煤化工工藝學(xué)課件

緒論§1.1煤炭資源1.煤是：地球上能得到的最豐富的化石燃料2.中國(guó)：

(中國(guó):富煤少油缺氣)

能源比例：煤炭：66.1%；石油：24.6%；天然氣：2.5%；水電：6.8%。3.煤的利用（如下圖）：§1.2煤化工發(fā)展史1.世界:①18世紀(jì)中期:煉焦工藝

②18世紀(jì)後期:氣化工藝

③第二次世界大戰(zhàn)期間:F-T合成法(間接液化工藝)④1973年:合成氣制甲醇

⑤20世紀(jì)80年代:煤制乙酐2.我國(guó):①1925年:石家莊煉焦

②1934年:上海氣化

③2004年:兗礦集團(tuán)煤間接液化

④當(dāng)今:神華集團(tuán)煤直接液化做嘗試§1.3煤化工的範(fàn)疇1.煤化工:

以煤為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料和化學(xué)品的過(guò)程。2.煤化工範(fàn)疇：包括：幹餾、汽化、液化、合成化學(xué)品等。3.煤化工分類及產(chǎn)品示意圖：§1.4本書簡(jiǎn)介1、緒論：介紹煤炭資源、煤化工發(fā)展簡(jiǎn)史和煤化工範(fàn)疇。2、煤的低溫幹餾：低溫幹餾主要原理、主要爐型、立式爐生產(chǎn)城市煤氣以及固體熱載體幹餾新工藝。3、煉焦：煤的成焦過(guò)程、配煤和焦炭、現(xiàn)代焦?fàn)t、煉焦新技術(shù)、燃燒和傳熱以及流體力學(xué)。4、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精製：粗煤氣的分離、氨和粗苯的回收、粗苯精製、焦油蒸餾和瀝青加工、粗苯精製生產(chǎn)生產(chǎn)苯類產(chǎn)品、焦油分離精製生產(chǎn)酚類、萘、蒽等。5、煤的氣化：氣化原理、生產(chǎn)原料氣的氣化方法、固定床、流化床以及氣流床氣化爐型、聯(lián)合迴圈發(fā)電、地下氣化、煤氣脫硫和甲烷化等。6、煤間接液化：費(fèi)托合成、合成甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化汽油和煤制乙酐等。7、煤的直接液化：直接液化原理、直接液化技術(shù)發(fā)展和直接液化方法。8、煤的碳素製品：電極炭、活性炭、碳分子篩和碳素纖維的生產(chǎn)。

9、煤化工生產(chǎn)的污染和防治：環(huán)境保護(hù)、煤化工生產(chǎn)的主要污染物、減少污染的對(duì)策、污水處理以及煙塵治理。英國(guó)布倫特原油價(jià)格走勢(shì):

煤的低溫干餾§2．1概述1.煤幹餾定義：

煤在隔絕空氣的條件下,受熱分解生成煤氣、焦油、粗苯和焦炭的過(guò)程。2.煤幹餾分類（按加熱終溫）：低溫幹餾：５００～６００℃

中溫幹餾：７００～９００℃

高溫幹餾：９００～１１００℃3.低溫幹餾過(guò)程特點(diǎn)：

4.適用煤：

褐煤、長(zhǎng)焰煤和高揮發(fā)分的不黏煤等低階煤。

中國(guó)煤炭分類：褐煤（HM）煙煤無(wú)煙煤(WY)

{長(zhǎng)焰煤（CY)不黏煤（BN）弱黏煤（RN）氣煤（QM）肥煤（FM）焦煤（JM）瘦煤（SM）貧煤（PM）}

熱加工過(guò)程、常壓生產(chǎn)、不用加氫和氧、實(shí)現(xiàn)煤部分氣化（煤氣）和液化（焦油）。低階煤含較多揮發(fā)分，可回收相當(dāng)數(shù)量的焦油和煤氣立式爐生產(chǎn)城市煤氣低階煤煉焦5.低溫幹餾產(chǎn)品：半焦、煤氣、焦油§2．2低溫幹餾產(chǎn)品1.半焦：⑴半焦的性質(zhì):

孔隙率∕%：30~50

反應(yīng)性（於1050℃，co2）∕[ml∕(g·s)]:比高溫焦炭高比電阻／Ω·m：比高溫焦炭高

（煤的變質(zhì)程度越低其反應(yīng)性和比電阻越高）機(jī)械強(qiáng)度／%：低於高溫焦炭⑵半焦的應(yīng)用：①做優(yōu)質(zhì)的民用和動(dòng)力燃料

無(wú)煙、不生成焦油、反應(yīng)性好、熱效率高、有一定塊度②鐵合金的優(yōu)良炭料要求比電阻盡可能高③其他

冶金型焦中間產(chǎn)品，粉礦燒結(jié)，高爐煉鐵的噴吹料2.煤焦油：⑴物理性質(zhì)：

黑褐色液體，密度小於１ｇ/ｃm3，比高溫焦油輕⑵成分：

⑶用途：①發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，生產(chǎn)酚類和烴類；②提取的酚可用於生產(chǎn)塑膠、合成纖維、醫(yī)藥等產(chǎn)品；③褐煤焦油中含有大量蠟類是生產(chǎn)表面活性劑和洗滌劑的原料。

酚類：３５％、中性含氧化合物：２０％～２５％、芳烴：１５％～２５％、環(huán)烷烴：１０％、瀝青：１０％、烷烴：２％～１０％、烯烴：３％～５％、中性含氮化合物：２％～３％、有機(jī)堿：１％～２％。3.煤氣⑴性質(zhì)及成分:

密度：０.９～１.２Ｋｇ/m3

；成分：甲烷、氫氣、一氧化碳等。⑵用途：本企業(yè)加熱燃料，民用，也可做化學(xué)合成原料氣?！?．3幹餾產(chǎn)品的影響因素1.原料煤：⑴產(chǎn)品產(chǎn)率：①焦油﹤一般煤階↘，焦油↗﹥褐煤焦油產(chǎn)率變動(dòng)於：4.5%~23%

