6煤化工反应单元工艺解析

因为煤的导热系数小，煤块内外温差大，块内热解形成的挥 发物由内向外导出 时经过较高温度的表面层，在此一次焦油发生二次热解，组成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 生变化，生成气态 和固态产物。此外，挥发物由煤块内部向外部析出时受到阻力作 用，在高于生成温 度的区间停留也加深了二次热解的程度。煤的块度对热解产物有 很大影响，一般煤 的块度增加，焦油产率降低。 煤的块度对低温干馏产品产率的影响，见下述数据： 煤块度，mm 20～30 100～120 焦油产率，％ 10.3 8.1 半焦产率，％ 41.4 46.5 半焦挥发分，％ 8.8 10.3
炭 料 名 称 褐煤中温焦 苏联列库场半焦 长焰煤半焦 英国气煤半焦 60％气煤配煤焦炭 冶金焦（10～25mm）
表2－1 半焦和焦炭性质
孔隙率 ％ 35～45 38 50～55 48.3 49.8 44～53
反应性， 于 1050℃， CO2 mL/（g.s ） 13.0 8.0 7.4 2.7 2.2 0.5～1.1
比电阻 Ω .cm － 0.921 6.014 － － 0.012～0.015
强度 ％ 70 61.8 66～80 54.5 80 77～83
（2）煤焦油 低温干馏煤焦油是黑褐色液体，密度一般小于1g/cm3，因原 料煤性质和低温干 馏方法不同，焦油的密度也不同，通常在0.95～1.1g/cm3之间。 低温焦油中含有较多脂肪烃和环烷烃以及多烷基酚、二元酚和 三元酚等化合物， 故平均分子量较高温焦油低。 由低温焦油可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃，其中包括 苯、萘的同系物 及其他成分。由低温焦油提取的酚可以用于生产塑料、合成纤维、 医药等产品。泥 炭和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。 低温焦油适于 度加工，经催化加氢可获得发动机燃料和其他产品。 （3）煤气
2、干馏产品的影响因素
（1）原料煤 低温干馏产品产率与原料煤种类有关 ，不同原料 煤的试验结果见下表 。 表2－3 不同煤低温干馏试验的产品产率，％（d）
煤样名称 伊春泥炭 桦川泥炭 昌宁褐煤 苏联坎阿褐煤 苏联切矿长焰煤 神府长焰煤 铁法长焰煤 大同弱粘煤 苏联切矿腐泥煤 半焦 48.0 50.1 61.0 65～75 73.8 76.2 82.3 83.5 39.4 焦油 15.4 18.5 15.6 8～12 10.1 14.8 11.4 7.7 39.1 热解水 15.8 14.3 8.0 5～ 8 9.7 2.8 2.5 1.0 5.6 煤气 20.7 17.1 15.5 12～15 6.4 7.0 3.8 7.8 15.9
6煤化工反应单元工艺
6-1 煤的干馏
煤化工反应单元工艺
煤化工是以煤为原料，经过 化学加工使煤转化为气体、液体 和固体燃料以及化学品的过程。 从煤加工过程区分，煤化工包括 煤的干馏、气化、液化和合成化 学品等。
6-1 煤的干馏
煤在隔绝空气条件下加热至较高温度而发生的一 系列物理变化和化学反应的 复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。 煤干馏分类： 低温干馏：500～700℃ 煤的干馏 中温干馏：700～900℃ 高温干馏：900～1100℃
CmHn － 16.4 1.2 － 0.5 6.0
CO 7.5 3.3 3.7 1.2 10.1 7.1
H2
CH4 58.0
N2 5.3 6.0 － － 2.5 9.6
11.0 25.9 50.2 66.2 74.7
60.6 64.9 35.2 18.2 7.7
（3）加热速度 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 能降低半焦产率，增加焦油产率，煤气产率稍有减少。加热速度慢时，热解反应的选 择性较强，形成热稳定性好的结构，在高温阶段分解少，固体残渣产率高。 在慢速加热时，加热速度对低温干馏产品产率和组成也有影响。当用气煤在不同 加热速度下进行低温干馏时，得到如下结果： 加热速度，℃/min 1 20 煤气 10.0 7.0 产品产率，％（占煤有机质） 焦油密度,g/cm3 1.007 1.140 半焦 70.7 66.8 焦油族组成，％ 焦油 11.2 18.7 酚类 25.9 14.1 轻油 4.1 1.9 碱类 2.5 0.3 其中 重油 5.4 8.2 饱和烃 7.1 2.3 沥青 1.7 8.6 烯烃 3.4 2.9 热解水 8.1 7.5
气煤加热到不同温度时，煤气组成与产率见表。 表2－4 气煤热解煤气组成，％
温度区间， ℃ 300~400 400~500 500～600 600～700 700～800 800～900
占煤气总量的产率，％ 19 20.5 21.0 25.0 11.5
CO2 22.0 2.7 4.0 1.1 2.2 0.9
（2）加热终温 不同煤类开始热解的温度不同，煤化度低的煤的开始热解温度 也低 。 气煤在以3℃／min加热时，一次热解焦油组成和产率随加热温 度变化的数据如下： 加热终温，℃ 400 400～500 >500 中性含氧化合物 5.85 6.63 8.05 焦油产率，％（d) 3.62 9.68 1.20 沥青 4.16 6.92 7.80 组成，％ 羧酸 0.21 0.18 0.51 酚类 20.20 11.90 16.10 有机碱 2.13 2.08 2.42 烃类（溶于石油醚） 37.2 26.4 13.8 其他 30.25 13.89 40.62
一、煤的低温干馏 煤的低温干馏主要指煤在干馏终温500～700℃的过程。 煤低温干馏可以得到煤气、 焦油和残渣半焦。 适合于低温干馏的煤是无粘结性的非炼焦用煤，如 褐煤或高挥发分烟煤。 1、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的性质、 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）。
（1）半焦
低温干馏半焦的孔隙率为30～50％，反应性和比电 阻都比高温焦炭高得多。原料煤的煤化度越低，半焦的 反应能力和比电阻越高。半焦强度一般不高，低于高温 焦炭。半焦可用于电炉冶炼和化学反应等过程。 表列出了原料为褐煤、长焰煤和气煤的半焦以及配 入气煤炼得的焦炭和10～25mm碎冶金用作还原剂时的性 质。