煤化学与工艺1
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11
2.3. 干馏产品的影响因素
2.3.1. 原料煤 P8.表2-3不同煤低温干馏试验的产品产率
低温干馏温度600ºC时的煤气产率： 泥炭 16-32% 褐煤 6-22% 烟煤 6-17%
12
热解水产率： 泥炭 14-26% 褐煤 2.5-12.5% 烟煤 0.5-9%
13
不同烟煤一次焦油的族组成:
煤化学与工艺
• 煤化工的范畴： 煤化工：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。
原料
过程（工艺） 产品
1
2. 煤的低温干馏
2.1.概述 煤的干馏：煤在隔绝空气的条件下，受热分解 生成煤气、焦油、焦炭的过程。 按加热最终温度的不同可分为三种： 低温干馏（500-600℃） 中温干馏（700-900℃ ） 高温干馏（900-1100℃ ）
围窄。 ② 气体热载体稀释了干馏气态产物，容积增
大，增大了处理设备的容积和输送动力。
22
内热式干馏炉特点:
• 内热式干馏炉不适合处理粘结性较高的煤，因 为它们在干馏过程中结块、下料使通气不畅。
• 由于加煤和煤料移动方向不同，低温干馏炉分 成立式炉、水平炉、斜炉和转炉等。
23
2.4.1. 沸腾床干馏炉
29
2.6.4. 中国褐煤干馏实验
30
四种褐煤干馏产品产率(﹪)(d)
31
32
33
34
35
4
低温干馏的特点： 1.常压生产,不用加氢,不用氧气; 2.可制得煤气和焦油,实现部分气化和液化; 3.比气化和液化工艺简单,条件温和,投资少,成本
低; 4.半焦产物性能好,有销路; 5. 褐煤半焦反应性好,适于作还原反应的炭料; 6.半焦含硫比原煤低; 7.欧美利用低温干馏工艺获得焦油和煤气,半焦用
于发电。
5
2.2. 低温干馏产品
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。 焦油产率为6-25﹪； 半焦产率50-70﹪； 煤气产率80-200m3/t（原料干煤）。
6
2.2.1. 半焦 • 低温干馏的半焦空隙率为30-50﹪， • 反应性和比电阻都比高温焦炭高的多。原料 • 煤的煤化度越低，半焦的反应性和比电阻越高。 • 半焦的强度一般不高，低于高温焦炭。
•将6mm的干燥煤粉连续加入沸腾炉内 •炉子用燃料气和空气加热 •炉内形成沸腾的焦粉床层,煤料在炉中干馏
24
2.4.2. 气流内热式炉
•
原料煤一般为褐煤,块度为20-80mm。
•
不适合粘结性煤。
例：鲁奇三段炉，炉内分为三段，
分别是煤的干燥段、煤的干馏段、焦炭冷却段。
25
煤 烟 气
燃烧炉 煤气
燃烧炉
焦
26
鲁奇三段炉的操作数据见P14。
27
2.6. 固体热载体干馏工艺流程
• 固体热载体干馏,加热速度快, • 载体与干馏的气态产物易分离, • 单元设备生产能力大, • 焦油产率高,煤气热值高, • 适合粉煤干馏.(粘结性煤须先破粘) 2.6.1. 托斯考(Toscoal)工艺
28
煤≤12.7mm 球＞12.7mm 半焦≤6.3mm
P6. 表2-1半焦和焦炭性质
7
半焦的用途： 1.民用和动力用燃料(具有无烟和加热时
不形成焦油,热效率高等特点) 2.铁合金生产的优良原料, 3.用作生产冶金型焦的中间产品.
