化工工艺学9章煤的化学加工.pptx
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煤化工培训课件
煤液化技术
要点一
煤液化原理
煤液化是指将煤通过化学加工过程转 化为液体燃料的过程，主要包括直接 液化和间接液化两种技术路线。
要点二
煤直接液化技术
煤直接液化是在高温高压条件下，通 过催化剂作用将煤加氢裂解为小分子 化合物，再经过加氢精制得到液体燃 料的过程。该技术具有原料适应性强、 液体收率高等优点，但技术难度较大， 投资成本较高。
煤化工培训课件
xx年xx月xx日
• 煤化工概述 • 原料与产品 • 生产技术与工艺 • 设备与操作 • 安全与环保 • 经济分析与市场前景
目录
01
煤化工概述
煤化工定义与发展历程
煤化工定义
以煤为原料，通过化学加工方法 将煤转化为气体、液体和固体产 品的过程。
发展历程
从传统的炼焦、煤气化到现代的 煤制油、煤制天然气等多元化发展。
要点三
煤间接液化技术
煤间接液化是先将煤气化生成合成气 ( CO+H2)，再经过费托合成反应
将合成气转化为液体燃料的过程。该 技术具有技术成熟、原料适应性强等 优点，但合成气制备和液体产物精制 等环节较为复杂。
其他相关技术
01
煤化工废水处理技术
煤化工废水具有高浓度、高毒性、难生物降解等特点，需要采用物理、 化学和生物等多种方法进行综合处理，以达到环保排放要求。
02Biblioteka 煤气化产品合成气、氢气、一氧化碳等。
煤焦化产品
焦炭、煤焦油、粗苯等。
03
煤液化产品
汽油、柴油、煤油等。
04
煤制化肥产品
合成氨、尿素等。
产品应用领域及市场需求
能源领域
煤气化产品可用于发电、供热 等领域，市场需求稳定。
煤化学、煤化工ppt
有机硫成分
主要的有机硫化合物包括芳香和脂肪 硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、环 硫醚以及噻吩类硫。
S
NH
S
N H
thiophene
pyrrole
五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类 似。构成环的四个碳原子和杂原子（N，S，O）均 为sp2杂化状态，它们以σ键相连形成一个环面
练习
• 分类写出煤焦化产物中主要有机物 的名称及构造式。
Organic compounds containing Sulfur
SO2 CaSO4
1 H S ＋ O H O ＋ S 2 2 2 2 3 H S ＋ O H O ＋ S O 2 2 2 2 2
2 H S ＋ S O2 H O ＋ 2 S 2 2 2
H 2S
H S ＋ C H O H C H S H H O 2 3 3 2 C H S H ＋ C H O H C H S C H H O 3 3 3 3 2 C H S C H ＋ H S2 C H S H 3 3 2 3
2.9 环保需要及煤化工业的规划
• 煤液化制油及新型煤化工项目耗资巨大，能耗高 ，以多的能源换取更少的能源，必须审慎考虑长 期利益及生命周期。 • 新型煤化工工程建设和生产运行是应用多领域高 新技术和实施大规模工程相结合的复杂系统工程 ，技术和工程管理水平要求高，因此必须注重组 织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科 学、 高效的管理和经营模式。
n a p h t h a l e n e
benzene
p h e n a n t h r e n e
a n th r a c e n e
pyrene
表2.11 粗酚组成及性质
酚类的代表物质为苯酚。纯净的苯酚是无色 棱形结晶，有特殊气味，在空气中放置因易 被氧化而变成红色。室温时稍溶于水，在 65℃以上可与水混溶；也易溶于乙醇、乙醚 、苯等有机溶剂。 苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。
第九章热加工过程.ppt
台湾 架设第一条电报线，成为中国自
出行 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ， 方式 转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。 (3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活
多姿多彩 。
[合作探究· 提认知]
