第二章低温干馏
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主要成分是碳、灰分和挥发分。其灰分含量取决于原料煤质，挥发分含量约5%～20%（质量）。 与焦炭相比，挥发分含量高，孔隙率大而机械强度低。与一氧化碳、蒸汽或氧具有较强的反应活性 。是很好的高热值无烟燃料，主要用作工业或民用燃料，也用于合成气、电石生产等，少量用作铜 矿或磷矿等冶炼时的还原剂，此外也用作炼焦配煤。
•
烯烃：3~5%
•
中性含氮化合物：2~3%
•
有机碱：1~2%
2.2 低温干馏产品
⑶用途：
➢ 生产发动机燃料、酚类和烃类； ➢ 提取的酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等产品； ➢ 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。
2.2 低温干馏产品
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。
2.6固体热载体干馏工艺
4.中国褐煤干馏试验
⑴工艺特点及要求 ➢ 原料： 褐煤、粒度0~5mm； ➢ 热载体： 焦粉、温度700~750 ℃； ➢ 热载体提升气： 燃烧炉的热烟气 ➢ 干馏温度范围： 450~670 ℃； ➢ 产品 半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大
2.6固体热载体干馏工艺
2.6固体热载体干馏工艺
3.鲁奇鲁尔煤气工艺（LR工艺）
原料：褐煤或烟煤 LR褐煤干馏流程
2.6固体热载体干馏工艺
去煤干燥
烟气 旋风器
空气加热器
热半焦集合槽
干煤槽
煤
给煤机
干
燥
提
升
管
半 空气 焦
加 热 提 升 管
干煤 干馏槽 半焦
旋
风
初
器
冷
器
干馏煤气
冷
电 除
却 器
尘
器
中油
水
半焦
煤气或油
图2--9 褐煤干馏流程
2.2 低温干馏产品
1.半焦
⑴半焦的性质
➢ 孔隙率∕%： 30~50
➢ 反应性（于1050℃，CO2）: ➢ 比电阻／Ω·m：
比高温焦炭高 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
2.2 低温干馏产品
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
2.4 低温干馏主要炉型
⑵内热式(借助热载体传热,载体 和煤料直接接触)
固体热载体 （热半焦、热瓷球）； 气体热载体（热烟气）
优点： 热效率高、耗能低、
加热均匀、 简化干炉结构、
缺点： 煤料要求高 （须是块状、粒度范围窄）、 气体载体稀释气态产物、
煤
气态干馏产 物及热载体
气 体半 热焦 载 体 (b)内热式供热示意图
了解： ➢ 立式炉生产城市煤气 ➢ 固体热载体干馏工艺
DANK!
第二章 煤的低温干馏
化学化工学院 任永胜
目录
§ 2.1 概述 § 2.2 低温干馏产品 § 2.3 干馏产品的影响因素 § 2.4 低温干馏主要炉型 § 2.5 立式炉生产城市煤气 § 2.6 固体热载体干馏工艺
2.1 概述
1. 煤干馏定义
煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和 焦炭的过程。（又叫炼焦、焦化）
和煤气
4.适用煤
褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。
2.1 概述
5.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 ；
产品种类：半焦、煤气、焦油 一般情况下，焦油产率6%~25%；半焦产率50%~70%；煤气产率80~200m3/t (
原料干煤) 半焦:半焦又称兰炭。由煤低温干馏所得的可燃固体产物。产率约为原料煤的50%～70%。色黑多孔，
2. 煤干馏分类（按加热终温）
➢
低温干馏：500 ~ 600 ℃
➢
中温干馏：700 ~ 900 ℃
➢
高温干馏：900~1100℃
2.1 概述
3.低温干馏过程特点
➢热加工过程 ➢常压生产 ➢不用加氢和氧 ➢实现煤部分气化（煤气）和液化（焦油） ➢有效地利用资源
低阶煤含较 多挥发分， 可回收相当 数量的焦油
⑵用途： 企业加热燃料，民用，也可做化学合成原料气。
2.3 干馏产品的影响因素
低温干馏产品的产率和性质与下列因素有关
原料煤性质 加热条件：方法、速度、终温 压力 干馏炉的形式 挥发物在高温区的停留时间 煤加热温度场的均匀性 气态产物二次热解深度
2.3 干馏产品的影响因素
2.6固体热载体干馏工艺
⑶托斯考干馏非黏结性煤的流程
①流程
洗 烟气
尘 器
瓷球
旋 风 器
煤
煤 槽
瓷球加热器
煤气 空气
热煤 热球
分
粗
气离
煤
固塔
气
分
离
粗
器
焦
油
回转筛
瓷球
预 热
干馏转炉
提
升
管
半焦冷却器
瓷 球 提 升 管
半焦
图2--7 Toscoal法工艺流程
2.6固体热载体干馏工艺
煤
瓷球加热器
空煤 气气
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
