《煤化工工艺学》__煤的低温干馏.ppt

第二章 煤的低温干馏 §2-1 概述 一、定义及其分类 煤干馏（炼焦、焦化，Carbonization）：煤在隔绝空气或者惰性气氛条件下受热分解生成煤气、焦油、粗苯、半焦或焦炭的过程，又称煤热解（Pyrolysis）或热分解（Thermal decomposition）。 分类： 二、煤低温干馏的发展历程 煤低温干馏始于19世纪初，当时主要用于制取灯油和蜡； 19世纪末因电灯的发明，煤低温干馏趋于衰落； 二战期间，德国用褐煤为原料利用低温干馏制备煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油； 战后，大量石油的开采，低温干馏工业再次陷入停滞状态。 三、煤低温干馏实质及其特点 煤低温干馏仅是常压热加工过程，受热后煤的有机质随温度升高发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态（焦油、粗苯）和固态（半焦或焦炭）。 煤低温干馏实现了煤的部分气化和液化。 与煤的气化和液化相比，其优点：工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低，充分利用了煤分子中含氢的潜在优势。 适于低温干馏加工的煤种：低阶煤（如褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等），这是因为： 低阶煤无黏结性，有利于在固定床或流化床干馏炉中处理。 最佳热解温度是随煤阶降低而降低的，低阶煤开始热解温度低。 低阶煤中挥发分含量较多，可得到较多的焦油和煤气。 煤低温干馏产品：半焦、煤气、焦油 §2-2 低温干馏产品 一、半 焦 半焦的性质 孔隙率/%：30~50； 反应性(于1050 oC, CO2)/[mL/（g·s）]：比高温焦炭高； 比电阻/Ω·m：比高温焦炭高； 注：煤的变质程度越低，其反应性和比电阻越高 半焦的应用 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 铁合金的优良炭料； 要求比电阻尽可能高 其他： 冶金型焦中间产品、粉矿烧结、高炉炼铁的喷吹料 二、煤焦油 物理性质 黑褐色液体，密度1 g·cm-3，比高温焦油轻 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% 烯烃：3%~5% 中性含氮化合物：2%~3% 有机碱：1%~2% 二、煤焦油 用途 发动机燃料，生产酚类和烃类 。 提取的酚可以用于生产塑料、合成纤维和医药等产品。 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。 §2-3 干馏产品的影响因素 一、原料煤 产品产率 焦油：一般煤阶降低，焦油产率减少 褐煤焦油产率介于：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增加，焦油产率减少） 腐泥煤焦油产率一般较高：可达40%。 煤气：一般煤阶降低，煤气产率减少（低温干馏温度为600 oC时） 泥炭煤气产率介于：16%~32%； 褐煤煤气产率介于：6%~22%； 烟煤煤气产率介于： 6%~17%。 半焦：一般煤阶升高，半焦产率增加 例如：9页表2-3，随煤阶升高，含碳量增加，半焦产率增加。 一、原料煤 产品成分 焦油成分 酚类：煤阶升高，含O量下降，酚类含量降低； 热解水：煤阶升高，含O量下降，热解水含量降低。 煤气成分 氨和硫化氢含量与煤中氨和硫含量及形态有关； 二、加热终温 100~120 oC 水分脱出 300 oC 析出挥发分、热解 510~600 oC 低温干馏终温 600 oC 半焦开始向焦炭转化（H2 ↑，CH4 ↓， 半焦↓，焦油↓，煤气↑） 三、加热速度 快速 低分子产物应当多，焦油产率高 慢速 固体残渣产率高 提高煤的加热速度，可使产品产率发生如下变化： 半焦↓，焦油↑ ，煤气略微↓ 四、压力 提高压力，可使产品产率发生如下变化： 半焦和气态产物↑，焦油↓ ，半焦强度↑ §2-4 低温干馏主要炉型 一、干馏设备的要求 效率高 加热均匀 操作方便、可靠 过程易控 原料煤类宽 粒度尺寸范围大 二次热解作用小 二、干馏供热方式 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 二、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） 热载体包括：固体热载体（热半焦、热瓷球）和气体热载体（热烟气） 优点：热效率高、耗能低、 加热均匀、简化干 馏炉结构 缺点：煤料要求高（必须是 块状，粒度范围窄）、 气体载体稀释干馏气