化工工艺学-第五章-煤的低温干馏分解.ppt

聊城大学2013级化工工艺学讲义 煤干馏的定义： 煤在隔绝空气条件下，受热分解生成气体产物（煤气）、液体产物（焦油、水）和固体产物（半焦或焦炭）的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。 煤干馏的分类： 按加热终温 低温干馏：500~700℃ 中温干馏：700~900℃ 高温干馏：900~1100℃ 概念：在较低终温(500~700℃)下进行的干馏过程，利用煤分子结构 中潜在的优势，使富氢部分产物以优质液态或气态能源或化 工原料产出，同时产生贫氢的半焦。 原料：褐煤和高挥发分的烟煤等低阶煤(可生成较多焦油和煤气) 产物：煤气(气体产物) 、焦油(液体产物)、无烟燃料半焦(固体产物) 特点：①热加工过程 ②常压生产 ③不用加氢和氧 ④实现煤部分气化（煤气）和液化（焦油） ⑤有效地利用资源 低温干馏 煤气产率为80-200m3/t(原料干煤)；焦油产率为6-25%；半焦产率为50-70%。 密度：0.9~1.2g/cm3 组成：甲烷及其他烃类（褐煤烃类含量低，烟煤的含量可高达65%） 用途： 燃气气轮机发电 民用煤气 调制转化后，作为还原剂用于冶金工业；作为合成气用于化学工业 1）煤气 性质： 黑褐色液体 密度0.95-1.1g/cm3 组成： 酚类35% 有机碱1-2% 烷烃2-10% 烯烃3-5% 环烷烃10% 芳烃15-25% 中性含氧化合物20-25% 中性含氮化合物2-3% 沥青10% 2）煤焦油 用途： 酚用于生产塑料、合成纤维、医药等产品； 泥炭和褐煤焦油含有大量蜡类，生产表面活性剂和洗涤剂； 经催化加氢后获得发动机燃料和其他产品。 焦油下水—排入下水前需处理 原因：含有低级醇类、甲酸和其他可溶酸、酚、硫、含氮化合物，呈现酸性或中性 3）半焦 气孔率：在成焦过程中，液相胶质固化时在中间留下许多气孔。气孔体积占总体积的百分比称为气孔率。气孔太多、气孔壁太薄，其强度越差。 半焦的孔隙率为30~50%，反应性和比电阻率比高温焦炭高； 原料煤的煤化度越低，半焦的反应能力和电阻越高； 半焦强度低于焦炭。 用途： ①民用或动力用燃料。 ②半焦是铁合金生产的优质炭料。 ③半焦可用作冶金型焦的中间产品。 ④制造活性炭，炭分子筛和还原剂等。 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 工艺需解决的问题： 提供热量 处理黏结倾向 气液固产品分离 产品进一步加工 有毒及副产品处理 经济性 强化热加工过程强度， 并使过程朝目标方向进行。 低温干馏的方法和类型： 加热方式：外热式、内热式 煤料形态：块煤、型煤、粉煤 供热介质：气体热载体、固体热载体 煤的运动状态：固定床、移动床、流化床和气流床 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。 干馏供热方式 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） 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 外热式 内热式 原料黏结性 宽 弱 干馏气态产物 不被稀释 被稀释 焦油产率 小 较大 半焦品质 不均匀 较均匀 热效率 低 高 设备结构 复杂 简单 考伯斯炉 1-干馏室；2-上部蓄热室；3-下部蓄热室； 4-煤槽；5-焦槽；6-加热煤气管 典型炉：伍德炉和考伯斯炉 原料煤： 弱黏结性、一定块度﹤75mm 热源：发生炉煤气，回炉煤气 产物：煤气，焦油，焦炭 特点：立式炉生产的煤气热值高 用途：可生产城市煤气 连续式外热立式炉 冷气流 150-200℃ 连续式内热立式炉 又称气流内热式炉 原料：块煤或型煤，20~80mm，非黏结性煤 典型设备：鲁奇(Lurgi)低温干馏炉（干燥段、干馏段、焦炭冷却段，因此又称三段炉） 传热方式：内热式； 热载体：煤气燃烧所得烟气 流程：气流内热式干馏流程 产物：煤气，焦油，焦炭 150℃ 500-850℃ 100~150℃ 固体热载体干馏工艺优点： 加热速度快，单元设备生产能力大，干馏气体未被稀释，热值高， 焦油产率高，煤气热值高，适合粉煤干馏。 典型工艺： 托斯考（Toscoal)工艺 ETCH煤粉快速热解工艺 鲁奇鲁尔煤气化工艺 中国褐煤干馏DG工艺 固体热载体干馏工艺 外热式干馏炉传热慢，生产能力小； 气流内热式炉只能处理块状煤料。 以瓷球作为