第二章煤的低温干馏..

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2.2.2 煤焦油
⑴物理性质：
▪ 黑褐色液体，密度小于1g/cm3，比高温焦油轻
⑵成分：
▪ 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%
100~120℃水分脱出；300左右发生热解 ﹥300℃析出挥发分、包括焦油成分 550 ℃焦油形成结束；510~600℃低温干馏终温，适宜 ﹥600℃半焦向焦炭转化（H2 ↗ ，CH4 ↘ ，半焦↘ ，焦 油↘ ，煤气↗ ）
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2.3.2 加热终温
▪ 由表2-4：随温度升高，氢气含量升高，甲烷降低。
▪ 按加热方式有外热式、内热式； ▪ 按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种； ▪ 按供热介质不同有气体热载体和固体热载体
两种； ▪ 按煤的运动状态分为固定床、移动床、流化
床和气流床等； ▪ 加煤和煤料移动方向：立式炉、水平炉、斜
炉和转炉等。
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▪ 型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比， 机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一 定强度和尺寸及形状各异的煤成品。
▪ 常见的有煤球、煤砖、煤棒、蜂窝煤等。
▪ 成型：型煤包括很多的种类， 型煤可以把煤粉，煤面，煤泥， 分别压成球形或者其他形状。 也可以把煤粉和煤泥混合压成 球形和其他形状。用于锅炉的 燃烧和造气。
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外热式炉
▪ 供给煤料的热量由炉墙外部传入。煤料装在干馏室 内，热量通过炉墙导入，炉墙外部燃烧加热。
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
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⑵半焦的应用：
▪ ①做优质的民用和动力燃料 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 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
热。煤在炉内移动过程分成三段：干燥段、干馏段和 焦炭冷却段，故又名三段炉。
▪ 过程：在上段循环热气流把煤干燥并预热到150℃；在
中段，即干馏段，热气流把煤加热到500～850℃；在下 段，焦炭被冷循环气流冷却到100～150℃后排出。
循环气和干馏煤气混合物由干馏段引出，其中液体产 物在后续冷凝冷却系统中分出。
6例00表℃2—烟3 煤煤气阶产↗，率含：C6%量~↗1，7%半焦↗。
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2.3.1 原料煤
⑵产品成分：
①焦油成分 酚类：煤阶↗，含O量↘ ，酚↘ 。 热解水：煤阶↗，含O量↘ ，热解水↘ 。
②煤气成分： 氨和硫化氢含量与煤中氨和硫的含量和形态
有关。
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2.3.2 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。
▪ 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。
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过程特点：煤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。
▪ 比煤的气化和液化工艺简单，加工条件温和，投资少，生产 成本低。
适用煤 ：褐煤、长焰煤和高挥发份的不黏煤等低阶煤，
适于低温干馏加工。煤碳分类
▪ 中国低阶煤储量较大，约占全部煤的42%以上，是低温干馏 的优良原料。
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2.3 干馏产品影响因素
▪ 原料煤性质 ▪ 加热条件 ▪ 加热速度 ▪ 加热终温及压力 ▪ 炉型、加热方式、高温区停留时间等
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2.3.1 原料煤
⑴产品产率：
①焦油（一般煤阶↘，焦油↗） 褐煤焦油产率变动于：4.5%~ 23%
②煤烟气煤（焦一油般产煤率阶介↘于，：煤0气.5↗%）~ 20%（从气煤到瘦煤 随③变半干温质焦馏度程腐（度泥一泥 褐↗煤般炭 煤而低煤煤 煤焦温阶气气油焦↗，产产产油半率率率产焦：：↘率↗16一6%，）%般~肥~2较32煤2%高%例：外可）高达40%
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▪ 新制定的中国煤炭分类国家标准，首先根据煤的煤化程
度，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。