电视剧《闯关东》讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家， 从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山 一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。
”；此后十年间，航空事业获得较快发展。
筹办航空事宜
处
三、从驿传到邮政 1．邮政
(1)初办邮政： 1896年成立“大清邮政局”，此后又设
邮传部 邮传正式脱离海关。
，
(2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站； 1920年，中国首次参加 万国邮联大会 。
2．电讯 (1)开端：1877年，福建巡抚在 办电报的开端。 (2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变 化。 3．交通通讯变化的影响
救亡图存 的强烈愿望。
京张铁路 建成通车；民国以后，各条商路修筑
正轨。
二、水运与航空
1．水运
(1)1872年,
轮船招商局 正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。
(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是
在列强排挤中艰难求生。
2．航空 (1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始 研制 。 (2)发展： 1918年，北洋政府在交通部下设“ 水上飞机
q
粘度的降低主要是由于非沥青质类烃类进行热裂化引起的
13
14
三、焦炭化
q 焦炭化过程(简称焦化)是以贫氢的重油，如减渣、裂化渣油等为原料，在高
煤气化的基本原理-经典通用PPT课件
水蒸汽气化
H2, CO, CO2,
等
灰
图5--5 煤的水蒸气气化和加氢气化相 结合制造代用天然气原理
Ⅰ:气化剂： 02；H2O(气) Ⅱ：主要反应：
加氢阶段： C+H2→CH4 +Q 水蒸气气化阶段：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2 -Q Ⅲ：煤气主要可燃成分： CH4 Ⅳ：特点：
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸 气反应）；
气化炉传热差，不经济。
H2O(气)
图5--3
煤
煤气(H2,CO,CO2,CH4等)
热
外热式煤的水蒸气气化原理
③煤的加氢气化原理
Ⅰ:气化剂：H2
Ⅱ：主要反应：
C+H2→CH4 +Q Ⅲ：煤气主要可燃成分：CH4
Ⅳ：特点：
煤气主要由CH4组成（代用天 然气）；
H2
产生残焦（含碳残渣）,煤与H2 加压生成CH4的反应性比煤与
水蒸汽的反应性小.
煤
800~1000℃ 1~10MP
煤气(CH4 H2,等)
残焦
图5--4 煤的加氢气化原理
④煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然 气原理
煤
代
用
煤气(CH4
天
H2,等)
然
800~1000℃ 1~10MP
（加氢气化）
①基本化学反应：
氧化反应：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q
水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
H2, CO, CO2,
等
灰
图5--5 煤的水蒸气气化和加氢气化相 结合制造代用天然气原理
Ⅰ:气化剂： 02；H2O(气) Ⅱ：主要反应：
加氢阶段： C+H2→CH4 +Q 水蒸气气化阶段：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2 -Q Ⅲ：煤气主要可燃成分： CH4 Ⅳ：特点：
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸 气反应）；
气化炉传热差，不经济。
H2O(气)
图5--3
煤
煤气(H2,CO,CO2,CH4等)
热
外热式煤的水蒸气气化原理
③煤的加氢气化原理
Ⅰ:气化剂：H2
Ⅱ：主要反应：
C+H2→CH4 +Q Ⅲ：煤气主要可燃成分：CH4
Ⅳ：特点：
煤气主要由CH4组成（代用天 然气）；
H2
产生残焦（含碳残渣）,煤与H2 加压生成CH4的反应性比煤与
水蒸汽的反应性小.
