低温干馏煤焦油回收率的影响分析_杨军焘

收稿日期:2011-04-27;修订日期:2011-08-30

基金项目：国家科技支撑计划研究项目（2009BAA20B02）

作者简介:杨军焘

（1984-），男，河南许昌人，硕士研究生，E-mail ：juntao15@ 。低温干馏煤焦油回收率的影响分析

杨军焘，兰新哲，张秋利，宋永辉，成

璇

（西安建筑科技大学陕西省冶金工程技术研究中心，西安710055）

摘要:低温干馏的主要产品为兰炭，并附产煤焦油和煤气。煤焦油的产率直接影响企业的经济效益。在介绍兰炭

生产的内热式低温干馏方炉基础上，分析得出了影响煤焦油收率的5个因素，并提出了提高煤焦油收率的6种方法。

关键词:低温干馏；干馏方炉；焦油

中图分类号:TQ523

文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2012）01-0230-03Analysis of Increasing Recovery Rate of Coal Oil

in Low-Temperature Carbonization Technology

YANG Jun-tao,LAN Xin-zhe,ZHANG Qiu-li,

SONG Yong-hui,CHENG Xuan

（Research Center of Metallurgical Engineering &Technology of Shanxi Province,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China ）

Abstract:The main products of low -temperature carbonization of coal is semicoke,and with byproduct coal tar and gas.The yield of coal tar directly affects economic benefits.Based on the introduction of the production of semicoke by inner -heated low -temperature carbonization furnace,this paper makes an analysis of five aspects that affect the yield of tar and puts forward six methods of improving the recovery of coal tar.

Key words:low-temperature carbonization;carbonization furnace;coal tar

第31卷第1期2012年1期

煤炭技术

Coal Technology

Vol.31,No.1January,2012

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!环的出现表明活化后炭膜支撑体具有典型的中孔材料特性。

结合图2所示的孔径分布，在相同相对压力下活化后吸附量明显增加，可见水蒸气在活化过程中对孔进行了修饰，使孔隙结构变得发达，打开了原来交联在一起和一些封闭的“死孔”，使得孔数量增多。

2.5

Fe(OH)3胶体截留率

测定炭膜支撑体对Fe(OH)3胶体的截留率。当膜两侧的压力差为0.24MPa 时，截留率为37.44%，此

时渗透率为310.88L/(m 2

·h ·MPa)。可见该支撑体的渗透性良好，截留效果一般，但作为支撑体使用则正

符合要求。进一步地通过下一步骤在该支撑体上涂

覆沥青质并生成孔隙可调的皮层，便可制得符合各种要求的复合炭膜。3结语（1）水蒸气在活化过程中对支撑体的孔结构进行了修饰，使孔隙变得发达，并增加了微孔和中孔，孔隙率和渗透率最大分别为38.04%和6219.90L/(m 2·h ·MPa)。水蒸气活化达到了预期的设想。

（2）活化后比表面积比活化前增大了7～8倍，总孔容增大了4倍。

（3）活化前支撑体主要是多种孔型交联在一起的不规则孔，而经过水蒸气活化修饰后，形成了类似裂缝形孔的新孔形。参考文献：

[1]宋成文，王同华，邱介山，等．炭膜制备技术的研究进展[J]．化工进展，2003，22（9）：961-964．[2]

王同华，刘淑琴，尤隆渤．煤基管状炭膜支撑体的研究（Ⅱ）制备工艺条件对支撑体孔结构性能的影响[J]．煤炭转化，1998，21(3)：77-81．[3]秦志宏，张迪，侯翠利，等．煤全组分的族分离及应用展望[J]．煤质技术，2007，13（4）：61-65．[4]徐南平，邢卫红，赵宜江．无机膜技术及其应用[M]．北京：化学工业出版社，2003(4):35-38．

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何选明．煤化学[M]．2版.北京：冶金工业出版社，2010．[6]

