过程。
当炭化室中心的焦饼温度达到950℃～1050℃时焦饼成熟。
结焦速度反映炭化室内的平均升温速度。
结焦速度过快，将使焦炭裂纹增多、块度变小。
当炭化室墙面附近的煤料形成塑性层时，炭化室顶部和底部的煤料也受热形成了塑性层，同时，煤料分解的气态产物不断产生，由于四面的塑性层均不易透过气体，炭化室内压力不断升高，塑性层膨胀，并通过半焦和焦炭层将膨胀压力传递给炭化室墙。
当塑性层在炭化室中心面汇合时，炭化室膨胀压力达到最大值。
通常所说的膨胀压力就是指这一最大值。
膨胀压力取决于装炉煤的特性、炉料散密度及结焦速度，提高膨胀压力有助于煤料颗粒的粘合、融熔，改善焦炭的物理性，但是膨胀压力过高，将对炭化室墙体造成损坏。
1.3炭化室内气体析出动态炭化室内的装炉煤在结焦过程中产生的气体产物(含液体产物的蒸汽)一部分通过两侧塑性层之间的煤层流向炭化室顶部空间，称为“里行气”，约占全部气态产物的10%～25%。
另外约占75%～90%的气态产物，通过半焦层和焦炭层以及焦炭与炭化室墙之间的缝隙流向炭化室顶部空间，称为“外行气”。
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课题名称：§ 3．2 煤的成焦过程
课题时限：2学时
授课类型：单一课的传授
教学目的：了解焦炉煤料中热流动态，炭化室内成焦特征；
掌握煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里
行气和外行气的析出途径的差别。
教学方法：讲授、提问、讨论、
教学内容：1.成焦过程
2．煤的黏结和半焦收缩
3.焦炉煤料中热流动态
4.炭化室内成焦特征
5.气体析出途径
教学重点：煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别
教学难点：煤成焦的过程，煤的粘结性对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别
教学资源：媒体素材、课件、
教学过程：教学计划、备课、上课（1、激趣导入；2、新授；3、小结）、作业处置、
参考资料：《煤化工基础》李玉林化学工业出版社 2006北京
《煤化工工艺学》陈启文化学工业出版社 2008北京
《煤化学产品工艺学》肖瑞华冶金工业出版社 2006北京
思考题：简述煤的成焦过程？
作业题：什么是里行气和外行气？
小结：1.成焦过程
干燥预热阶段、胶质体形成阶段、半焦形成阶段和焦炭形成阶段2．煤的黏结和半焦收缩
粘结性和结焦性的关系，如何提高粘结性，半焦收缩对焦炭的影响
3.焦炉煤料中热流动态
4.炭化室内成焦特征
成焦阶段原料的变化、裂纹、半焦收缩和焦缝
5.气体析出途径
里行气和外行气
教学内容详细资料如下：
§ 3．2 煤的成焦过程
1.成焦过程
2．煤的黏结和半焦收缩
⑴．粘结性：
①粘结性：
干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。
～120℃煤的水分脱出
200℃释放空隙中的气体（CH4、CO2、CO、N2）
350℃煤热解、软化膨胀形成胶质体、
480℃胶质体分解、收缩、固化形成半焦
650℃半焦分解、开始向焦炭转化
950℃焦炭成熟
<350℃:煤干燥预热阶段
350～480℃:胶质体形成阶段
480 ～650℃:半焦形成阶段
650 ～950℃:焦炭形成阶段
煤干燥
预
热
胶质体半焦
焦炭
气态产物
名词：胶质体：煤干馏在350～480℃时，
煤粒表面上出现含有气泡的液相膜，此时
②黏结性与结焦性关系
黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。
（结焦性好的煤其黏结性一定好）
③提高黏结性
⑵半焦收缩
①半焦收缩：
半焦不稳定部分受热裂解，生成气态产物；残留部分不断缔合增炭，产
生体积收缩
②气孔
焦炭是孔状体，气孔率低，气孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭
强度高。
③裂纹
收缩应力→裂纹（裂成焦块，裂纹多则焦炭细）
3.焦炉煤料中热流动态
⑴供热
两侧炉墙供热（靠近炉墙煤料温度先升高，温度速度快；远离炉墙的温
度后升高，升高速度慢）
⑵不同部位煤料温度随加热时间变化（图3-2）.
①炉墙温度
加入煤时，炉墙温度迅速下降
②靠近炉墙煤料温度
③炭化室中心温度
加煤后8小时方由100℃升高（才脱完水分）
⑶不同部位煤料的升温速度煤料升温线（图3-3）
①100～350℃炉墙附近8.0℃/min
中心部位1.5℃/min
②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大的裂纹多，
焦块小。
⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）.
①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。
②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。
4.炭化室内成焦特征
⑴炭化室内同时进行着不同成焦阶段
①装煤约8小时期间，炭化室同时存在着湿煤层、干煤层、胶质体层、半焦
层和焦炭层。
②两胶质体层在装煤后11小时左右在中心汇合。
③装煤后15小时左右，焦炭成熟。
⑵膨胀压力
过大时可危及炉墙（最大膨胀压力出现在两胶质体中心汇合时）。
⑶裂纹
靠近炉墙的焦炭裂纹多，有焦花之称。
⑷焦缝
成熟焦饼中心面上有一条缝称焦缝，上下直通。
5.气体析出途径 ⑴里行气（10%左右）
①形成与两胶质体之间，不可能横穿过胶质体，只能上行进入炉顶空间，这部分气体称为里行气。
②没有经历二次解热作用；含大量水蒸气，含煤一次热解产物（主要CH4及其同系物，还有H2、CO2、CO 及不饱和烃等） ⑵外行气（90%左右）
①产生胶质体外侧（由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物）沿焦饼裂缝及炉墙与焦饼间隙进入炉顶空间，此部分气体称外行气。
炉墙
炉墙
8期间
8后
11期间
焦 炭
15左右
②经过高温区，经二次热解作用，二次热解产物（主要H2，及少量CH4）。
◆炭化室内成焦过程如图所示。
⑶气体中的化学产品
①原料煤性质对化学产品产率的影响较大。
挥发分高，煤气和粗苯产率都高。
②温度对化学产品产率影响较大（炉墙温度、焦饼温度）。