煙煤焦油產(chǎn)率介於：0.5%~20%（從氣煤到瘦煤隨變質(zhì)程度↗而焦油產(chǎn)率↘，肥煤例外）腐泥煤低溫焦油產(chǎn)率一般較高：可高達(dá)40%②煤氣﹤一般煤階↘，煤氣↗﹥幹泥炭煤氣產(chǎn)率：16%~32%餾褐煤煤氣產(chǎn)率：6%~22%600煙煤煤氣產(chǎn)率：6%~17%℃③半焦﹤一般煤階↗，煤氣↗﹥例表2—3，煤階↗，含C量↗，半焦↗。⑵產(chǎn)品成分：①焦油成分酚類：煤階↗，含O量↘

，酚↘

。熱解水：煤階↗，含O量↘

，熱解水↘

。②煤氣成分：氨和硫化氫含量與煤中氨和硫的含量和形態(tài)有關(guān)。2.加熱終溫：

100~120℃水分脫出

﹥300℃析出揮發(fā)分、熱解

510~600℃低溫幹餾終溫，適宜

﹥600℃半焦開(kāi)始向焦炭轉(zhuǎn)化（H2↗

，CH4↘

，半焦↘，焦油↘，煤氣↗

，）3.加熱速度：

快速：低分子產(chǎn)物應(yīng)當(dāng)多，焦油產(chǎn)率高。慢速：固體殘?jiān)a(chǎn)率高。提高煤的加熱速度能（產(chǎn)率）：半焦↘，焦油↗，煤氣產(chǎn)率稍有↘。4.壓力：

一般P↗,焦油↘

，半焦和氣態(tài)產(chǎn)率↗，半焦強(qiáng)度↗?！?．4低溫幹餾主要爐型1.幹餾設(shè)備的要求：2.幹餾供熱方式：

⑴外熱式(由爐牆外部傳入熱量)效率高、加熱均勻、操作方便可靠、過(guò)程易控、原料煤類別寬、粒度尺寸範(fàn)圍大、二次熱解作用小、缺點(diǎn)：熱導(dǎo)率小，加熱不均勻，半焦品質(zhì)不均、二次熱解加深、焦油產(chǎn)率降低⑵內(nèi)熱式(借助熱載體傳熱,載體和煤料直接接觸)優(yōu)點(diǎn)：熱效率高、耗能低、加熱均勻、簡(jiǎn)化幹爐結(jié)構(gòu)、缺點(diǎn)：煤料要求高（須是塊狀、粒度範(fàn)圍窄、）、氣體載體稀釋氣態(tài)產(chǎn)物、固體熱載體（熱半焦、熱瓷球）；氣體熱載體（熱煙氣）3.氣流內(nèi)熱式爐：

⑴沸騰床幹餾爐(氣流床∕沸騰床)①原料：﹤6mm粉煤加料：

不黏結(jié)性煤螺旋給料器黏結(jié)性煤氣流吹入法②供熱：

燃料氣和空氣燃燒

熱煙氣③產(chǎn)品：

⑵魯奇三段爐（固定床）：①原料：褐煤塊、型煤，20~80mm，非粘結(jié)性煤焦粉氣體冷卻系統(tǒng)旋風(fēng)分離器粉塵焦油、中油煤氣滿流管焦粉氣體②流程（圖2—3）：三段：乾燥段、幹餾段和冷卻段§2.5立式爐生產(chǎn)城市煤氣1.原料煤：弱黏結(jié)性、一定塊度﹤75mm2.外熱式立式爐（圖2-5）3.立式爐生產(chǎn)城市煤氣流程（圖2-6）§2.6固體熱載體幹餾工藝1.外熱式及氣流內(nèi)熱式的缺點(diǎn)⑴外熱式

幹餾傳熱慢，生產(chǎn)能力?、茪饬鲀?nèi)熱式

只能處理塊狀煤料，幹餾氣態(tài)產(chǎn)物混入氣態(tài)惰性氣體熱值低2.托斯考（Toscoal）工藝⑴原料：

非黏結(jié)性煤和弱黏結(jié)性煤（預(yù)先破黏）⑵產(chǎn)品：

煤氣：熱值高（符合中熱值城市煤氣需求）焦油：（加氫可轉(zhuǎn)化為合成原油）半焦：有一定揮發(fā)分（可作發(fā)電廠燃料或製成無(wú)煙燃料）⑶托斯考幹餾非黏潔性煤的流程（圖2-7）①流程②工藝特點(diǎn)及要求a.原料粒度﹤12.7mm，瓷球粒度略大於此，半焦﹤6.3mmb.乾燥預(yù)熱預(yù)熱溫度﹤解熱溫度c.幹餾溫度430～540℃

﹤430℃焦油與煤氣產(chǎn)率↓

﹥540℃二次解熱↑焦油產(chǎn)率↓半焦揮發(fā)分﹤16%，可滿足要求

430～540℃T↑焦油產(chǎn)率↑3.ETCH粉煤快速熱解工藝⑴裝置流程⑵工藝特點(diǎn)及要求

①煤乾燥階段（110~150℃）和煤預(yù)熱階段（300~400℃）之前採(cǎi)用氣體熱載體

②由熱解開(kāi)始到600~650℃階段採(cǎi)用固體熱載體

③固體熱載體溫度為800℃左右

④原料：褐煤

⑤產(chǎn)品：焦油中含有較多含氧化合物，其性質(zhì)不穩(wěn)定。4.魯奇魯爾煤氣工藝（LR工藝）原料：褐煤或煙煤

LR褐煤幹餾流程（圖2-9）5.中國(guó)褐煤幹餾試驗(yàn)⑴工藝特點(diǎn)及要求①原料

褐煤、粒度0~5mm；②熱載體焦粉、溫度700~750℃；③熱載體提升氣

燃燒爐的熱煙氣④幹餾溫度範(fàn)圍

450~670℃；⑤產(chǎn)品半焦：灰分不高，熱值高，反應(yīng)性好，比電阻大⑵實(shí)驗(yàn)裝置

原料煤處理、幹餾、流化半焦提升、焦油煤氣回收系統(tǒng)⑶實(shí)驗(yàn)流程（圖2-10）

煤的直接液化§7．1煤直接液化的意義和發(fā)展概況1.煤直接液化的意義直接液化：將煤在較高溫度（400℃以上）、和壓力（10MPa以上），下與氫反應(yīng)使其降解和加氫，從而轉(zhuǎn)化為液體油類的工藝，故又稱加氫液化。