2.2 低温干馏产品
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%
2.4 低温干馏主要炉型
1.干馏设备的要求
效率高、 加热均匀、 操作方便可靠、 过程易控、 原料煤类别宽、 粒度尺寸范围大、 二次热解作用小
2.干馏供热方式：
⑴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。
煤
半焦 煤
半焦 (a)外热式供热示意图
c.干馏温度 430～540℃
﹤430℃焦油与煤气产率↓
﹥540℃二次解热↑焦油产率↓ 半焦挥发分﹤16%，可满足燃烧 要求
430～540℃ T↑焦油产率↑
2.6固体热载体干馏工艺
2.ETCH 粉煤快速热解工艺
⑴装置流程 ⑵工艺特点及要求 ➢ 煤干燥阶段（110~150℃）和煤预
热阶段（300~400 ℃ ）之前采用 气体热载体 ➢ 由热解开始到600~650 ℃阶段采 用固体热载体 ➢ 固体热载体温度为800 ℃左右 ➢ 原料：褐煤 ➢ 产品：焦油中含有较多含氧化合 物，其性质不稳定。
水
煤
煤 槽
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
2.4 低温干馏主要炉型
水
烟气
煤
初冷器
电捕焦油器 冷却器
余
煤
燃烧室
气
煤
干
槽
馏
炉
空气
燃烧室
气体燃料
分离器
焦油
水
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程框图
2.5立式炉生产城市煤气
➢﹥600℃半焦开始向焦炭转化（H2 ↗ ，CH4 ↘ ，半焦↘ ，焦油↘ ， 煤 气↗ ）
2.3 干馏产品的影响因素
3.加热速度 快速：低分子产物多，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）使：半焦↘， 焦油↗ ，煤气产率 稍有↘。
4.压力 一般P ↗,焦油↘ ，半焦和气态产率↗ ，半焦强度↗ 。
⑵实验装置
原料煤处理、干馏、流化半焦提升、焦油煤气回收系统
⑶实验流程（图2-10）
2.6固体热载体干馏工艺
褐煤
提 升 管
燃烧炉 煤气 空气
烟气
旋 风 器
半
集 合
焦
槽
槽
混合器
滤尘器 干 馏 槽
冷 却 器
水
半焦
干
燥
器
抽气机
冷冻器
煤气
焦
图2--10 大连理工大学新法干馏实验流程
煤的低温干馏总结
掌握： ➢ 煤干馏定义及分类 ➢ 低温干馏产品及特点 ➢ 干馏产品的影响因素 ➢ 低温干馏主要炉型
煤槽
预热提升管
瓷球提升管
热球 瓷球 回转筛
煤半 气焦
气固分离器
半 焦
半焦冷却器
旋风器
热煤
干馏转炉
分离塔 粗焦油
洗尘器 粗煤气
烟气
半焦
图2--7 Toscoal法工艺流程框图
2.6固体热载体干馏工艺
②工艺特点及要求
a.原料
粒度﹤12.7mm，瓷球粒度略大于此，半焦﹤6.3mm
b.干燥预热
预热温度﹤解热温度
2.4 低温干馏主要炉型
⑴沸腾床干馏炉(气流床∕沸腾床) ①原料：﹤6mm粉煤
加料： 不黏结性煤 螺旋给料器
黏结性煤 气流吹入法
②供热：
燃料气和空气燃烧 热烟气
③产品：
焦粉
满流管
焦粉
气体
旋风分离器
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
2.4 低温干馏主要炉型
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）：
①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非黏结性煤 ②流程：三段（干燥段、干馏段和冷却段）
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% 烟煤焦油产率介于：0.5%~20%（从气煤到瘦煤随变质程度↗而 焦油
产率↘ ，肥煤例外） 腐泥煤低温焦油产率一般较高：可高达40%
2.3 干馏产品的影响因素
②煤气: 一般煤阶↘，煤气↗
泥炭煤气产率：16%~32%
干馏600℃
褐煤煤气产率：6%~22%
烟煤煤气产率：6%~17%
③半焦： 煤阶↗，含C量↗，半焦↗
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。
2.3 干馏产品的影响因素
2.加热终温
干馏终温是区别干馏类型的标志 ➢100~120℃水分脱出 ➢﹥300℃析出挥发分、热解 ➢510~600℃低温干馏终温，适宜
1.原料煤： 弱黏结性、一定块度﹤75mm 2.外热式立式炉
立式炉生产城市煤气流程
2.6固体热载体干馏工艺
外热式及气流内热式的缺点 ⑴外热式： 干馏传热慢，生产能力小 ⑵气流内热式：
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
1.托斯考（Toscoal）工艺 ⑴原料
