煤的干馏知识讲解.doc
《煤的干馏知识讲解.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤的干馏知识讲解.doc(19页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、煤的干馏精品文档一、煤的热分解 煤在隔绝空气条件下加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程,称为煤的热解,或称热分解和干馏。迄今为止煤加工的主要工艺仍是热加工,煤炼焦工业就是典型的例子,煤的气化和液化过程也都和煤的热解过程分不开。研究煤的热解对热加工技术有直接的指导作用,如对炼焦而言可指导选择原煤,寻求扩大炼焦用煤的途径,确定合适的工艺条件和提高产品质量。另外还可指导开发新的热加工技术,如高温快速热解,加氢热解和等离子体热解等。 qTV;L- 1煤受热发生的变化 mu/GOEZ5 煤在隔绝空气下加热时,煤中有机质随温度的提高而发生一系列变化,形成气态(煤气),液态(焦油)和固态
2、(半焦或焦炭)产物。典型烟煤受热发生的变化过程见图6-1-01。可见煤热解过程大致可分为三个阶段: GyP.;$NHa 第一阶段(室温300)在这阶段,煤的外形无变化,褐煤在200以上发生脱羧基反应,近300时开始热解反应,烟煤和无烟煤在这一阶段一般没有什么变化。脱水发生在120前,而脱气(CH4,CO2和N2)大致在200前后完成。 :Y!J3W 第二阶段(300600)这一阶段以解聚和分解反应为主,煤粘结成半焦,并发生一系列变化。煤从300左右开始软化,并有煤气和焦油析出,在450前后焦油量最大,在450600气体析出量最多。煤气成分除热解水、CO和CO2外,主要是气态烃,故热值较高。 V
3、?H4 烟煤(特别是中等变质程度的烟煤),在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再固化等一系列特殊现象,产生了气、液、固三相共存的胶质体。液相中有液晶或中间相(mesophase)存在。胶质体的数量和质量决定了煤的粘结性和成焦性的好坏。固体产物半焦与原煤相比有一部分物理指标如芳香层片的平均尺寸和氦密度等变化不大,说明半焦生成过程中的缩聚反应还不很明显。 %fH&UFby 第三阶段(6001000) 这是半焦变成焦炭的阶段,以缩聚反应为主。析出的焦油极少,挥发分主要是煤气,700后煤气成分主要是氢气。焦炭的挥发分小于2,芳香晶核增大,排列规则化,结构致密、坚硬并有银灰色金属光泽。从半焦到焦炭
4、,一方面析出大量煤气,半焦挥发分降低,另一方面焦炭的密度增加,体积收缩,导致产生许多裂纹,形成碎块。焦炭的块度与强度和收缩情况有直接关系。 *l9Wj$vja 若将最终加热温度提高到1500以上,则为石墨化阶段,用于生产石墨炭素材料。 o)M$4 2煤热解的影响因素 RRbyre 它们包括: 煤的煤化程度; 加热终温; 升温速度; 热解压力; 热解气氛等加热条件。 #eZm)KFQg 煤化程度 R8(Bt73 煤化程度是最重要的影响因素,它直接影响煤的热解开始温度、热解产物、热解反应活性和粘结性、结焦性等。煤化程度与热解开始温度的关系示于表6-1-01。由表6-1-01可见随煤化程度增加,热解
5、开始温度逐渐升高。各种煤中褐煤的分解温度最低,无烟煤最高。 $6 .L9W Kx+LI5 烟煤煤种长焰煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤蒽油中的开始热解温度()3103203403503803903803904004103904006vL+qOdx 表6-1-02是热解产物比较表,年青煤热解时,煤气、焦油和热解水产率高,煤气中CO、CO2和CH4含量多;中等变质程度烟煤热解时,煤气与焦油产率较高,热解水少;年老煤(贫煤以上)热解时煤气和焦油产率很低,焦粉产率很高。 Mm+VsJV -Rcl(QLZ 表6-1-02不同煤种干馏至500时产品的平均分布煤种 H-ewO8 焦油(升/吨) PSn0 轻油(升/吨