2.煤直接液化的發(fā)展?fàn)顩r⑴發(fā)展?fàn)顩r

1913年，德國(guó)柏吉斯（Bergins）首先研究了煤的高壓加氫，從而為煤加氫液化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

1927年在德國(guó)建立了世界第一個(gè)煤直接液化工廠，以後又建11套裝置，在1944年總生產(chǎn)能力達(dá)到400萬(wàn)噸/年，為德國(guó)提供了發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)用油。

50年代中東廉價(jià)石油的大量開(kāi)發(fā)，使煤液化失去競(jìng)爭(zhēng)力。

1973年石油價(jià)格暴漲之後，煤直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)又活躍起來(lái)。⑵開(kāi)發(fā)的工藝美國(guó)開(kāi)發(fā)了溶劑精製煤法（SRC），供氫溶劑法（EDS）、氫煤法（H-Coal）和催化兩段液化工藝（CTSL）。日本NEDOL工藝，超臨界溶劑抽提法（SCE）煤和石油渣油聯(lián)合加工工藝（簡(jiǎn)稱COP工藝）。德國(guó)開(kāi)發(fā)了新IG（NewIG）工藝和IGOR工藝。⑶工藝分類§7．2煤加氫液化原理1.煤與石油的比較⑴燃料H/C比值⑵燃料主體⑶煤中礦物質(zhì)1、煤加氫液化原理

煤和石油在結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)上有很大差異：①石油的H/C比高於煤，原油為1.76而煤只有0.3～0.7，而煤氧含量顯著高於石油，煤含氧2％～21％，而石油含氧極少；②石油的主體是低分子化合物，而煤的主體是高分子聚合物；③煤中有較多的礦物質(zhì)。因此要把煤轉(zhuǎn)化為油，需加氫，裂解和脫灰2.煤加氫液化中的主反應(yīng)⑴煤的熱解當(dāng)溫度升至300℃以上時(shí)，煤受熱分解，即煤的大分子結(jié)構(gòu)中較弱的橋鍵開(kāi)始斷裂，打碎了煤的分子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生大量的以結(jié)構(gòu)單元為基體的自由基碎片，自由基的相對(duì)分子品質(zhì)在數(shù)百範(fàn)圍。

R-CH2-CH2-R'→RCH2·+R'CH2·

⑵對(duì)自由基“碎片”的供氫煤熱解自由基“碎片”的加氫：RCH2·+R'CH2·+2H→RCH3+R'CH3以及再縮聚反應(yīng)：

RCH2·+R'CH2·→RCH2-CH2R'

2RCH2·→RCH2-CH2R

2R'CH2·→R'CH2-CH2R'

★反應(yīng)中氫的來(lái)源有幾個(gè)方面：

①溶解於溶劑中的氫在催化劑作用下變?yōu)榛钚詺洌錃庵械臍浞肿颖淮呋瘎┗罨?/p>

②溶劑油提供的或傳遞的氫（供氫溶劑碳?xì)滏I斷裂產(chǎn)生的氫自由基）；；

③煤本身可供應(yīng)的氫（煤分子中碳?xì)滏I斷裂產(chǎn)生的氫自由基）；

④化學(xué)反應(yīng)生成的氫（如CO+H2O→CO2+H2）?！飹?cǎi)取以下措施對(duì)供氫有利：

①使用有供氫性能的溶劑；

②提高系統(tǒng)氫氣壓力；

③提高催化劑的活性；

④保持一定的H2S濃度等。⑶脫雜原子的反應(yīng)①去氧反應(yīng)②脫硫反應(yīng)③脫氮反應(yīng)⑷結(jié)焦反應(yīng)防止結(jié)焦的措施：①提高系統(tǒng)的氫的分壓②提高供氫溶劑的濃度③反應(yīng)溫度不要太高④降低迴圈油中瀝青烯含量⑤縮短反應(yīng)時(shí)間3.加氫液化的產(chǎn)物固體殘?jiān)菏遣蝗莒哆拎せ蛩臍溥秽糠?，它是由未轉(zhuǎn)化的煤、礦物質(zhì)和外加催化劑組成。氣體（包括兩部分）：

①雜原子的H2O，H2S，NH3，CO2和CO等；

②氣態(tài)C1-C4。其產(chǎn)率與煤種和工藝條件有關(guān)。

液體：①前瀝青烯：是指不溶於苯但可溶於吡啶和四氫呋喃的重質(zhì)煤液化產(chǎn)物，其平均分子量約1000，雜原子含量較高。②瀝青烯：是指可溶於苯，但不溶於正己烷或環(huán)己烷的部分，類似石油瀝青質(zhì)的重質(zhì)煤液化產(chǎn)物，其平均分子量約為500。③油：是輕質(zhì)的可溶於正己烷或環(huán)己烷的產(chǎn)物，其分子量大約在300以下。

輕油或石腦油：沸點(diǎn)<200℃部分；中油：沸點(diǎn)200～325℃部分。

4.煤加氫液化的反應(yīng)歷程①煤不是組成均一的反應(yīng)物煤中有易液化的成分，也有難液化的成分；②反應(yīng)以順序進(jìn)行為主即反應(yīng)產(chǎn)物的分子量由高到低，結(jié)構(gòu)從複雜到簡(jiǎn)單，出現(xiàn)的時(shí)間先後大致有一次序；③前瀝青烯和瀝青烯是中間產(chǎn)物，它們的組成是不確定的，在不同反應(yīng)階段，生成的瀝青烯和前瀝青烯肯定不同，由它們轉(zhuǎn)化成油的速率較慢，需活性較高的催化劑；④也有可能發(fā)生結(jié)焦的逆反應(yīng)。C1是煤有機(jī)質(zhì)主體；C2是煤中低分子化合物；C3是惰性成分；5、工藝特點(diǎn)（1）液化油收率高例如採(cǎi)用HTI工藝，神華煤的油收率可高達(dá)63％－68％；