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏） ⑵产品 ➢ 煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求） ➢ 焦油：（加氢可转化为合成原油） ➢ 半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）
•
烯烃：3~5%
•
中性含氮化合物：2~3%
•
有机碱：1~2%
2.2 低温干馏产品
⑶用途：
➢ 生产发动机燃料、酚类和烃类； ➢ 提取的酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等产品； ➢ 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。
2.2 低温干馏产品
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。
2.6固体热载体干馏工艺
4.中国褐煤干馏试验
⑴工艺特点及要求 ➢ 原料： 褐煤、粒度0~5mm； ➢ 热载体： 焦粉、温度700~750 ℃； ➢ 热载体提升气： 燃烧炉的热烟气 ➢ 干馏温度范围： 450~670 ℃； ➢ 产品 半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大
2.6固体热载体干馏工艺
2.6固体热载体干馏工艺
3.鲁奇鲁尔煤气工艺（LR工艺）
原料：褐煤或烟煤 LR褐煤干馏流程
2.6固体热载体干馏工艺
去煤干燥
烟气 旋风器
空气加热器
热半焦集合槽
干煤槽
煤
给煤机
干
燥
提
升
管
半 空气 焦
加 热 提 升 管
干煤 干馏槽 半焦
旋
风
初
器
冷
器
干馏煤气
冷
电 除
却 器
尘
器
中油
水
半焦
煤气或油
图2--9 褐煤干馏流程
2.2 低温干馏产品
1.半焦
⑴半焦的性质
➢ 孔隙率∕%： 30~50
➢ 反应性（于1050℃，CO2）: ➢ 比电阻／Ω·m：
比高温焦炭高 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
2.2 低温干馏产品
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
2.4 低温干馏主要炉型
⑵内热式(借助热载体传热,载体 和煤料直接接触)
固体热载体 （热半焦、热瓷球）； 气体热载体（热烟气）
优点： 热效率高、耗能低、
加热均匀、 简化干炉结构、
缺点： 煤料要求高 （须是块状、粒度范围窄）、 气体载体稀释气态产物、
煤
气态干馏产 物及热载体
气 体半 热焦 载 体 (b)内热式供热示意图
了解： ➢ 立式炉生产城市煤气 ➢ 固体热载体干馏工艺
DANK!
第二章 煤的低温干馏
化学化工学院 任永胜
目录
§ 2.1 概述 § 2.2 低温干馏产品 § 2.3 干馏产品的影响因素 § 2.4 低温干馏主要炉型 § 2.5 立式炉生产城市煤气 § 2.6 固体热载体干馏工艺
2.1 概述
1. 煤干馏定义
煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和 焦炭的过程。（又叫炼焦、焦化）
和煤气
4.适用煤
褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。
2.1 概述
5.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 ；
产品种类：半焦、煤气、焦油 一般情况下，焦油产率6%~25%；半焦产率50%~70%；煤气产率80~200m3/t (
原料干煤) 半焦:半焦又称兰炭。由煤低温干馏所得的可燃固体产物。产率约为原料煤的50%～70%。色黑多孔，
2. 煤干馏分类（按加热终温）
➢
低温干馏：500 ~ 600 ℃
➢
中温干馏：700 ~ 900 ℃
➢
高温干馏：900~1100℃
2.1 概述
3.低温干馏过程特点
➢热加工过程 ➢常压生产 ➢不用加氢和氧 ➢实现煤部分气化（煤气）和液化（焦油） ➢有效地利用资源
低阶煤含较 多挥发分， 可回收相当 数量的焦油
⑵用途： 企业加热燃料，民用，也可做化学合成原料气。
2.3 干馏产品的影响因素
低温干馏产品的产率和性质与下列因素有关
原料煤性质 加热条件：方法、速度、终温 压力 干馏炉的形式 挥发物在高温区的停留时间 煤加热温度场的均匀性 气态产物二次热解深度
2.3 干馏产品的影响因素
2.6固体热载体干馏工艺
⑶托斯考干馏非黏结性煤的流程
①流程
洗 烟气
尘 器
瓷球
旋 风 器
煤
煤 槽
瓷球加热器
煤气 空气
热煤 热球
分
粗
气离
煤
固塔
气
分
离
粗
器
焦
油
回转筛
瓷球
预 热
干馏转炉
提
升
管
半焦冷却器
瓷 球 提 升 管
半焦
图2--7 Toscoal法工艺流程
2.6固体热载体干馏工艺
煤
瓷球加热器
空煤 气气
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
2.2 低温干馏产品
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%
2.4 低温干馏主要炉型
1.干馏设备的要求