煤
800~1000℃ 1~10MP
煤气(CH4 H2,等)
残焦
图5--4 煤的加氢气化原理
④煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然 气原理
煤
代
用
煤气(CH4
天
H2,等)
然
800~1000℃ 1~10MP
（加氢气化）
①基本化学反应：
氧化反应：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q
水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
精细化工工艺学课件PPT课件
精细化工是国民经济的重要支柱产业之一，对促进相关行业的发展和提升人民 生活水平具有重要作用。此外，随着科技的不断发展，精细化工在高新技术领 域的应用也越来越广泛，成为推动社会进步的重要力量。
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
煤制甲醇各段工艺流程课件
原料储存
为保证生产连续性，需设置储存 设施储存原料。
CHAPTER 03
煤制甲醇的蒸馏提纯
常压蒸馏
常压蒸馏是指在常压下进行的 蒸馏过程，通过加热和分离液 体混合物来提纯甲醇。
在常压蒸馏中，先将煤制甲醇 粗品加热到一定温度，使其中 的轻组分和重组分分离，得到 初步提纯的甲醇。
常压蒸馏的操作压力为 0.1~0.2MPa，温度通常控制 在60~100℃之间。
煤制甲醇的优缺点
优点
煤制甲醇能够充分利用我国丰富的煤炭资源，生产成本相对较低，且甲醇作为 一种重要的有机化工原料，市场需求量大，具有较好的市场前景。
缺点
煤制甲醇过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，对环境造成污染，同 时煤炭资源的开采和利用也加剧了我国能源结构的单一性，不利于可持续发展 。
CHAPTER 02
煤制甲醇各段工艺流程 课件
CONTENTS 目录
• 煤制甲醇概述 • 煤制甲醇的原料准备 • 煤制甲醇的蒸馏提纯 • 煤制甲醇的精制与转化 • 煤制甲醇的工艺流程图解 • 煤制甲醇的设备与维护
CHAPTER 01
煤制甲醇概述
煤制甲醇的定义
01
煤制甲醇是指利用煤作为原料， 通过化学反应合成甲醇的过程。
维修策略
根据设备的不同特点和使用情况，可以制定不同的维修策略 ，如定期维修、预防性维修、事后维修等。在制定维修策略 时，应考虑设备的可靠性、维修成本和使用要求等因素。
THANKS
[ 感谢观看 ]
煤制甲醇的原料准备
原料的选择与准备
01
02
03
煤质选择
选择适合生产甲醇的煤种 ，如无烟煤或烟煤，考虑 煤的灰分、挥发分、含硫 量等因素。
原料煤破碎
为保证生产连续性，需设置储存 设施储存原料。
CHAPTER 03
煤制甲醇的蒸馏提纯
常压蒸馏
常压蒸馏是指在常压下进行的 蒸馏过程，通过加热和分离液 体混合物来提纯甲醇。
在常压蒸馏中，先将煤制甲醇 粗品加热到一定温度，使其中 的轻组分和重组分分离，得到 初步提纯的甲醇。
常压蒸馏的操作压力为 0.1~0.2MPa，温度通常控制 在60~100℃之间。
煤制甲醇的优缺点
优点
煤制甲醇能够充分利用我国丰富的煤炭资源，生产成本相对较低，且甲醇作为 一种重要的有机化工原料，市场需求量大，具有较好的市场前景。
缺点
煤制甲醇过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，对环境造成污染，同 时煤炭资源的开采和利用也加剧了我国能源结构的单一性，不利于可持续发展 。
CHAPTER 02
煤制甲醇各段工艺流程 课件
CONTENTS 目录
• 煤制甲醇概述 • 煤制甲醇的原料准备 • 煤制甲醇的蒸馏提纯 • 煤制甲醇的精制与转化 • 煤制甲醇的工艺流程图解 • 煤制甲醇的设备与维护