（2）煤消耗量小一般情況下，1噸無(wú)水無(wú)灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油，加上制氫用煤，約3－4噸原料產(chǎn)1噸液化油。

（3）目標(biāo)產(chǎn)品的選擇性相對(duì)較高餾份油以汽、柴油為主，目標(biāo)產(chǎn)品的選擇性相對(duì)較高；（4）投資低

油煤漿進(jìn)料，設(shè)備體積小（5）反應(yīng)條件相對(duì)較苛刻如德國(guó)老工藝液化壓力甚至高達(dá)70MPa，現(xiàn)代工藝如IGOR、HTI、NEDOL等液化壓力也達(dá)到17－30MPa，液化溫度430－470℃；

（6）產(chǎn)物分離相對(duì)困難產(chǎn)物組成較複雜，液、固兩相混合物由於粘度較高，分離相對(duì)困難；

（7）氫耗量大一般在6％－10％，工藝過(guò)程中不僅要補(bǔ)充大量新氫，還需要迴圈油作供氫溶劑，使裝置的生產(chǎn)能力降低。

§7．3德國(guó)煤直接液化工藝的發(fā)展1.德國(guó)煤直接液化老工藝⑴第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)前的煤直接液化工廠⑵工藝流程過(guò)程分兩段：第一段為糊相加氫：將煤轉(zhuǎn)化為粗汽油和中油；第二段為氣相加氫：將上述產(chǎn)物加工成商品油。第一段為糊相加氫：第二段為氣相加氫：⑶主要工藝條件和產(chǎn)品收率①催化劑糊相加氫：拜爾赤泥（煉鋁工業(yè)的廢棄物含F(xiàn)e2O3）、硫酸亞鐵和硫化鈉。氣相加氫：白土為載體的硫化鎢。②溫度和壓力熱交換器：煤糊預(yù)熱至300~350℃；預(yù)熱器：比預(yù)定反應(yīng)溫度低20~60℃；反應(yīng)器：

470℃左右；熱分離器：將沸點(diǎn)325℃以下的油和氣體與沸點(diǎn)325℃以上的油和不揮發(fā)的殘?jiān)珠_(kāi)，反應(yīng)系統(tǒng)壓力大多為70MP；③固液分離離心過(guò)濾機(jī)分離：從熱分離器底部流出的淤漿在140~160℃溫度下直接進(jìn)入離心過(guò)濾機(jī)分離。淤漿太稠加油稀釋；回收濾餅中的油採(cǎi)用幹餾：兩種幹餾爐：（褐煤殘?jiān)鼟?cǎi)用螺旋式爐；煙煤殘?jiān)鼟?cǎi)用裝有鋼球或瓷球的回轉(zhuǎn)爐。）

④產(chǎn)品收率2.德國(guó)直接液化新工藝（NewIG）

德國(guó)魯爾煤礦公司和威巴石油公司合作，把戰(zhàn)前的IG老工藝發(fā)展為IG新工藝，在1981年在德國(guó)Bottrop建立了200噸/日工業(yè)試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)於1987年結(jié)束，共用煤16萬(wàn)噸。

IG新工藝簡(jiǎn)化流程圖:

磨細(xì)的煤（<0.2mm）和鐵催化劑（2％）與過(guò)程自產(chǎn)油按1：1.2比例混合，加入氫氣後，在預(yù)熱器中加熱，在一臺(tái)大容積的加氫反應(yīng)器，於壓力30MPa和溫度485℃下進(jìn)行加氫裂化。反應(yīng)產(chǎn)物在熱分離器中分離為塔頂產(chǎn)物和塔底產(chǎn)物。塔底產(chǎn)物（包括所有固體物－即未轉(zhuǎn)化煤、灰和催化劑以及高沸點(diǎn)組分）進(jìn)入真空蒸餾塔。塔頂產(chǎn)物用作過(guò)程迴圈油，塔底殘?jiān)退偷率抗艢饣癄t氣化生產(chǎn)氫氣。

熱分離器的頂部產(chǎn)物進(jìn)一步在冷分離器分成氣體和液體，氣體經(jīng)氣體油洗滌塔油洗淨(jìng)化後返回液相加氫，而液體烴通過(guò)常壓蒸餾塔分為輕油（≤185℃）、中餾分油（185～325℃）和高沸點(diǎn)塔底產(chǎn)物。常壓塔的塔底產(chǎn)物作為混合油也在過(guò)程中迴圈。輕油與中餾分油可以進(jìn)一步精製為汽油、柴油和家庭用油。⑴新老工藝比較與老工藝比的改進(jìn)是：①液固分離用閃蒸塔不用離心過(guò)濾，採(cǎi)用閃蒸塔，生產(chǎn)能力大，效率高；②迴圈油不含固體，不含固體，還基本上排除了瀝青烯；③煤糊相加氫和油的加氫精製一體化使油收率增加，品質(zhì)提高；④淤漿泵送閃蒸塔底流出的淤漿有流動(dòng)性，可泵送送至德士古氣化爐，氣化制氫或供鍋爐燃燒。⑵原料煤和主要工藝條件高揮發(fā)分煙煤；主要工藝條件：原料煤：<0.2mm,水分<0.1，煤糊中煤∕迴圈油=1：1.2；反應(yīng)溫度：糊相475℃，氣相390~420℃；反應(yīng)壓力：30MP;比空速0.5~0.6t煤∕（m3*h）；氫氣∕煤或油：糊相4500m3∕t，氣相1000m3∕t;氣相加氫催化劑負(fù)荷：2.5t油∕(t催化劑*h)?！?．4美國(guó)煤加氫液化的中間試驗(yàn)溶劑精煉煤法（SRC）;氫煤法（H-Coal）；供氫溶劑法（EDS）；兩段液化法（ITSL）；1.溶劑精煉煤法（SRC）