范云鸽，李燕鸿，马建标．交联苯乙烯型多孔吸附剂的中孔性质研究[J]．高等学校化学报，2002，23（

8）：1622-1626．

（责任编辑张欣）

图3不同实验样品活化前后的吸附-脱附等温线

1.煤斗

2.桥管

3.炉体

4.布气花墙

5.排焦箱

6.水封槽

7.刮板机

8.推焦机

9.炉腔10.集气阵伞11.放煤阀

图1SJ

系列低温干馏炉结构图

0引言

煤的低温干馏是煤在隔绝空气条件下，加热到

500~600℃，受热分解为半焦（即兰炭）、煤焦油、煤气

和热解水的过程。

与高温干馏相比，煤低温干馏时焦油产率较高而煤气产率较低。煤焦油是煤加工的主要副产物之一，其产率与煤的挥发份成正比，挥发份越高，焦油产率就越高[1]。

对煤进行干馏的主要设备为干馏炉。根据供热方式的不同干馏炉可以分为外热式和内热式[1]。外热式炉供给煤料的热量由炉墙外部传入的。煤料装在

干馏室内,热量通过炉墙导入,炉墙外部燃烧加热。

内热式炉是借助热载体把热量传给煤料。热载体有气体和固体两类。

低温干馏目前是榆林最大的煤炭转化工业[2]，应用最多的低温干馏炉炉型为内热式直立干馏方炉。

1内热式低温干馏方炉简介

内热式直立干馏方炉是低温干馏工艺中最重要

的设备，其结构如图1[3]所示。

该炉采用燃烧的烟气作为热载体。

由于低温干馏方炉采用大空腔内热式设计，具有操作简单、机械化程度高、布料和加热均匀、热效率高和生产能力大等优点，是一种优良的低温干馏炉型。在干馏炉中干馏段产生的荒煤气上升到干馏炉顶部进入集气阵伞，经上升管和桥管进入水封箱。在桥管设有喷淋冷水，将煤气进行初冷，回收部分焦油。

初冷后煤气从塔顶进入文氏管塔，伴随来自热循环水系统的热循环水从塔顶喷淋而下，煤气与下降的热循环水充分接触，大约80%的焦油被冷却水带入塔底。冷却并除去大部分焦油的煤气从文氏管塔底部导出，进入旋流板塔，与来自冷水循环系统的冷循环水逆流接触，煤气被继续冷却并回收其中所含

焦油。

从旋流板塔顶部导出的煤气进入电捕焦油器，进一步回收煤气中所含焦油。工艺中各部分回收的焦油在各循环池内静止分层后，通过焦油泵送入焦

油储罐，准备出售。但本工艺仍有部分问题没有得到有效的解决，其中比较突出的问题是煤焦油没有能够高效回收。

2

影响煤焦油回收率因素的分析

2.1

焦油在干馏炉内冷凝，不能完全导出干馏炉煤料在干馏方炉中通过干馏段时，温度约为700℃，分解出煤焦油和煤气，煤焦油随着荒煤气一起沿煤层向上升至集气阵伞。在上升过程中，荒煤气与自上向下移动、温度相对较低的煤料进行热能传递，煤料从上到下温度逐渐升高，而荒煤气在上升过程中温度逐渐降低。荒煤气进入集气阵伞时的温度约为90℃，压力约±100Pa 。随着温度的下降，煤焦油

逐渐冷凝。

所以煤焦油在随荒煤气上升过程中，由于温度的下降，会有部分煤焦油凝结下来。凝结下来的煤焦油会有部分粘附在煤料上，随着煤料下降，而使出炉的煤焦油量有所减少，导致焦油回收率低。2.2焦油的二次分解，降低了焦油的产率

煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素。在煤的干馏过程中，一次热解产物在较高的温度时，烷烃成分比较倾向于发生脱氢过程而形成烯烃，

发生如下异构化裂解反应[4]：

C 6H 8→C 6H 6+H 2，C 2H 6=CH 2→CH 4+H 2+C ，生成二次热分解产物（主要为焦炉煤气）。随着热解最终温度的升高，二次分解速率也随着增大，兰炭和焦油的产率下降，煤气产率增加。目前内热式低温干馏方炉炉内干馏段理论温度为700℃，但由于气流分布达不到理想状态，存在分布不均的情况，导致部分区域过热，其炉料的温度可达到750～800℃，使煤焦油的二次分解速率加快，煤焦油分解成为煤气和其他产品，从而降低了煤焦油的产率。

2.3入炉煤料粒度较大

煤的粒度对热解产物有很大的影响。煤粒粒度增大导致焦油产品的下降，其原因可能是由于煤热解反应过程中的二次反应引起的。由于挥发物由煤块内部向外析出时受到阻力的作用，煤块粒度越大，挥发份析出所受的阻力也就越大，所以挥发份在其相对应的生成温度时不能析出，而是在高于其生成温度的区间析出，且析出时间也随着增加，加深了挥发份的二次热解，降低了焦油的产率。2.4荒煤气中焦油冷凝不完全，油水分离不彻底

荒煤气的冷却净化采用的是循环水冷，冷凝下来的煤焦油和水一起输送至循环水池，进行静置分

离。

在循环水冷却净化煤气过程中，不能保证煤气净化设备的高效运行和焦油的完全冷凝，可能存在部分焦油在还未冷凝下来时就随着煤气排出。而且在自然静置时，油水很难彻底分离，在抽去净化的冷循环水中，仍含有一定量的焦油，造成了焦油的损失。

杨军焘，等：低温干馏煤焦油回收率的影响分析第1期·231·