CHAPTER 01
煤制甲醇概述
煤制甲醇的定义
01
煤制甲醇是指利用煤作为原料， 通过化学反应合成甲醇的过程。
维修策略
根据设备的不同特点和使用情况，可以制定不同的维修策略 ，如定期维修、预防性维修、事后维修等。在制定维修策略 时，应考虑设备的可靠性、维修成本和使用要求等因素。
THANKS
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煤制甲醇的原料准备
原料的选择与准备
01
02
03
煤质选择
选择适合生产甲醇的煤种 ，如无烟煤或烟煤，考虑 煤的灰分、挥发分、含硫 量等因素。
原料煤破碎
化学工艺学ppt课件
1.1.3 化学与化工
• 化学与化工的区别：
• 化学：侧重于“理”，主要对合成新物质，发现新的
化学反应，测定物质的化学结构和性质，以及新的机 理、规律、理论感兴趣。
• 化工：侧重于“工”，着眼于将在实验室合成的化学
物质或化学反应放大到在工业上的运用和实现。
1.1.4 化学工程与工艺
• 化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业
(6)实验与计算并重 100年前化学、化工都是经验性学科，随 着化学、化工各种规律被掌握，微观的 定量关系已深入到原子和分子级别，分 子设计概念已被提出；宏观定量关系就 用得更多了。化工计算愈来愈广泛和深 入，许多情况已和实验一样，是不可缺 少的。
1.1.6 化工的特点
(7)使用外语多 由于品种多，涉及化合物多，涉及化合 物物理化学性质、制备方法的论文多， 为进行科学研究或开展技术革新，查阅 国内外文献是必不可少的。
1.1.5 化工原料
•
① ②
③ ④
化学工业起始原料是空气、水、矿物和生物。
对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料； 而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢，因而常 用煤、油、天然气等有机原料。. 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中，起 主要作用的原料是石油(或加工后的各种馏分)、天然 气、煤。 利用生物质资源(如含纤维素、半纤维素、淀粉、糖 类和油脂等的农林副产物和农业废物)获取有机原料 或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石 燃料不同，生物质资源是可再生资源。 空气和水是化工生产必不可少的原料。
便于利用的能量形式，除火电外，主要 是指化学加工得到的汽油、柴油、煤油、 重油、渣油和人造汽油等液体燃料；煤 气、液化石油气等气体燃料。
1.2.3.2 化工与能源的关系
《精细化工工艺学》课件
应急处理与事故预防
应急预案
制定针对不同类型事故的应急预案，确保在 紧急情况下能够迅速、有效地应对。
事故预防措施
通过技术改进、安全培训和定期检查等手段 ，预防事故的发生。
CHAPTER
06
精细化工新产品开发与技术进 展
新产品开发的过程与策略
市场需求调研
通过市场调查和数据分析，了解消费者需求和行 业趋势，为新产品开发提供方向。
化和自动化。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
国际精细化工行业的发展现状与趋势
01
了解国际精细化工行业的最新发展动态和趋势，包括新产品开
发、技术进步和市场拓展等。
国内精细化工行业的现状与挑战
02
分析国内精细化工行业的发展现状和存在的问题，探讨行业发
展的机遇和挑战。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
03
通过比较国内外精细化工行业的差异和特点，借鉴国际先进经
煤
