煤热解技术课件.ppt
煤热解与焦化技术,煤的热解及焦化过程,热解：热场中的分解（惰性气氛）宏观过程焦化：特定的热解过程以焦炭产物为目的,煤热解过程,自由基,加热断键,和自由基大小相近的产物,加氢,缩聚,大分子固体产物,热解和液化的差别和实质？,煤热解中的宏观变化,温度,收缩形成裂纹,三个阶段：干燥脱气 活泼分解二次脱气,过程本质：缩合为主 解聚、分解为主缩聚为主,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤都是这样？,煤热解过程中的化学反应,煤热解：三个区间,区间一：分解温度（350 oC）以下析出 H2O、CO、CO2、H2S、烷基苯、甲酸、草酸等,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤热解过程中的化学反应,煤热解：三个区间,区间二：分解温度 550 oC大规模热分解（产生的烃类与煤分子结构关系不大？）氢化芳香部分发生脱氢反应-CH2-桥键断裂脂肪环断裂形成氢键的酚羟基脱除脂肪 C-H 键减少,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤热解过程中的化学反应,煤热解：三个区间,区间三：550 oC 900 oC主要析出H2和COH2析出与芳碳网的长大相符合残焦向“隐晶假石墨”结构靠近,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,CO的析出来源与醚氧、醌氧、氧杂环H2与C可生成CH4,煤热解中的宏观变化,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤热解中的宏观变化,不同煤的热解行为,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,残焦的热解行为类似,残焦的热解行为类似,煤热解中的宏观变化,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,失重速率与加热速率的关系,失重速率（mg/min),温度（oC）,总失重量越大,煤热解中的宏观变化,热解初期不同煤种的行为差异很大挥发分后期不同煤种的行为差异变小半焦,煤化过程脱挥发分、缩聚过程温和、长期热解,煤性质与煤阶的关系,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤化程度与显微组分密度的关系,密度,煤化程度与孔隙率的关系,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤化程度与润湿热的关系,甲醇润湿热（j/g）,煤性质与煤阶的关系,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤化程度与显微硬度的关系,显微硬度（kg/mm2）,煤性质与煤阶的关系,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤化程度与导电率的关系,Cdaf(%),煤性质与煤阶的关系,煤化程度与溶解度参数的关系,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤化程度与比磁化率的关系,煤性质与煤阶的关系,煤物理性质的变化两个区域,煤物理性质的变化分两个区域，以含C 90为界？,目前对煤热解残焦的认识很肤浅，尚未达到科学层次,煤的成焦机理,随温度的升高,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤的成焦机理（另一种可能）,随温度的升高,所有的煤种都是这样？,煤的炼焦过程,特点：间接加热，低加热速度，长时间加热，无载气吹扫,郭树才煤化工工艺学2006,炭化室煤料温度和成焦层分布,7,成焦层分布,煤的快速热解化学,快速热解：升温速度 炼焦过程（10 oC/min）升温速度：102107 K/min主要现象：焦油量增加,西方石油公司煤粉与热半焦混合，升温速率达17000 oC/min,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤的快速热解化学,大连理工 煤粉与热半焦混合（150 t/d）,褐煤：,郭树才煤化工工艺学2006,煤的快速热解化学加氢热解,目的改善焦油质量方法加氢、延长热解时间（速度过快，不能改善液体品质）,两段过程：15MPa H21-5 K/s至873K1123K 气体加氢裂化,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤炼焦的化学产品,烟煤炼焦主要产品低温炼焦高温炼焦煤气 6-8 13-15%焦油 7-10%3-5%粗苯 0.4-0.6%0.8-1.1%,炼焦析出的粗煤气：H2、CH4、CO、CO2、烃类含氧化合物：酚含氮化合物：氨、氰化氢、吡啶、喹啉含硫化合物：H2S、CS2、噻吩,煤炼焦的化学产品,我国炼焦工业发达，年耗煤300 x 106（亿）吨，年产：煤气80 x 109 m3焦油9 x 106 t粗苯1.7 x 106 t氨0.5 x 106 t甲醇？,产物萘、蒽塑料、染料、表面活性剂甲酚、二甲酚合成树脂、农药、稳定剂、香料吡啶、喹啉生物活性物质沥青沥青焦、电极炭H2、乙烯,郭崇涛煤化学化学工业出版社，1992,煤中硫在热解中的变迁行为研究SH自由基的核心作用,背景,煤中硫:有机、无机 煤中硫形态:加热条件下不断变化-固体到气体、到液体、到固体-有机到有机、有机到无机；-无机到无机、无机到有机,认识这种变化非常重要：-硫排放控制技术的发明和发展；煤化学的发展 目前的研究状况:静止的、笼统的 特定硫形态的动态变化非常缺乏，难以探索内在规律,研究思路,含硫结构自身变化与炭和炭组份的相互作用“煤中硫”的变迁“无硫焦已知含硫组份”的变迁 1.先热解（TPD)：硫变迁的气态产物 2.后燃烧（TPO)：硫向焦中的迁移,研究内容与方法,800C25C,TPD,TPO,温度,时间,采用的含硫物质,有机硫,无机硫,黄铁矿硫硫酸盐硫,二苄基硫醚,热解：单个甲苯（C7H8）逸出峰 硫自由基（S）的产生,热解：气态含硫化合物中H、O、C,COS,SO2,H2S,燃烧：焦中形成新含硫化合物,二苄基硫醚中硫的迁移机理,热力学数据：热解H 甲苯和硫氢自由基SH的产生,硫氢自由基 SH:硫变迁的重要中间体,SH 与焦中的组份发生反应:生成挥发性含硫化合物 生成非挥发性含硫化合物,Cal-S键的共性,二苄基硫醚,2-萘硫醇,焦,热解：单个萘（C10H8）逸出峰 硫氢自由基（SH）的产生,热解：气态含硫化合物中H、O、C的来源，COS,SO2,H2S,燃烧：焦中形成新含硫化合物,硫氢自由基SH的产生 SH 与焦反应:生成挥发性含硫化合物 生成（当时的）非挥发性含硫化合物,部分在更高温度下热解 生成非挥发性含硫化合物，在燃烧中释放,SH:硫迁移的重要中间物种,2-萘硫醇中硫的迁移机理,Car-S键的共性,2-萘硫醇,2-甲硫基噻吩,焦,硫氢自由基SH的产生,SH:硫迁移的重要中间物种,SH 与焦反应:挥发性含硫化合物（单峰）,非挥发性含硫化合物（燃烧中释放）,Cal-S：215oC断键,二苯并噻吩,热解无峰 白色dibenzothiophene 粉末在反应器出口凝聚 燃烧无SO2,没有硫的迁移！由于没有 SH?,FeS2和FeS在H2中-只生成H2S 400-780oC-H2S与焦接触 不生成其它含硫物-H2S与焦接触 不在焦中生成 含硫结构 H2S不参与硫迁移,焦炭上的FeS2和FeS在加氢热解中的行为,焦炭上硫酸铁、硫酸锌的热解行为（无氢）,硫酸铁和硫酸锌-只生成SO2 200-750oC-SO2与焦接触 不生成其它含硫物-SO2与焦接触 不在焦中生成 含硫结构 SO2不参与硫迁移,煤热解中硫的迁移机理,热解中硫的迁移是自由基过程SH自由基：煤中硫迁移的核心中间物H2：优先与SH自由基反应，阻碍SH与焦炭的反应,谢谢！,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