本法屬加氫抽提液化工藝。⑴按加氫深度不同，它又分成SRC-Ⅰ和SRC-Ⅱ。SRC-Ⅰ以生產(chǎn)超低灰（0.16％）低硫（0.76％）固體精煉煤（發(fā)熱量38.7MJ/kg）為主，用作鍋爐燃料，也可作為煉焦配煤的粘合劑、生產(chǎn)碳素材料的原料或進(jìn)一步加氫裂化生產(chǎn)液體燃料。反應(yīng)器中的操作條件是：停留時(shí)間40min；出口溫度450℃；壓力10～13MPa。

SRC-Ⅰ法將濾液進(jìn)行真空閃蒸分出重質(zhì)油，殘留物即為產(chǎn)品──溶劑精煉煤(SRC);SRC-Ⅰ工藝流程：⑵SRC-Ⅱ以生產(chǎn)液體燃料為主，煤漿停留時(shí)間1小時(shí)。

SRC-Ⅱ的不同點(diǎn)

SRC-Ⅱ法則將濾液直接作為迴圈溶劑。固液分離採(cǎi)用過(guò)濾,設(shè)備龐大,速度慢。近年試驗(yàn)採(cǎi)用超臨界流體萃取脫灰法，操作條件：壓力10～14MPa、溫度450～480℃。以煙煤為原料,SRC-Ⅰ法可得約60％溶劑精煉煤，尚有少量餾分油。SRC-Ⅱ法可得10.4％氣態(tài)烴、2.7％石腦油及24.1%中質(zhì)餾分油和重質(zhì)油。

2.氫-煤（H-Coal）法

此法是美國(guó)碳?xì)浠衔镅芯抗荆℉RI）開(kāi)發(fā)的，它是由石油重油催化加氫的H-oil法演變而來(lái)，已完成煤處理量200～600t/d的中間試驗(yàn)。幹煤粉碎到40目以下與自產(chǎn)油（按油煤比1.5～2）混合製成煤漿，煤漿與氫氣混合後經(jīng)預(yù)熱進(jìn)入流化床反應(yīng)器。床內(nèi)裝有顆粒狀Co-Mo/Al2O3催化劑，反應(yīng)溫度450℃，壓力16～19MPa。反應(yīng)器底部設(shè)有高溫油迴圈泵，使迴圈油向上流動(dòng)以保證催化劑處?kù)读骰癄顟B(tài)。由於催化劑的密度比煤高，催化劑可保留在反應(yīng)器內(nèi)，而未反應(yīng)的煤粉隨液體從反應(yīng)器排出。反應(yīng)產(chǎn)物的分離與IGNew相近。用此法合成原油時(shí)，煤轉(zhuǎn)化率94.8％，氫耗4.9％，制燃料油時(shí)分別為93.2％和3.2％。

氫-煤（H-Coal）法工藝流程：3.供氫溶劑法（ExxonDonorSolvent，EDS）

本法借助于供氫溶劑的作用，在一定的溫度和壓力下使煤加氫液化。其特點(diǎn)是把一部分循環(huán)溶劑，在一個(gè)獨(dú)立的固定床反應(yīng)器中，用高活性催化劑預(yù)先加氫為供氫溶劑。本技術(shù)由埃克森公司開(kāi)發(fā)，并于1985年完成250t/d的大型中試。煙煤、次煙煤和褐煤的液化油產(chǎn)率分別為55～60％，44～50％和47％。

供氫溶劑法（EDS）工藝流程：§7．5煤直接液化技術(shù)開(kāi)發(fā)中的若干重要問(wèn)題1．煤加氫液化的影響因素

⑴氫耗量氫耗量的大小與煤的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品分佈密切相關(guān)。氫耗量低時(shí)，煤的轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品主要是瀝青，各種油的產(chǎn)率隨氫耗量增加而增加，同時(shí)氣體的產(chǎn)率也有所增加。

因工藝、原料煤和產(chǎn)品的不同，氫耗也不同。一般產(chǎn)品重時(shí)氫耗低。氫耗大多在5％左右?？梢宰⒁獾剑苯右夯牡臍溆?0％～70％轉(zhuǎn)入C1～C3氣體烴，另外25％～40％用於脫雜原子，而轉(zhuǎn)入產(chǎn)品油中的氫是不多的。脫雜原子和轉(zhuǎn)入產(chǎn)品油中的氫是過(guò)程必須的，對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì)有利，故降低氫耗的潛力要放在氣態(tài)烴上。要降低氣態(tài)烴的產(chǎn)率，措施有：①縮短糊相加氫的反應(yīng)時(shí)間，例如SRC-I工藝中，若停留時(shí)間從40min縮短到4min，氣體產(chǎn)率由8.2％降為1.3％，氫耗量從2.9％降為1.6％；②適當(dāng)降低煤的轉(zhuǎn)化率，例如轉(zhuǎn)化率達(dá)80％後，再提高不僅費(fèi)時(shí)而且耗氫多；③選用高活性催化劑；④採(cǎi)用後文介紹的分段加氫法。

⑵液固分離

液化反應(yīng)後總有固體殘?jiān)òㄔ夯曳?，未轉(zhuǎn)化的煤和外加催化劑），因此需要液固分離，早期的工藝採(cǎi)用過(guò)濾法，現(xiàn)在廣泛採(cǎi)用真空閃蒸方法，前述四種液化工藝都採(cǎi)用此法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)化，處理量劇增，蒸餾油用作迴圈油，煤漿粘度降低。缺點(diǎn)是收率有所降低。