煤是另一种重要的化石燃料，通过不同的 处理方法可以得到酚类、吡啶类等含氧化 合物。
产品的种类与应用
表面活性剂
如肥皂、洗涤剂、化妆品等， 用于清洁、美容、工业等领域 。
药物与农药
如抗生素、杀虫剂等，用于医 疗、农业等领域。
高分子材料
如合成纤维、合成橡胶等，广 泛应用于纺织、交通、建筑等 领域。
香料与染料
04
绿色化学技术
利用绿色化学原理和技术，减 少或消除对人类健康和环境的 负面影响，实现可持续发展。
生物技术
利用生物工程和酶催化等技术 ，开发高效、环保的化工生产
工艺。
纳米技术
利用纳米材料和纳米技术，提 高产品的性能和附加值，拓展
精细化学品的应用领域。
煤化学PPT课件
精选课件PPT
32
溶剂抽提的分类
1）普通抽提： 在≤100℃温度下，用普通的低沸点有
机溶剂，如笨、氯仿和乙醇等。抽提产物小于1-2%。
2）特定抽提：抽提温度在200℃以下，采用亲核性溶
剂，如吡啶类、酚类和胺类等，抽提产物可达20-40%。
3）超临界抽提：以甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过
临界点的条件下抽提煤。抽提温度一般在400℃左右。抽 提率可达30%以上。
Hale Waihona Puke 煤自燃的影响因素和预防 煤的高温燃烧
精选课件PPT
29
煤的其他化学性质
煤的加氢化学反应； 煤的磺化化学反应；
精选课件PPT
30
第三章 煤有机质的化学结构
精选课件PPT
31
煤的特性：复杂性；多样性；不均一性。
不象其他有机化合物一样，不存在统一的结构
煤化学结构的研究方法：
①物理研究方法—红外光谱、X射线衍射、核磁共振、 密度、折射率 ②物理化学研究方法─如溶剂抽提和吸附性能 ③化学研究方法─氧化、加氢、解聚、烷基化、热解和 官能团分析等
无原始植物
有亮暗相间 的条带
易着火,有烟 易着火,有烟 多烟
多
较多
少
很低
低
较高
无烟煤
灰黑色 有金属光泽
无明显条带
难着火,无烟 较少 高
精选课件PPT
6
二.煤的生成
(一)植物的族组成 1.糖类及其衍生物
• 纤维素半纤维素果胶：分子结构和元素组成？ • 木质素：分子结构和元素组成？ • 蛋白质：分子结构和元素组成？ • 脂类化合物(脂肪、树脂、树蜡)
2）物理性质：风化煤的强度和硬度降低，吸 湿性增大；
煤的直接液化ppt课件
.
3
液化残渣气化 制取氢气
原料煤的破碎 与干燥
煤浆制备
液体产物分 馏和精制
工艺流程
加氢液化
气体净化
固液分离
.
4
要把固体煤转化为液体油，就必须采用高温 （400ºC~470ºC）或其它化学方法打碎煤的分子 结构，使大分子物质变成小分子物质，同时要从 外界供给足够量的H，以提高H/C比。
该工艺是把煤先磨成粉，再和自身产生的部分液 化油（循环溶剂）配成煤浆，在高温（450ºC） 和高压（20~30MPa）下直接加氢，获得液化油， 然后再经过提质加工，得到汽油、柴油等产品。1 吨无水无灰煤可产500~600kg油，加上制氢用煤， 约3~4吨原料煤可产1吨成品油。其工艺过程如下 图所示。
.
12
4、操作条件
温度和压力是影响煤直接液化反应进行的两 个因素，也是直接液化工艺两个最重要的 操作条件。
煤的液化反应是在一定温度下进行的，不 同工艺的所采用的温度大体相同，一般为 440~460ºC。当温度超过450ºC时，煤转化 率和油产率增加较少，而气产率增多，因 此会增加氢气的消耗量，不利于液化。
.
8
a）将煤与溶剂制成浆液的形式便于工艺过程 的输送。同时溶剂可以有效地分散煤粒、 催化剂和液化反应生成的热产物，有利于 改善多相催化液化反应体系的动力学过程。
b）依靠溶剂能力使煤颗粒发生溶胀和软化， 使其有机质中的键发生断裂。
c) 溶解部分氢气，作为反应体系中活性氢的 传递介质；或者通过供氢溶剂的脱氢反应 过程，可以提供煤液化需要的活性氢原子。
.