▪ 对于褐煤和无烟煤，再分别按其煤化程度和工业利用的特点 分为2个和3个小类。烟煤部分按挥发分大于10～20％、大于 20～28％、大于28～37％和大于37％的4个阶段分为低、中、 中高及高挥发分烟煤。关于烟煤粘结性，则按粘结指数分： 0～5为不粘结和微粘结煤；大于50～65为中等偏强粘结煤， 大于65则为强粘结煤。
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。
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2.4.3.2 流程：
煤料▪ 考由伯上斯部炉加入干馏室1，
干馏所需热量主要由炉墙传
▪ 1.干馏室；
入。火道2.加上部热蓄用热燃室料；为发生 炉煤气或3.回下部炉蓄的热干室馏；气。干
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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
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。
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2.2.3 煤气 ⑴性质及成分: ▪ 密度： 0.9～1.2kg/ m3 ；
▪ 成分：甲烷、氢气、一氧化碳等。
⑵用途：
本企业加热燃料，民用，也可做化学合成原料气。
▪ 优点： 1）热载体向煤料直接传热，热效率高，低温干馏耗热
量低； 2）所有装入料在干馏不同阶段加热均匀，消除了部分 料块过热现象； 3）没有加热的燃烧室或火道，简化了干馏炉结构。
说明：热载体可以是气体，也可是固体。
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半焦（煤）
气态干馏产 物及热载体
气体热 载体
半焦
内热式
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半焦（煤） 煤
热量
13．干馏段炉排；14．半焦干馏段500～850℃
槽；▪ 15典．引型风炉道；：16．通风
道19；．1加7鲁热风煤机奇气；三道1段8；．炉2混0合．室干；馏冷却段100～150℃
煤气集气室
焦
燃烧炉 煤气
煤气 燃烧炉
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2.4.2.1 鲁奇三段炉流程
▪ 三段炉：煤在炉中不断下行，热气流逆向通入进行加
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产物
▪ 焦炭：由炉下段冷却排出。 ▪ 煤气：由干馏段引出，净化后送干燥段和干馏段燃烧
炉或外送。 ▪ 焦油：在后续冷凝冷却系统中分出。冷凝冷却系统包
括初冷器、焦油分离槽、终冷气及气体汽油吸收塔。
举例：
一台处理褐煤型煤300～500t/d的鲁奇三段炉，可得型焦 150～250t/d；焦油10～16t/d；剩余煤气180～220m3／t 煤。对于含水分5~15%褐煤的耗热量为1050~1600kJ/Kg。
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
蒸馏+热解 脱羧基 脱羰基 开环 脱羟基 脱烷基 开环
煤干馏过程由下列过程构成：
（l）燃料的加热过程一--物理过程； （2）燃料有机质的热分解过程一--化学过程； （3）分解初次产物在固体内部的扩散过程——物理过程； （4）初次挥发产物在反应空间中的二次反应过程----化学过程4。
煤热解反应历程模型
分类：干馏终温500-600oC称低温干馏，
高于900-1000oC称高温干馏或炼焦。 700-900oC的称为中温干馏。
发展史：煤的低温干馏始于19世纪，当时主要用于制
取煤油和蜡。……
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煤的热解过程 煤干馏的过程中：当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸
发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃ 以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、
2.3.4 压力
一般P ↗,焦油↘ ，半焦和气态产率↗ ，半焦强度↗ 。
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2.4 低温干馏主要炉型
目 标 保证效率高，操作方便可靠。
▪ 1. 干馏物料加热均匀 ▪ 2. 干馏过程易控制 ▪ 3. 可用的原料煤类别宽 ▪ 4. 原料煤粒尺寸范围大， ▪ 5. 导出的挥发物二次热解作用小。
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分类
▪ 实际生产中一次热解产物 出炉时经高温区， 发生二次热解。
▪ ﹥600℃时提高干馏终温， 则半焦和焦油产率降低， 煤气产率增加。
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2.3.3 加热速度
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。 ▪ 快速：低分子产物应当多，焦油产率高。 ▪ 慢速：固体残渣产率高。
提高煤的加热速度能（产率）：半焦↘， 焦油↗ ，煤气产率稍有↘。
▪ 优点：
干馏挥发物与燃烧烟气不混合，挥发物不稀释。
▪ 缺点：
1.煤料导热率小，煤料加热不均匀，导致半焦质量不 均匀。
2.过高的温度加热区加剧了挥发产物的二次热解，降 低了焦油产率。