《煤化工工艺学》——煤的低温干馏ppt课件.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/%：3050；反应性(于1050 oC, CO2)/mL/（gs）：比高温焦炭高；比电阻/m：比高温焦炭高； 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 gcm-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。,三、煤 气,性质 密度/kg/m3：0.91.2 组成 含有较多甲烷及其他烃类，因原料煤性质的不同有较大差异。,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,100120 oC 水分脱出300 oC 析出挥发分、热解510600 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,外热式供热示意图,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 态产物。,内热式供热示意图,三、气流内热式炉,沸腾床干馏炉（气流床/沸腾床）原料：6 mm粉煤； 黏结性煤：气流吹入法 加料 不黏结性煤：螺旋给料器 燃料气和空气燃烧供热 热烟气 产品,煤粉,满流管,焦粉,气体,旋风分离器,煤气,气体冷却系统,粉尘,焦油、中油,三、气流内热式炉,鲁奇三段炉（固定床）原料：褐煤块、型煤，2080 mm，非黏结性煤；流程：（三段：干燥段、干馏段和冷却段）,气流内热式炉干馏流程（另见框图）,三段炉结构图,2-5 立式炉生产城市煤气,一、原料煤,弱黏结性、一定块度75 mm 炉型：外热式立式炉 1 干馏室； 2 上部蓄热室； 3 下部蓄热室； 4 煤槽； 5 焦炭槽； 6 加热煤气管,二、立式炉生产城市煤气流程,2-6 固体热载体干馏工艺,一、外热式及气流内热式的缺点,外热式 干馏传热慢，生产能力小气流内热式 只能处理块状煤料，干馏气态产物混入惰性气体，降低了煤气的质量,二、托斯考（Toscoal）工艺,由美国油页岩公司（The Oil Shale Corporation）开发，基于Tosco-II油页岩干馏工艺发展而来。原料： 非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）产品： 煤气：热值高，符合中热值城市煤气需求 焦油：加氢可转化为合成原油 半焦：有一定挥发分，可作为发电厂原料或制成无烟燃料,二、托斯考（Toscoal）工艺,Toscoal法干馏非黏结性煤的工艺流程（另见框图）,工艺特点及要求原料及产品： 粒度540 oC：焦油产率（二次热解），半焦 挥发分16%,二、托斯考（Toscoal）工艺,三、ETCH粉煤快速热解工艺,ETCH-175工艺流程,三、ETCH粉煤快速热解工艺,工艺特点及要求煤干燥阶段（110150 oC）和煤预热阶段（300400 oC）之前采用气体热载体由热解开始到600650 oC采用固体热载体固体热载体温度为800 oC左右原料：褐煤产品：焦油中含有较多含氧化合物，其性质不稳定,四、鲁奇鲁尔煤气工艺（LR工艺）,原料：褐煤LR褐煤干馏流程,五、中国褐煤干馏试验,工艺特点及要求原料：褐煤，粒度05 mm热载体：焦粉，温度700750 oC热载体提升气：燃烧炉的热烟气干馏温度范围：450670 oC产品： 半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大,五、中国褐煤干馏试验,实验装置：包括原料煤处理、干馏、流化半焦提升、焦油煤气回 收系统实验流程,半焦,煤气,焦油,本章结束,中国煤炭分类,褐煤（HM）、烟煤、无烟煤（WY）其中烟煤又分为长焰煤（CY）、不黏煤（BN）、弱黏煤（RN）、气煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）、瘦煤（SM）、贫煤（PM）,返回,气流内热式炉干馏流程框图,返回,Toscoal法干馏非黏结性煤的工艺框图,返回,