6、) 079mn/8; 水(升/吨) EL J!o 煤气(米3/吨) JrA V=K 1.烛煤 |L9t 2.次烟煤A ?$Tp|tx# 3. 次烟煤B 9ndr$t 4.高挥发分烟煤A 9u%SF 5.高挥发分烟煤B Z7:TPY$b 6.高挥发分烟煤C vt *CpGd 7.中挥发分烟煤 %Pk 8.低挥发分烟煤 q(iM=IeiN 308.7 n)6mfoe 86.1 rh+2 7 64.7 l$mfsm|: 130.0 klON6W3 117 u#.( 25.2 XNd%3rm, 46.6 Yfotq9.=+ 66.8 QgZ 17.2 FWuX; 13.4 :1/K$A) 56.5 L
7、 UitY - RD1NsHDKc 70.5 +dB/SC-U 61.5 yi-S 65.5 .PHz 56.2 D;RZE 60.5 bWEux) 54.9 IW : 加热终温 %?TyVt&0 表6-1-03列出了三种工业干馏温度条件下,干馏产品的分布与性质。可见随最终温度的升高,焦炭和焦油产率下降,煤气产率增加但发热量降低,焦油中芳烃与沥青增加,酚类和脂肪烃含量降低,煤气中氢气成分增加而烃类减少。 afJ1l 表6-1-04列出了年青烟煤用不同干馏炉干馏所得轻油的组成。加热温度以低温干馏炉最低,连续式直立炉较高,焦炉最高。可见随干馏温度的升高,脂肪族、环烷烃和单烯烃含量明显下降,芳烃含量
8、急剧上升,说明加热温度不同,热解反应的深度不同。这与裂解的初次产物发生二次热解反应有关。在高温炼焦的温度下高分子烷烃裂解成低分子烷烃或烯烃,然后这些裂解产物在高温下又继而发生聚合,缩合和芳构化等反应,例如在炼焦炉内煤气中的芳烃,就是在700800温度范围内生成的。 NDt +m 表6-1-03不同最终温度下干馏产品的分布与性状产品分布与性状最终温度()600低温干馏800中温干馏1000高温干馏固体产物 EDT2.: 半焦中温焦高温焦产品产率() 4Em$L7 焦 L 挥发分() /J-:?./ 450低10490中约5700高)i8P7i0 135401.5257410芳烃煤气主要成分()
9、:n4XYL) 氢 ; b)qB 甲烷 D9#?l mk=-l 单烯烃 hrwQh2sm 双烯烃 !bnuCc 环烯烃 9.KOrg5L 脂肪烃 qsB,yckml 茚 %!rM 其它 &%2Wm 15.568.0016.261.369.5546.530.150.060.661.0763.043.622.332.581.1622.370.720.060.333.1985.260.211.642.485.370.341.130.400.672.50 升温速度的影响 )V9d 升温速度对煤的粘结性有明显的影响,焦炉内的升温速度属慢速升温,为3K/分,若提高升温速度,煤的粘结性会有明显的改善,见表6
10、-1-05和表6-1-06。 表6-1-05升温速度对气煤胶质体温度范围的影响升温速度(K/分)开始软化温度()开始固化温度()胶质体温度范围3573483443784244504747610696表6-1-06升温速度对鲁尔膨胀度的影响升温速度(K/分)/tdtd=1,1,233 colSpan=2 膨胀度()td=1,1,100 colSpan=2 收缩度()煤1(Vdaf27)煤2(Vdaf38)煤1煤2310302004005800106015122.52081.5/znW$yh o 由上列两表可见随加热速度的增加,煤的胶质体温度范围扩大,表征煤粘结性好坏的鲁尔膨胀度增加,而影响焦炭强
