第一节、概述
概念:煤干馏—煤在隔绝空气的条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。(或炼焦、焦化)
分类(按加热终温) :低温干馏:500~600℃;中温干馏:700~900℃;高温干馏:900~1100℃
低温干馏特点:煤的低温干馏过程仅是一个热加工过程,常压生产,不用加氢,不用氧气,即可制得煤气和焦油,实现了煤的部分气化和液化。低温干馏与煤的气化和液化相比,过程简单、加工条件温和、投资少、生产成本低,经济竞争能力强。
适用煤:褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。 低温干馏产品:半焦、煤气、焦油 第二节、低温干馏产品
煤低温干馏产物的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。一般焦油产率为6~25%,半焦产率50~70%,煤气产率80~200m3/t(原料干煤)。 1、半焦
性质:①孔隙率为30~50%;②反应性和比电阻都比高温焦炭高,原料的煤化程度越低,半焦的反应能力和比电阻越高;③强度较低,低于高温焦炭;④在电炉冶炼和化学反应等过程中使用。
应用:应用范围较广,优质的民用和动力燃料。原因:无烟,不形成焦油,含硫比原煤低,有利于环境保护,反应性好,热效率比煤高,块度均匀;铁合金生产的优良碳料,褐煤半焦可用作高炉炼铁喷吹料,粉矿烧结。
影响因素:半焦的块度和原料煤的块度、强度和热稳定性、低温干馏炉的结构、加热速度及温度梯度有关。 2、煤焦油
性质:低温干馏煤焦油是黑褐色液体,密度一般小于1g/cm3 。
成分特征:①酚类含量高:35%,②有机碱含量比较低1~2%,烷基2~10%,烯烃3~5%,环烷烃10%,芳烃15~25%,中性含氧化合物(酮、酯和杂环化合物)20~25%,沥青10%。
用途:可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃,(包括苯、萘的同系物);生产的酚类可以用于生产塑料、合成纤维、医药等;泥炭和褐煤焦油中含有大量蜡类,可生产表面活性剂和洗涤剂;低温焦油经催化加氢可生产发动机燃料和其他产品。 3、煤气
性质:低温干馏煤气密度为0.9~1.21g/cm3,含有较多的甲烷和其他烃类。一氧化碳含量较高,热值低,氢气、甲烷含量不高(天然气中热值较高的甲烷含量很高) 。
用途:本企业的加热燃料和其他,多余的用作民用煤气,用作化学合成原料气。 第三节、干馏产品的影响因素 1、原料煤
焦油产率(一般煤阶↘,焦油↗)褐煤焦油产率变动于: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↗产率↘ ,肥煤例外)
焦油成分: 酚类:煤阶↗,含O量↘ ,酚↘ 。热解水:煤阶↗,含O量↘ ,热解水↘ 。
煤气成分:氨和硫化氢含量与煤中氨和硫的含量和形态有关。 2、加热终温 3、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
能(产率):半焦↘, 焦油↗ ,煤气产率稍有↘ 4、压力
一般P ↗,焦油↘ ,半焦和气态产率↗ ,半焦强度↗ 。 第四节、低温干馏主要炉型 1、设备特点及分类
低温干馏生产中主要设备为干馏炉。
设计要求:过程效率高;操作方便可靠;物料加热均匀;干馏过程易于控制。 特点:原料类别范围宽;原料尺寸范围大;挥发分的二次热解作用小。 加煤和煤料移动方向:立式炉、水平炉、斜炉和转炉等。 供热方式:外热式和内热式。
外热式:外热式的热量由炉墙传入,煤料装在干馏室内,进行外部加热。 优点:干馏室和燃烧室不连通,干馏挥发物和燃烧烟气不混合,保证挥发产物不被稀释。 缺点:由炉墙加热,煤料的受热不均匀,导致半焦质量不均匀;过高的温度区导致了挥发产物的二次热解反应,降低了焦油产率。
内热式:内热式借助热载体把热量传给煤料,气体热载体直接进入干馏室。气体热载体一般是燃料煤气燃烧的烟气或热的半焦等其他固体物质。
优点:热载体直接给煤料传热,热效率高,低温干馏耗热量低;所有装入物料在干馏不同阶段加热均匀,消除了部分料块过热现象;没有加热的燃烧室或火道,炉子结构比较简单; 缺点:煤料必须有一定的块度,保证料层通气性好;物料粒度范围窄;气体热载体稀释了干馏气态产物,增加了处理设备的容积和输送动力。
沸腾床干燥炉:将预先干燥过的粉煤连续加入,燃料为气体与氧气混合物,炉内形成沸腾的焦粉床层,煤料在炉中干馏。干馏产物由满流管从炉子中排出,干馏气在气体冷却系统中分出焦油、中油和干馏煤气。
气流内热式炉:原料为不粘结性煤(褐煤块或型煤),炉中干馏原料块度为20~80毫米。对
于粘结性煤,此种炉型不适用。典型炉型:鲁奇三段炉。
煤在炉中由上部向下移动过程分为三段:干燥段——干馏段——焦炭冷却段。 干燥段循环热气流将煤干燥到150℃;干馏段热气流将煤加热到500~850℃;冷却段焦炭被冷循环气流冷却到100~150℃,最后排出。
排焦机构控制炉子的生产能力。上部循环气流温度保持280℃。
循环气和干馏煤气混合物从干馏段引出,液态产物在后续冷凝系统中分出。 冷却系统包括初冷器、焦油分离槽、终冷器和气体汽油吸收塔。
第二章 煤的低温干馏
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