另外還有二種液固分離方法。一是反溶劑法（anti-solvent），它是指採(cǎi)用對(duì)前瀝青烯和瀝青烯等重質(zhì)組分溶解度很小的有機(jī)溶劑，把它們加到待分離的料漿中時(shí)，能促使固體粒子析出和凝聚，顆粒變大，利於分離。常用含苯類的溶劑油，它和料漿的混合比為0.3～0.4：1，固體沉降速度提高十倍以上，用此法可使SRC的灰分降到0.1％左右。另一種是臨界溶劑脫灰，它利用超臨界抽提原理，使料漿中可溶物溶於溶劑而留下不溶的殘煤和礦物質(zhì)，常採(cǎi)用的溶劑是含苯、甲苯和二甲苯的溶劑油。

液固分離出來(lái)的殘?jiān)荚厦旱?0％左右，處理方法有幹餾、鍋爐燃燒以及氣化等，其中氣化制氫是最方便的利用方法。

⑶迴圈油

煤直接液化中溶劑的作用有：①供氫與傳遞氫；②溶劑提抽作用，例如煤焦油餾分和煤液化油對(duì)煤有較好的溶解能力；③對(duì)氫的溶解作用，一般氫的溶解度隨溶劑氫含量增加而提高，且隨溫度升高而增加。至今所採(cǎi)用的液化工藝，都採(cǎi)用蒸餾油為迴圈油。

⑷催化劑

有兩類，一類是鐵系統(tǒng)催化劑，如含氧化鐵的礦物，鐵鹽及煤中硫鐵礦等，使用時(shí)要求系統(tǒng)中有硫，否則活性不高，鐵系催化劑用於煤的糊相加氫，反應(yīng)後不回收。另一類是石油工業(yè)中常用的工業(yè)加氫催化劑，其活性成分是NiO、MoO3、CoO、WO3等，以Al2O3為載體。使用前要預(yù)硫化，也要求氣相中有足夠的H2S存在。這類催化劑活性明顯高於鐵催化劑，但價(jià)格較貴，需反復(fù)使用，不適合用於糊相加氫。

⑸原料煤

用於液化的煤應(yīng)符合以下條件：①高揮發(fā)分年青煙煤和硬質(zhì)褐煤，碳含量約在77～82％之間；②煤中惰性組分<15％；③灰分<10％；④硫含量要高，即需用高硫煤。

⑹反應(yīng)溫度與壓力

各工藝採(cǎi)用的溫度大致相同，大多為450℃，也有485℃。反應(yīng)溫度高有利於瀝青烯向油的轉(zhuǎn)化，但溫度高會(huì)引起結(jié)焦和產(chǎn)生更多的氣體。

氫在煤漿中的溶解度隨壓力增加而增加，由於煤液化溫度較高，採(cǎi)用較高的壓力才有足夠的氫分壓，一般壓力控制在20MPa以下是完全可行的。

§7．6煤直接液化新技術(shù)的開(kāi)發(fā)1．煤直接液化新技術(shù)的開(kāi)發(fā)

為了進(jìn)一步提高煤液化工藝的技術(shù)水準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)能力，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了新技術(shù)開(kāi)發(fā)，並取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。

⑴超臨界溶劑抽提（SupercriticalSolventExtractionProcess，SCE）

對(duì)煤進(jìn)行溶劑抽提時(shí)，溶劑密度越高對(duì)煤的溶解度越大，但因粘度高，液固分離困難，當(dāng)溶劑處于氣態(tài)時(shí)，粘度小密度也小，對(duì)溶解不利，當(dāng)處于超臨界狀態(tài)下，溶劑兼有液體的高密度和氣體的低粘度的特點(diǎn)。抽提溫度一般在410℃左右，不超過(guò)440℃，壓力一般10MPa，不超過(guò)20MPa。

用于超臨界抽提的溶劑應(yīng)對(duì)煤有較好的溶解能力，故可從苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等溶劑中選取，其中三甲苯的臨界溫度（364℃）與使用溫度差最小，密度最高，但考慮到廉價(jià)易得，一般還是用甲苯。

抽提過(guò)程是在一個(gè)萃取塔內(nèi)逆流萃取的，煤的停留時(shí)間不少於30min，而氣體停留時(shí)間盡可能短，應(yīng)小於2min，使萃取物迅速離開(kāi)高溫區(qū)。超臨界甲苯流體形成的溶液經(jīng)閃蒸分離，塔底得到煤的萃取物（分子量約300左右）?；厥占妆睫捜κ褂谩Ｃ狠腿?jiān)鼮槎嗫滋?，可用於氣化或燃燒?/p>

腐泥煤與褐煤是比較合適的原料煤，油產(chǎn)率為30％～50％。⑵煤二段液化法（Integratedtwo-stageliquifactionprocess，ITSL）

在煤液化反應(yīng)歷程的討論中已知，液化過(guò)程實(shí)質(zhì)分成兩個(gè)階段

①熱解抽提，煤轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物前瀝青烯和瀝青烯；

②中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成可蒸餾的油。這兩個(gè)階段的反應(yīng)性質(zhì)明顯不同，前者速度快，耗氫少，催化劑的影響小，而後者則相反。在以前介紹的一段法工藝中都讓這二個(gè)階段放在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，工藝雖簡(jiǎn)單，但不能兼顧兩個(gè)階段的優(yōu)化條件。於是提出了兩段液化的設(shè)想，即先進(jìn)行熱解抽提，然後脫灰，再對(duì)初級(jí)液化產(chǎn)物加氫得到蒸餾油。兩段法的原則流程示於圖6-3-06。第一段熱解抽提條件與SRC-Ⅰ基本相同。脫灰可採(cǎi)用反溶劑法或臨界溶劑抽提法。第二段催化加氫可用H-Coal法中的流化床反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器。

兩段法有好幾種類型，例如美國(guó)Lummus公司開(kāi)發(fā)的Lu-ITSL過(guò)程，它由短接觸時(shí)間溶劑熱溶解，反溶劑脫灰和精煉三步組成。美國(guó)HRI公司開(kāi)發(fā)了催化兩段液化工藝（CTSL），流程除了增加了一個(gè)反應(yīng)器，還採(cǎi)用了臨界溶劑脫灰工藝，試驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)化率提高，液化油產(chǎn)率由H-Coal法的53％提高到63％。德國(guó)在IG工藝基礎(chǔ)上也進(jìn)行了兩段液化的研究，提出了IGOR工藝，，在高溫分離器和低溫分離器之間，增加了一個(gè)固定床加氫反應(yīng)器，把一段加氫液化和二段液化油加氫組合在一起，使液化油產(chǎn)率增加了10％左右。