11、度产生裂纹的收缩度下降。这是因为煤的热解是吸热反应。当升温速度增加时,由于产物来不及挥发,部分结构来不及分解,需在更高的温度下挥发与分解,故胶质体温度范围向温度升高的方向移动并有所扩大。另外由于升温速度增加,在一定时间内液体产物生成速度显著地高于挥发和分解的速度,所以膨胀度和胶质层厚度增加,收缩度降低。 f)k-yj 提高升温速度,热解初次产物发生二次热解较少,缩聚反应的深度不大,故可增加煤气与焦油的产率,提高产物中烯烃、苯和乙炔的含量。 )Og sBk 压力的影响 fF208A7U I 当在高于大气压力下进行热解时,煤的粘结性得到改善。表征煤粘结性的G指数随压力增加而增加。表6-1-07给出
12、了多种烟煤在加压下G指数的变化。这是因为裂解时产生的液体产物数量以及液体产物的停留时间随压力增加而增加,从而有利于对固相的润湿作用。 tT*%A 表6-1-07 G与热解压力的关系煤压力(MPa)常压0.51.01.52.02.94.0伊兰 |8Ezd 06.214.416.317.819.321.8窑街 1F*gPhm 0.83.011.913.116.016.117.1大同 nB?$W4 9.016.216.5-17.0-17.3王庄 VnUW UIVJ 17.534.539.8-42.452.2-淮北 3l!Qw 55.766.9-73.1-Z 6AO=3 裂解气氛的影响 ;-K/)/x
13、 煤长期暴露在空气中,发生缓慢氧化作用(或称风化作用),会使煤粘结性大大降低,甚至完全破坏。若氧化温度升高到200,粘结性下降更快。所以工业上常用煤预氧化法来破粘。 4I7 在氢气氛中进行热裂解和在惰性气氛中显著不同,在加氢气氛中裂解,仅需几秒钟就能生成更多的挥发产物,见表6-1-08。可见加氢热解后甲烷产率明显增加,轻质油产率提高约一倍,而干馏残炭产率明显下降。其原因有二,其一由于裂解生成的碳具有很高的直接加氢活性,其二由于裂解产生的气态烃类、油类和碳氧化物发生了加氢反应,减少了重质焦油的数量,而且这二种加氢反应速率随加氢压力增加而增加。因此加氢热解的挥发分产率远比工业分析值高,如在6.9M
14、Pa的氢压下,煤在1000进行快速热解,其挥发分产率为工业分析挥发分的150。在加氢条件气态和液态产物总量比常压下高得多,因此加氢热解已成为国内外研究从煤制取代用天然气或轻质油类(BTX)的一个重要方向。 b/ 表6-1-08某烟煤一般热解与加氢热解产率比较产率,CO g$sx r: CO2 T_e: H2O w-l:* EV8 CH4 1.YDIB| C2H4 #REbY5ev C2H6 Q?KWiFA C3H6+C3H8 g$?o=_|uR 轻质油 s86IjVLf 焦油 Su99A.w 干馏炭 F)kN2 气氛0.1MPaHe CAdqoCz| 6.9MPaHe $eUI.j(HU 6.
15、9MPaH2 Eb66GXF 2.42.5-1.21.71.36.89.5-2.53.223.20.80.50.40.50.92.31.30.70.71.31.62.02.42.05.323121253.062.440.2二煤的低温干馏 Ec2?*s 它主要指煤在干馏终温500700的过程。中国一些城市目前还使用中温干馏炉(700900)生产城市煤气,故也编入本节。 qnOFitF 煤低温干馏始于19世纪。二次世界大战期间,德国利用低温干馏焦油制取动力燃料。战后由于廉价石油的冲击,使低温干馏工业陷于停滞。当今,单一的煤低温干馏已不多见,但从能源以及化工考虑,它还是得到一定的发展。煤低温干馏可以
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 干馏 知识 讲解
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。