《煤化工工艺学》__煤的低温干馏.pptx

二、干馏供热方式
1. 外热式（由炉墙外部传入热量）
缺点：热导率小、加热不均匀、半焦质量不均、二次热 解加深、焦油产率降低
外热式供热示意图
二、干馏供热方式
2. 内热式（借助热载体传热，载体和煤料直接接 触）
I. 热载体包括：固体热载体（热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ焦、热瓷球）和 气体热载体（热烟气）
II. 优点：热效率高、耗能低、
② 供热
热烟气
③ 产品
气④体
煤粉 旋风分离器
满流管 气体冷却系统
焦粉 煤气
粉尘
焦油、中油
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
§2-5 立式炉生产城市煤气
III.
加热均匀、简化干
IV.
馏炉结构
V. 缺点：煤料要求高（必须是
VI.
块状，粒度范围窄）、
VII.
气体载体稀释干馏气
VIII.
态产物。
内热式供热示意图
三、气流内热式炉
1. 沸腾床干馏炉（气流床/沸腾床）
① 原料：<6 mm粉煤；
②
黏结性煤：气流吹入法
③
加料
④
不黏结性煤：螺旋给料器
燃料气和空气燃烧
一、原料煤
弱黏结性、一定块度 <75 mm
炉型：外热式立式炉
1 — 干馏室； 2 — 上部蓄热室； 3 — 下部蓄热室； 4 — 煤槽； 5 — 焦炭槽； 6 — 加热煤气管
二、立式炉生产城市煤气流程
§2-6 固体热载体干馏工艺
一、外热式及气流内热式的缺点
1. 外热式
干馏传热慢，生产能力小
第二章 煤的低温干馏
§2-1 概述
一、定义及其分类
1. 煤干馏（炼焦、焦化，Carbonization）：煤在隔绝 空气或者惰性气氛条件下受热分解生成煤气、焦 油、粗苯、半焦或焦炭的过程，又称煤热解 （Pyrolysis）或热分解（Thermal decomposition）。
2. 分类：
低温干馏：500~600 oC
② 煤气成分 氨和硫化氢含量与煤中氨和硫含量及形态有关；
二、加热终温
1. 100~120 oC
水分脱出
2. >300 oC
析出挥发分、热解
3. 510~600 oC
低温干馏终温
4. >600 oC
半焦开始向焦炭转化（H2 ↑，CH4 ↓， 半焦↓，焦油↓，煤气↑）
三、加热速度
1. 快速
低分子产物应当多，焦油产率高
4. 战后，大量石油的开采，低温干馏工业再次 陷入停滞状态。
三、煤低温干馏实质及其特点
1. 煤低温干馏仅是常压热加工过程，受热后煤的有机质随温 度升高发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态（焦油、 粗苯）和固态（半焦或焦炭）。
2. 煤低温干馏实现了煤的部分气化和液化。 3. 与煤的气化和液化相比，其优点：工艺过程简单，加工条
煤干馏 （根据加热终温的不同）
中温干馏：700~900 oC 高温干馏：900~1100 oC
二、煤低温干馏的发展历程
1. 煤低温干馏始于19世纪初，当时主要用于制 取灯油和蜡；
2. 19世纪末因电灯的发明，煤低温干馏趋于衰 落；
3. 二战期间，德国用褐煤为原料利用低温干馏 制备煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油；
2. 气流内热式
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入惰性气体，降低了煤气的 质量
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
2.
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。
§2-3 干馏产品的影响因素
件温和，投资少，生产成本低，充分利用了煤分子中含氢 的潜在优势。 4. 适于低温干馏加工的煤种：低阶煤（如褐煤、长焰煤和高 挥发分的不黏煤等），这是因为：
① 低阶煤无黏结性，有利于在固定床或流化床干馏炉中处理。 ② 最佳热解温度是随煤阶降低而降低的，低阶煤开始热解温
度低。 ③ 低阶煤中挥发分含量较多，可得到较多的焦油和煤气。
5. 煤低温干馏产品：半焦、煤气、焦油
§2-2 低温干馏产品
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
① 做优质的民用和动力燃料；
a) 泥炭煤气产率介于：16%~32%；
b) 褐煤煤气产率介于：6%~22%；
c) 烟煤煤气产率介于： 6%~17%。
③ 半焦：一般煤阶升高，半焦产率增加
④
例如：9页表2-3，随煤阶升高，含碳量增加，半焦产率增加。
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。
②
无烟、不生成焦油、反应性好、热效率高、有一定块度
② 铁合金的优良炭料；
③
要求比电阻尽可能高
③ 其他：
冶金型焦中间产品、粉矿烧结、高炉炼铁的喷吹料
二、煤焦油
1. 物理性质
黑褐色液体，密度<1 g·cm-3，比高温焦油轻
2. 成分
① 酚类：35% ② 中性含氧化合物：20%~25% ③ 芳烃：15%~25% ④ 环烷烃：10% ⑤ 沥青：10% ⑥ 烷烃：2%~10% ⑦ 烯烃：3%~5% ⑧ 中性含氮化合物：2%~3% ⑨ 有机碱：1%~2%
2. 慢速
固体残渣产率高
3. 提高煤的加热速度，可使产品产率发生如下变化：
半焦↓，焦油↑ ，煤气略微↓
四、压力
1. 提高压力，可使产品产率发生如下变化：
半焦和气态产物↑，焦油↓ ，半焦强度↑
§2-4 低温干馏主要炉型
一、干馏设备的要求
效率高 加热均匀 操作方便、可靠 过程易控 原料煤类宽 粒度尺寸范围大 二次热解作用小
一、原料煤
1. 产品产率
① 焦油：一般煤阶降低，焦油产率减少
a) 褐煤焦油产率介于：4.5%~23%；
b) 烟煤焦油产率介于：0.5%~20%；
c) （从气煤到瘦煤随变质程度增加，焦油产率减少）
c) 腐泥煤焦油产率一般较高：可达40%。
② 煤气：一般煤阶降低，煤气产率减少（低温干馏温度为600 oC时）