⑶煤-渣油共煉法（Coprocessing）

所指的渣油是原油的常壓渣油和減壓渣油。煤和渣油共煉是以渣油作為煤加氫的制漿油，制成的煤漿在高溫高壓下裂解和加氫，使煤和渣油同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化的工藝。原油加工時(shí)，減壓渣油量占原油的30％～40％，數(shù)量相當(dāng)大，也需尋求新的利用途徑。進(jìn)行煤-渣油共煉的主要有美國(guó)烴類研究公司(HRI)的催化兩段法，加拿大的Canmet法以及德國(guó)的Pyrosol法。聯(lián)合加工的工藝流程與煤直接液化法基本相同，主要區(qū)別是沒(méi)有迴圈油。把粉煤和渣油製成煤漿（煤濃度30～40％）一次通過(guò)加氫反應(yīng)器，反應(yīng)溫度420～450℃，壓力15～20MPa。HRI法使用Ni-Mo及Co-Mo催化劑，Canmet和Pyrosol都使用鐵催化劑。表6-3-04列出了HRI的煤-油共煉的典型數(shù)據(jù)，可見(jiàn)煤和渣油都發(fā)生了變化。

HRI兩段煤-油共煉性能煤油共煉的特點(diǎn)是：①裝置處理能力提高。因?yàn)槊汉驮投际羌庸?duì)象，總加工能力可提高一倍以上，油產(chǎn)量可增加2～3倍；②煤和渣油的協(xié)同效應(yīng)、在反應(yīng)過(guò)程中渣油起供氫溶劑作用，煤及煤中礦物質(zhì)具有促進(jìn)渣油的轉(zhuǎn)化、防止渣油結(jié)焦和吸附渣油中鎳釩重金屬等作用。由於這種協(xié)同作用，共煉比煤或渣油單獨(dú)加工時(shí)油收率高，可以處理劣質(zhì)油，工藝過(guò)程比煤液化工藝簡(jiǎn)單；③與液化油相比，共煉的餾分油比重較低，H/C比高，易於精煉提質(zhì)；④氫的利用率高，因?yàn)槊阂夯に囍校簧贇湎撵掇捜τ图託?。而共煉時(shí)由於渣油本身的H/C比高（H/C=1.7），所以加工時(shí)以熱裂解反應(yīng)為主，

消耗的氫少，甚至還有氫多餘，例如共煉時(shí)生成油與消耗氫的重量比約為15，而煤直接液化的這一比值只有7；⑤對(duì)煤性質(zhì)要求放寬，因?yàn)槊涸诿簼{中只占30～40％；⑥成本大幅度下降，工廠總投資只是煤兩段催化液化的67.5％，氫-油工藝的1.4倍，共煉時(shí)產(chǎn)品油成本只有直接液化產(chǎn)品油成本的50％～70％，而煤油共煉由於用低價(jià)煤代替了一部分渣油，所以生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)只有H-Oil工廠的86.5％。

煤直接液化的發(fā)展前景涉及到眾多問(wèn)題，如本身的工藝技術(shù)水準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，在很大程度上取決於石油的供應(yīng)形勢(shì)和價(jià)格。國(guó)外曾對(duì)日產(chǎn)十萬(wàn)桶粗餾分油的兩段催化液化（CTSL），煤油共煉（HRI·Cop）和石油渣油深加工的H-Oil法三種工藝建廠進(jìn)行評(píng)價(jià)，三種工藝的粗餾分油折算成原油價(jià)格，分別相當(dāng)於32.9美元/桶，28.24美元/桶和26.27美元/桶。所以當(dāng)油價(jià)上升到高於30美元/桶時(shí)，HRI煤油共煉工藝將有經(jīng)濟(jì)上建廠條件?？磥?lái)煤油共煉技術(shù)將是未來(lái)首選的煤直接液化技術(shù)。中國(guó)有豐富的煤炭資源，特別在某些地區(qū)，交通困難，而煤資源豐富，發(fā)展煤液化並非遙遠(yuǎn)的事，我們必須從國(guó)情出發(fā)，為煤液化的工業(yè)化作好必要的準(zhǔn)備。§7．7煤直接液化的發(fā)展前景煤直接液化技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及前景

煤直接液化是潔淨(jìng)煤技術(shù)之一，作為生產(chǎn)石油替代品的有效技術(shù)，對(duì)解決我國(guó)石油資源短缺、平衡能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全及國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重大戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。

煤直接液化是在高溫高壓下，借助於供氫溶劑和催化劑，使氫元素進(jìn)入煤及其衍生物的分子結(jié)構(gòu)，從而將煤轉(zhuǎn)化為液體運(yùn)輸燃料或化工原料。通過(guò)煤直接液化，不僅可以生產(chǎn)汽油、柴油、液化石油氣、噴氣燃料油，還可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯混合物）及生產(chǎn)乙烯、丙烯等重要烯烴的原料。在煤直接液化過(guò)程，煤中99％的硫以硫磺的形式得以回收，因此是1種先進(jìn)的潔淨(jìng)煤利用技術(shù)。

一、開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及進(jìn)展

1.與間接液化技術(shù)比較

煤的間接液化同直接液化是兩條完全不同的技術(shù)路線。間接液化是先將煤氣化生成合成氣（CO＋H2），再由合成氣直接或通過(guò)甲醇合成液體燃料烴的技術(shù)。間接液化對(duì)原料煤要求不高，可利用高灰分劣質(zhì)煤；工藝成熟性和技術(shù)可靠性相對(duì)較高，南非已有近50年的長(zhǎng)期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；產(chǎn)品後加工比較簡(jiǎn)單，但熱效率低於直接液化；原來(lái)的費(fèi)－托合成反應(yīng)選擇性較差，其後開(kāi)發(fā)的Mobi1甲醇轉(zhuǎn)化法和改良費(fèi)─托合成等技術(shù)基本解決了該問(wèn)題；所得汽油辛烷值低，而柴油十六烷值高，直接液化法正好相反。

