§32煤的成焦过程..doc

课题名称：§ 3．2 煤的成焦过程 课题时限：2学时 授课类型：单一课的传授 教学目的：了解焦炉煤料中热流动态，炭化室内成焦特征； 掌握煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里行气和外行气的析出途径的差别。 教学方法：讲授、提问、讨论、 教学内容：1.成焦过程 2．煤的黏结和半焦收缩 3.焦炉煤料中热流动态 4.炭化室内成焦特征 5.气体析出途径 教学重点：煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别 教学难点：煤成焦的过程，煤的粘结性对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别 教学资源：媒体素材、课件、 教学过程：教学计划、备课、上课（1、 激趣导入；2、新授；3、小结）、作业处置、 参考资料：《煤化工基础》 李玉林 化学工业出版社 2006北京 《煤化工工艺学》 陈启文 化学工业出版社 2008北京 《煤化学产品工艺学》 肖瑞华 冶金工业出版社 2006北京 思考题：简述煤的成焦过程？ 作业题：什么是里行气和外行气？ 小结：1.成焦过程 干燥预热阶段、胶质体形成阶段、半焦形成阶段和焦炭形成阶段 2．煤的黏结和半焦收缩 粘结性和结焦性的关系，如何提高粘结性，半焦收缩对焦炭的影响 3.焦炉煤料中热流动态 4.炭化室内成焦特征 成焦阶段原料的变化、裂纹、半焦收缩和焦缝 5.气体析出途径 里行气和外行气 教学内容详细资料如下： § 3．2 煤的成焦过程 1.成焦过程 2．煤的黏结和半焦收缩 ⑴．粘结性： ①粘结性： 干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。 ②黏结性与结焦性关系 黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好的煤其黏结性一定好） ③提高黏结性 ⑵半焦收缩 ①半焦收缩： 半焦不稳定部分受热裂解，生成气态产物；残留部分不断缔合增炭，产生体积收缩 ②气孔 焦炭是孔状体，气孔率低，气孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭强度高。 ③裂纹 收缩应力→裂纹（裂成焦块，裂纹多则焦炭细） 3.焦炉煤料中热流动态 ⑴供热 两侧炉墙供热（靠近炉墙煤料温度先升高，温度速度快；远离炉墙的温度后升高，升高速度慢） ⑵不同部位煤料温度随加热时间变化（图3-2）. ①炉墙温度 加入煤时，炉墙温度迅速下降 ②靠近炉墙煤料温度 ③炭化室中心温度 加煤后8小时方由100℃升高（才脱完水分） ⑶不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min ②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大的裂纹多，焦块小。 ⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）. ①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。 4.炭化室内成焦特征 ⑴炭化室内同时进行着不同成焦阶段 ①装煤约8小时期间，炭化室同时存在着湿煤层、干煤层、胶质体层、半焦层和焦炭层。 ②两胶质体层在装煤后11小时左右在中心汇合。 ③装煤后15小时左右，焦炭成熟。 ⑵膨胀压力 过大时可危及炉墙（最大膨胀压力出现在两胶质体中心汇合时）。 ⑶裂纹 靠近炉墙的焦炭裂纹多，有焦花之称。 ⑷焦缝 成熟焦饼中心面上有一条缝称焦缝，上下直通。 5.气体析出途径 ⑴里行气（10%左右） ①形成与两胶质体之间，不可能横穿过胶质体，只能上行进入炉顶空间，这部分气体称为里行气。 ②没有经历二次解热作用；含大量水蒸气，含煤一次热解产物（主要CH4及其同系物，还有H2、CO2、CO及不饱和烃等） ⑵外行气（90%左右） ①产生胶质体外侧（由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物）沿焦饼裂缝及炉墙与焦饼间隙进入炉顶空间，此部分气体称外行气。 ②经过高温区，经二次热解作用，二次热解产物（主要H2，及少量CH4）。 炭化室内成焦过程如图所示。 ⑶气体中的化学产品 ①原料煤性质对化学产品产率的影响较大。 挥发分高，煤气和粗苯产率都高。 ②温度对化学产品产率影响较大（炉墙温度、焦饼温度）。  1 ～120℃ 煤的水分脱出 200℃ 释放空隙中的气体（CH4、CO2、CO、N2） 350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化 950℃焦炭成熟 350℃:煤干燥预热阶段 35