8
2.2.2. 煤焦油 • 低温干馏煤焦油是黑褐色液体， • 密度一般小于1g/cm3,因原料煤的性质和低温
干馏方法不同，焦油的密度不同，通常0.951.1g/cm3之间。低温焦油比高温焦油轻。 • 低温焦油适于深度加工，经过催化加氢可得 发动机燃料和其它产品。
20
内热式低温干馏与外热式相比，有下述优点： 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内热式炉设有加热的燃室或火道，简化了
干馏炉结构，没有复杂的加热调节设备。
21
气流内热式炉的主要缺点如下： ① 装入煤料必需是块状的，并且希望粒度范
组分%
气煤
肥煤
焦煤
有机碱
2.22
1.45
1.50
羧酸
0.21
0.14
0.82
酚类
16.2
10.0
5.37
烃
28.1
23.5
19.9
沥青烯
5.63
14.5
19.51
中性含
氧化合物 6.6
11.5
12.6
其它重质物 41.04
38.91
40.20
14
2.3.2. 加热终温 • 煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素,
也是区别干馏类型的标志。 • 不同煤类开始热解的温度不同，煤化度低的煤
开始热解的温度低。
15
16
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。
17
2.3.4. 压力 • 一般压力增大焦油产率减少 • 半焦和气态产物增加 • 半焦的强度也增加
9
煤焦油的用途: • 生产发动机燃料; • 生产酚类、烷烃、芳烃，如苯、萘等； • 泥炭和褐煤焦油中含有蜡类，是生产表
面活性剂和洗涤剂的原料ห้องสมุดไป่ตู้
10
2.2.3. 煤气
• 低温干馏煤气的密度为0.9-1.2kg/m3,
• 含有较多的甲烷及其它烃类,煤气组成因原料 煤性质不同而有较大差异。
• 低温干馏煤气主要用作本企业的加热燃料， 也可作为民用煤气和合成气的原料。
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2.4. 低温干馏主要炉型
根据供热方式可分为内热式和外热式
煤
煤
热
热
量
量
气态干馏产 物及热载体
气体热载体
半焦
半焦
外热式
内热式 19
外热式低温干馏特点： 1。由于干馏室与燃烧室不相通，干馏挥发
物与燃烧烟气不相混合，保证了挥发产 物不被稀释 2。由于煤料导热系数小，煤料加热不均匀， 导致半焦质量不均匀 3。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
2.3. 干馏产品的影响因素
2.3.1. 原料煤 P8.表2-3不同煤低温干馏试验的产品产率
低温干馏温度600ºC时的煤气产率： 泥炭 16-32% 褐煤 6-22% 烟煤 6-17%
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热解水产率： 泥炭 14-26% 褐煤 2.5-12.5% 烟煤 0.5-9%
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不同烟煤一次焦油的族组成:
煤化学与工艺
• 煤化工的范畴： 煤化工：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。
原料
过程（工艺） 产品
1
2. 煤的低温干馏
2.1.概述 煤的干馏：煤在隔绝空气的条件下，受热分解 生成煤气、焦油、焦炭的过程。 按加热最终温度的不同可分为三种： 低温干馏（500-600℃） 中温干馏（700-900℃ ） 高温干馏（900-1100℃ ）
围窄。 ② 气体热载体稀释了干馏气态产物，容积增
大，增大了处理设备的容积和输送动力。
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内热式干馏炉特点:
• 内热式干馏炉不适合处理粘结性较高的煤，因 为它们在干馏过程中结块、下料使通气不畅。
• 由于加煤和煤料移动方向不同，低温干馏炉分 成立式炉、水平炉、斜炉和转炉等。
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2.4.1. 沸腾床干馏炉
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2.6.4. 中国褐煤干馏实验
30
四种褐煤干馏产品产率(﹪)(d)
31
32
33
34
35
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低温干馏的特点： 1.常压生产,不用加氢,不用氧气; 2.可制得煤气和焦油,实现部分气化和液化; 3.比气化和液化工艺简单,条件温和,投资少,成本
低; 4.半焦产物性能好,有销路; 5. 褐煤半焦反应性好,适于作还原反应的炭料; 6.半焦含硫比原煤低; 7.欧美利用低温干馏工艺获得焦油和煤气,半焦用
于发电。
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2.2. 低温干馏产品
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。 焦油产率为6-25﹪； 半焦产率50-70﹪； 煤气产率80-200m3/t（原料干煤）。