效率高、 加热均匀、 操作方便可靠、 过程易控、 原料煤类别宽、 粒度尺寸范围大、 二次热解作用小
2.干馏供热方式：
⑴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。
煤
半焦 煤
半焦 (a)外热式供热示意图
c.干馏温度 430～540℃
﹤430℃焦油与煤气产率↓
﹥540℃二次解热↑焦油产率↓ 半焦挥发分﹤16%，可满足燃烧 要求
430～540℃ T↑焦油产率↑
2.6固体热载体干馏工艺
2.ETCH 粉煤快速热解工艺
⑴装置流程 ⑵工艺特点及要求 ➢ 煤干燥阶段（110~150℃）和煤预
热阶段（300~400 ℃ ）之前采用 气体热载体 ➢ 由热解开始到600~650 ℃阶段采 用固体热载体 ➢ 固体热载体温度为800 ℃左右 ➢ 原料：褐煤 ➢ 产品：焦油中含有较多含氧化合 物，其性质不稳定。
水
煤
煤 槽
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
2.4 低温干馏主要炉型
水
烟气
煤
初冷器
电捕焦油器 冷却器
余
煤
燃烧室
气
煤
干
槽
馏
炉
空气
燃烧室
气体燃料
分离器
焦油
水
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程框图
2.5立式炉生产城市煤气
➢﹥600℃半焦开始向焦炭转化（H2 ↗ ，CH4 ↘ ，半焦↘ ，焦油↘ ， 煤 气↗ ）
2.3 干馏产品的影响因素
3.加热速度 快速：低分子产物多，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）使：半焦↘， 焦油↗ ，煤气产率 稍有↘。
4.压力 一般P ↗,焦油↘ ，半焦和气态产率↗ ，半焦强度↗ 。
⑵实验装置
原料煤处理、干馏、流化半焦提升、焦油煤气回收系统
⑶实验流程（图2-10）
2.6固体热载体干馏工艺
褐煤
提 升 管
燃烧炉 煤气 空气
烟气
旋 风 器
半
集 合
焦
槽
槽
混合器
滤尘器 干 馏 槽
冷 却 器
水
半焦
干
燥
器
抽气机
冷冻器
煤气
焦
图2--10 大连理工大学新法干馏实验流程
煤的低温干馏总结
掌握： ➢ 煤干馏定义及分类 ➢ 低温干馏产品及特点 ➢ 干馏产品的影响因素 ➢ 低温干馏主要炉型
煤槽
预热提升管
瓷球提升管
热球 瓷球 回转筛
煤半 气焦
气固分离器
半 焦
半焦冷却器
旋风器
热煤
干馏转炉
分离塔 粗焦油
洗尘器 粗煤气
烟气
半焦
图2--7 Toscoal法工艺流程框图
2.6固体热载体干馏工艺
②工艺特点及要求
a.原料
粒度﹤12.7mm，瓷球粒度略大于此，半焦﹤6.3mm
b.干燥预热
预热温度﹤解热温度
2.4 低温干馏主要炉型
⑴沸腾床干馏炉(气流床∕沸腾床) ①原料：﹤6mm粉煤
加料： 不黏结性煤 螺旋给料器
黏结性煤 气流吹入法
②供热：
燃料气和空气燃烧 热烟气
③产品：
焦粉
满流管
焦粉
气体
旋风分离器
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
2.4 低温干馏主要炉型
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）：
①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非黏结性煤 ②流程：三段（干燥段、干馏段和冷却段）
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% 烟煤焦油产率介于：0.5%~20%（从气煤到瘦煤随变质程度↗而 焦油
产率↘ ，肥煤例外） 腐泥煤低温焦油产率一般较高：可高达40%
2.3 干馏产品的影响因素
②煤气: 一般煤阶↘，煤气↗
泥炭煤气产率：16%~32%
干馏600℃
褐煤煤气产率：6%~22%
烟煤煤气产率：6%~17%
③半焦： 煤阶↗，含C量↗，半焦↗
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。
2.3 干馏产品的影响因素
2.加热终温
干馏终温是区别干馏类型的标志 ➢100~120℃水分脱出 ➢﹥300℃析出挥发分、热解 ➢510~600℃低温干馏终温，适宜
1.原料煤： 弱黏结性、一定块度﹤75mm 2.外热式立式炉
立式炉生产城市煤气流程
2.6固体热载体干馏工艺
外热式及气流内热式的缺点 ⑴外热式： 干馏传热慢，生产能力小 ⑵气流内热式：
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
1.托斯考（Toscoal）工艺 ⑴原料
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏） ⑵产品 ➢ 煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求） ➢ 焦油：（加氢可转化为合成原油） ➢ 半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）