11
按煤直接液化所使用的催化剂的成本和使用 方法分为：廉价可弃型和高价可再生型两种。
廉价可弃型催化剂由于价格便宜，在直接液 化过程中与煤一起进入反应系统，并随反应 产物排出。这类催化剂包括：黄铁矿 （FeS2）、高炉飞灰（Fe2O3）等
煤气化课件
第四节 气化工艺分类
煤在气化炉中，在高于700℃条件下与气化剂反应， 固体转化成气体，只剩下含灰的残余物。通常气化剂用 H2和CH4，伴生气体是CO2、H2O和N2等。此外还有硫化 物，烃类产物和其他微量成分。各种煤气组成取决于煤 的种类、气化工艺、气化剂的组成、影响气化反应的热 力学和动力学条件。
指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质(如二氧化碳、氧、
煤气成分及热效率等。不论何种气化工艺，活性高总是有利的。
表示煤炭反应性的方法很多，诸如煤的着火点、活
化能、气化剂的转化率和直接反应速度(或速度常数)。
着火点和反应性有一定的相关性，但它又明显与煤中挥 发分有关。反应性以活化能表示较为麻烦，受到数据处 理的误差的影响，所以常用后两种方法（气化剂的转化 率和直接反应速度）。
3) 民用煤气。一般热值在12.54~14.63MJ/m3 。要求CO小于 10%，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到．采用鲁奇炉较为适用。 与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境 污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境 效益。
4) 冶金还原气。煤气中的CO和H2具有很强 的还原作用。在冶金工业中，利用还原气可直接 将铁矿石还原成铁；在有色金属工业中，镍、铜、 钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。 5) 联合循环发电燃气。整体煤气化联合循 环发电(简称IGCC)是先将煤气化，产生的煤气经 净化后驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生 高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。
H2O和CO2，以及氧(空气)，粗煤气中的目的产物是CO、
气化工艺分类以燃料种类和形态，以及过程参数为
依据。
(1) 以原形态为主进行分类，有固体燃烧气化、液体燃料气化、
煤化工工艺
一、名词解释1、粗煤气：炼焦过程中析出的挥发性产物，组成和产率主要影响因素为炼焦温度和二次热解作用。
净煤气：按一定顺序进行粗煤气处理，以便回收和精制焦油、粗笨、氨等化学产品之后最终得到的气体。
2、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。
加热终温为500至600℃为低温干馏。
仅是一个热加工过程，不用加氢，不用氧气，即可制的煤气和焦油，实现了煤的部分气化和液化。
3、合成天然气：即煤气的甲烷化，将煤气化产生气化煤气，脱除二氧化硫和硫化氢，然后将一氧化碳和氢合成甲烷。
4、间接液化：煤气化生成合成气〔CO和H2〕，再以合成气为主要原料合成液体燃料或化学产品的过程。
5、空速：气体与催化剂接触时间的长短，即单位时间内，每单位体积催化剂所通过的气体量。
其单位是m3(标)/( m3催化剂•h)，简写为h-1。
空速是调节甲醇合成塔温度与产醇量的重要手段。
6、沥青烯：只可溶于苯但不溶于正己烷或环己烷的，类似于石油沥青质的重质煤液化产物。
7、煤气产率:单位质量的煤经气化后转变成煤气的体积数。
8、煤气化：是一个热化学过程。
以煤或煤焦为原料，以氧气〔空气，富氧或纯氧〕、水蒸气或氢气等做气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
9、配煤炼焦：把几种牌号不同的单种煤按照一定的比例配合起来炼焦。
10、气化效率：单位质量气化原料的化学热转化为所产生的煤气化学热的比例。
11、气/氧比：即气化剂中水蒸气与氧气之比。