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2.2.1. 半焦 • 低温干馏的半焦空隙率为30-50﹪， • 反应性和比电阻都比高温焦炭高的多。原料 • 煤的煤化度越低，半焦的反应性和比电阻越高。 • 半焦的强度一般不高，低于高温焦炭。
•将6mm的干燥煤粉连续加入沸腾炉内 •炉子用燃料气和空气加热 •炉内形成沸腾的焦粉床层,煤料在炉中干馏
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2.4.2. 气流内热式炉
•
原料煤一般为褐煤,块度为20-80mm。
•
不适合粘结性煤。
例：鲁奇三段炉，炉内分为三段，
分别是煤的干燥段、煤的干馏段、焦炭冷却段。
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煤 烟 气
燃烧炉 煤气
燃烧炉
焦
26
鲁奇三段炉的操作数据见P14。
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2.6. 固体热载体干馏工艺流程
• 固体热载体干馏,加热速度快, • 载体与干馏的气态产物易分离, • 单元设备生产能力大, • 焦油产率高,煤气热值高, • 适合粉煤干馏.(粘结性煤须先破粘) 2.6.1. 托斯考(Toscoal)工艺
28
煤≤12.7mm 球＞12.7mm 半焦≤6.3mm
P6. 表2-1半焦和焦炭性质
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半焦的用途： 1.民用和动力用燃料(具有无烟和加热时
不形成焦油,热效率高等特点) 2.铁合金生产的优良原料, 3.用作生产冶金型焦的中间产品.
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2.2.2. 煤焦油 • 低温干馏煤焦油是黑褐色液体， • 密度一般小于1g/cm3,因原料煤的性质和低温
干馏方法不同，焦油的密度不同，通常0.951.1g/cm3之间。低温焦油比高温焦油轻。 • 低温焦油适于深度加工，经过催化加氢可得 发动机燃料和其它产品。
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内热式低温干馏与外热式相比，有下述优点： 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内热式炉设有加热的燃室或火道，简化了
干馏炉结构，没有复杂的加热调节设备。
21
气流内热式炉的主要缺点如下： ① 装入煤料必需是块状的，并且希望粒度范
组分%
气煤
肥煤
焦煤
有机碱
2.22
1.45
1.50
羧酸
0.21
0.14
0.82
酚类
16.2
10.0
5.37
烃
28.1
23.5
19.9
沥青烯
5.63
14.5
19.51
中性含
氧化合物 6.6
11.5
12.6
其它重质物 41.04
38.91
40.20
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2.3.2. 加热终温 • 煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素,
也是区别干馏类型的标志。 • 不同煤类开始热解的温度不同，煤化度低的煤
开始热解的温度低。
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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。
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2.3.4. 压力 • 一般压力增大焦油产率减少 • 半焦和气态产物增加 • 半焦的强度也增加
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煤焦油的用途: • 生产发动机燃料; • 生产酚类、烷烃、芳烃，如苯、萘等； • 泥炭和褐煤焦油中含有蜡类，是生产表
面活性剂和洗涤剂的原料ห้องสมุดไป่ตู้
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2.2.3. 煤气
• 低温干馏煤气的密度为0.9-1.2kg/m3,
• 含有较多的甲烷及其它烃类,煤气组成因原料 煤性质不同而有较大差异。
• 低温干馏煤气主要用作本企业的加热燃料， 也可作为民用煤气和合成气的原料。
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2.4. 低温干馏主要炉型
根据供热方式可分为内热式和外热式
煤
煤
热
热
量
量
气态干馏产 物及热载体
气体热载体
半焦
半焦
外热式
内热式 19
外热式低温干馏特点： 1。由于干馏室与燃烧室不相通，干馏挥发
物与燃烧烟气不相混合，保证了挥发产 物不被稀释 2。由于煤料导热系数小，煤料加热不均匀， 导致半焦质量不均匀 3。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