12、前沥青烯：是指不溶于苯但可溶于吡啶或四氢呋喃的重质煤液化产物。
1.容积气化强度：qm /VR，单位气化反应器的生产能力，kg/〔m3·h〕。
qm：固体的质量流量，kg/h。
V：反应器体积，m3。
13、水煤气：炽热的碳与水蒸气反应所生成的煤气，燃烧时火焰呈蓝色，又称蓝水煤气。
14、液压排渣：仅向气化炉内通入适量的水蒸气，控制炉温在灰熔点以上，使灰渣呈熔融状态自炉内排出。
煤化工过程
煤气 净化煤 炼焦炉 焦碳
冷凝
煤焦油
脱硫
脱氨 脱苯
粗苯
氨产品 净煤气
1.1 煤化工过程-焦化
甲烷
净煤气
苯
氢气
化工产品
粗苯 硫、氨 煤焦油
甲苯 二甲苯
三甲苯、萘、蒽、酚、吡啶盐
1.2 煤化工过程-气化
煤气化是一个热化学过程，是指在特定的气化炉内，在一定 的温度和压力下使煤中的有机质与气化剂发生一系列化学反应， 将固态煤转化为富含 CO 和 H2 的合成气的过程。
甲醇氧化生产甲醛工艺流程
二、甲基叔丁基醚
甲基叔丁基醚(MTBE)是发动机汽油的高辛烷值添加剂， 不会引起空气污染，且无毒性，与汽油的互溶性好，辛 烷值高，并可通过甲醇与来源丰富的异丁烯或异戊烯合
成。主反应如下
CH 2 C(CH 3 ) 2 CH 3OH H3C - C(CH 3 ) 2 OCH 3 - 71.4kJ/mol
民用燃料（替代柴油机燃料\醇-醚燃料）
化工原料
二 甲 醚 制 备 工 艺
甲醇液相脱水法:采用硫酸作脱水剂反应在液相 中进行。两分子甲醇在浓硫酸作用下脱去一分子 水生成一分子二甲醚，反应如下： 甲醇气相转化法:也称二步法,是将甲醇蒸汽通过 固体酸催化剂，发生非均相催化反应脱水生成二 CH 3OH H 2SO 4 CH 3 HSO 4 H 2 O 甲醚，反应式为：
低热值煤气 合成气 原煤 变 换 精 制 甲 烷 化
原料准备 空气 水蒸汽
煤气发生炉 灰分
冷却和洗涤
煤炭气化的原则流程
Oxygen Membrane Gas Stream Cleanup High Efficiency Turbine
Power
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2.95452
煤大分子之间由交联键形成空间结构。在大分子 空间结构中有许多内表面积大的微孔。大分子中 分散着一些低分子化合物，尤其以年轻煤为多。
H
图 9.1
9.1.1.2 煤的分类
褐煤国际分类(ISO295—174—E)是采用水分含 量作为区分的指标，按焦油产率(daf)分组，共 有30个牌号。烟煤的国际分类是按1956年由 ECE(ECONOMIC COMMISION for EUROPE) 完成的分类。此分类方案是欧美国家煤分类的 产物，采用多指标，包括煤的挥发分、粘结性、 结焦性以及发热量等。
表9.2 气化反应平衡常数
温度 /℃ 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300
K0 p2
pC2O pCO2 p0
4.4459×104
2.2740×103 9.5946×103
3.4536×103
0.10866
0.30482
H2 CO N2 CH4 高热值 MJ/m3 50.0 40.0 5.0 0 10.5~12.2
10.5 29.0 55.0 0
4.4~5.1
(2)合成气与还原气
合成气是根据不同用途控制煤气化过程产生的，主 要用作不同化工产品的加工。如合成氨的合成气对 H2／N2要求很高，合成甲醇用气CO含量较高等等。
还原气是指炼铁过程中产生的可燃性气体，要求其 中水蒸气和二氧化碳含量较少，较多时应将其除去。
(3)城市煤气
城市煤气要求含氢气和甲烷较多，硫含量少，以提 高热值和减少城市空气污染。
2. 原料煤的组成和性质对气化的影响
水分：水分较高时只适宜用固定床气化法，因为 这种方法床内温度高。
灰分和灰熔点：灰分越低越好，固态排渣炉要求 灰熔点高，气化温度不能超过灰熔点；而液态排 渣则需要灰熔点低，气化温度必须超过灰熔点。
粒度
煤的粒度可分为小于6mm的粉煤、小块和中块， 机械化采煤粉煤含量高。褐煤易风化裂碎，粉煤 量较大。流化床气化可用粒度小于6mm的煤； 气流床用细粉煤；固定床用块煤。
9.2.2 煤气化的基本原理
1. 煤气化的化学平衡
主要化学反应有：
O2+C CO2
(1)
CO2 + C 2CO
(2)
H2O + C CO + H2
无烟煤含C＞92％，氧含量则从20%左右降到2％ 左右，氢含量由8％左右降到4%左右。 N、S含量与煤化度关系不大，分别约0.5~2%、 0.5~3%。
煤的基本结构单元为缩合芳烃及环烷烃及多种侧 链，杂原子及官能团。
侧链往往是联结各基本单元的桥键。
年轻煤缩合芳烃少，侧链长，脂肪烃和含氧官能 团多。
0.77457
1.80685
3.91184
7.93212
15.18345
47.9990
1.28925×102
3.03768×102
K0 p3
pCO pH2 pH2O p0
2.1792×103 7.8528×103 2.4493×102 6.7644×102
0.16834
0.38322
0.80724
1.59021
挥发组分：容易挥发组分首先反应或者混入产生 的煤气中，影响煤气化过程和气化结果。总的来 说，挥发组分多，固定C就低，煤的热值低。
粘结性：粘结性煤在加热到350~450ºC时就形成 胶质体，发生软化、熔融，有液相产物与煤粘在 一起，析出挥发物固化后形成块状焦炭。这种煤 气化时需要破粘措施。由于有粘结性，所以用它 作焦化原料特别好，一般不用于气化。
9.1.1.1 煤的组成和结构 煤是由高等植物经生物化学、物理化学和地球化
学作用转变成的固体有机可燃矿物。 煤化序列为：植物泥炭(腐泥)褐煤烟煤
无烟煤。
成煤植物中所有组分都参与了煤的形成过程，其 中主要是纤维素和木质素。
煤的主要元素和结构
煤的主要元素为C、H、O,含少量S、N。 C含量随煤化程度增高而增大。褐煤含C量70％；
化工工艺学 Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第9章 煤的化学加工
Chemical process of coal
9.1 煤及其转化利用
Coal and its conversion and utilization 9.1.1煤的组成、分类及我国煤炭资源
液化是将其变成芳烃、烷烃、脂肪烃等油品。
焦化是炼焦。同时得到焦油、煤气。或称部分液 化和部分气化。
煤的转化利用途径概况如图9.2.
图 99.2.
9.2 煤的气化
Gasification of coal
9.2.1 概述
煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反应 过程。目的是将煤转化成可燃气体。煤气化过程 包含煤的热解、半焦的气化等过程。煤气的主要 组成为CO,CO2,H2,CH4,H2O.
(3)
2H2 + C CH4
(4)
CO + 3H2 CH4 + H2O
(5)
CO + H2O CO2+ H2
(6)
反应(2)、(3)、(4)、(6)的化学平衡常数及反应热 见表9.2。
虽然以上几反应中主要为放热反应，理论上温度 低对平衡有利。但要兼顾反应速度，所以必须有 较高温度。
由热力学平衡关系可以从理论上计算气化气体组 成与平衡温度关系。反应(2)、(3)是吸热反应， 温度高有利生成CO和H2。压力高对反应(4)、(5) 有利，所以高压气化可得到甲烷含量高的高热值 气体。
中国煤分类指标：
基本指标－干燥无灰基挥粘结煤分 类指标。
无烟煤中以V daf和干燥无灰基氢含量作为指标。
褐煤以投光率为指标划分小类。
9.1.2 煤的转化利用
煤的转化利用途径可分为气化、液化和焦化。
气化是将其变成水煤气或发生炉煤气，然后作燃 料或化工原料。
1. 煤气分类及用途
根据煤气组成不同可分为：发生炉煤气和水煤气、 合成气和还原气、城市煤气和焦炉煤气、富气和 合成天然气。
(1) 水煤气和发生炉煤气
交替吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称水煤 气。
同时吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称发生 炉煤气。
典型组成%：
CO2
水煤气
5.0
发生炉煤气 5.5