我國(guó)巳完成煤直接液化技術(shù)基礎(chǔ)性研究，為進(jìn)一步工藝放大和工業(yè)化生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展

20世紀(jì)30年代第一代煤炭直接液化技術(shù)——直接加氫煤液化工藝已在德國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時(shí)的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度470℃，反應(yīng)壓力70MPa。

1973年的世界石油危機(jī)，使煤直接液化新工藝的研究開(kāi)發(fā)重新得到重視。大部分的研究工作重點(diǎn)放在緩和反應(yīng)條件，即降低反應(yīng)壓力，從而達(dá)到降低煤液化油的生產(chǎn)成本的目的。隨著催化劑、供氫溶劑及其重質(zhì)化和固液分離技術(shù)的發(fā)展，相繼開(kāi)發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝，如美國(guó)的氫-煤法（H－Coa1）、溶劑精煉煤法（SRC—I、SRC－Ⅱ）、供氫溶劑法（EDS）及西德開(kāi)發(fā)的德國(guó)新工藝。這些工藝均已完成大型中試，技術(shù)上具備建廠條件，但由於在經(jīng)濟(jì)上建設(shè)投資大，煤液化油生產(chǎn)成本高，目前尚未工業(yè)化。

第二代煤直接液化工藝普遍缺點(diǎn)是：因反應(yīng)選擇性欠佳，氣態(tài)烴多，耗氫高，故成本高；固液分離技術(shù)雖有所改進(jìn)，但尚未根本解決；催化劑不理想，鐵催化劑活性不夠好，鑽─鉬催化劑成本高等。

為進(jìn)一步改進(jìn)和完善煤直接液化技術(shù)，降低液化油成本，改善工藝經(jīng)濟(jì)性，世界幾大工業(yè)國(guó)正在繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)第三代煤直接液化新工藝。這些新液化工藝具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價(jià)相對(duì)低廉的特點(diǎn)。目前沒(méi)有建煤直接液化工廠的主要原因被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)因素，而不是技術(shù)因素。

二、幾種先進(jìn)工藝

目前世界上具有代表性的最先進(jìn)的幾種煤直接液化工藝是：德國(guó)IGOR（IntegratedGross0i1Refine）和美國(guó)碳?xì)浠衔镅芯抗荆℉TI）的兩段催化液化工藝等。

1.德國(guó)IGOR工藝

20世紀(jì)90年代初德國(guó)礦冶科研和測(cè)試技術(shù)有限公司（DMT）改進(jìn)了原德國(guó)新工藝，形成了更先進(jìn)的IGOR工藝。IGOR工藝技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)試驗(yàn)是在0.2t／dPDU和200t/d中試裝置上進(jìn)行的，反應(yīng)壓力30MPa，原料煤為魯爾地區(qū)高揮發(fā)分煙煤。煤轉(zhuǎn)化過(guò)程用赤泥作催化劑，固定床加氫精製反應(yīng)器中使用商業(yè)催化劑Ni─MO－A12o3。

IGOR工藝是把迴圈溶劑加氫和液化油提質(zhì)加工與煤的直接液化串聯(lián)在1套高壓系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)這樣的改進(jìn)，總的液化廠投資可節(jié)約20％左右；IGOR工藝具有最大的煤處理能力（其他煤直接液化反應(yīng)器的空速為0.24－0.36tm3·h，而IGOR工藝的煤液化反應(yīng)器的空速為5t／m3·h；IGOR煤液化工藝產(chǎn)出的煤液化油中的N和S含量已降到10-5數(shù)量級(jí)，煤液化油不僅收率高，而且品質(zhì)好；減少了工藝過(guò)程和裝置、迴圈油量、氣體烴的生成和廢水處理量。

2.催化兩段工藝

美國(guó)HTI公司早在20世紀(jì)60年代初就在石油渣油加氫裂解工藝（氫─油法）基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一段沸騰床催化加氫液化煤的氫─煤法工藝，並設(shè)計(jì)出5000t/d煤液化工廠。1980年以來(lái)，HTI公司集中力量研究改善煤直接液化工藝的經(jīng)濟(jì)性，1983年開(kāi)發(fā)出一段煤熱熔解，二段催化加氫的二段液化工藝技術(shù)；使反應(yīng)性質(zhì)不同的熱熔解和催化加氫裂化反應(yīng)，在不同反應(yīng)器和工藝條件下進(jìn)行；後來(lái)的進(jìn)一步研究又發(fā)現(xiàn)，煤熱熔解過(guò)程同時(shí)進(jìn)行適度加氫，優(yōu)於熱熔解和加氫的順序過(guò)程，在1985年又開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的催化兩段液化工藝。其後，在美國(guó)能源部資助下，HTI公司又對(duì)催化兩段液化工藝進(jìn)行了廣泛研究和改進(jìn)，從輕質(zhì)油迴圈改成重質(zhì)油迴圈，煤直接液化的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性取得明顯進(jìn)步和改善。1988年，HTI公司根據(jù)該工藝在2t/dPDU裝置上液化試驗(yàn)結(jié)果及氫─煤中試裝置和商業(yè)性工廠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，作出催化兩段液化工藝技術(shù)，建設(shè)煤液化工廠的初步設(shè)計(jì)。

HTI的催化兩段液化工藝主要技術(shù)特點(diǎn)：煤液化的第一段和第二段都是裝有高活性加氫和加氫裂解催化劑（Ni、MO或CO、MO）的沸騰床反應(yīng)器，兩個(gè)反應(yīng)器既分開(kāi)又緊密相連，可以使加氫裂解和催化加氫反應(yīng)在各自的最佳條件下進(jìn)行。液化產(chǎn)物先用氫淬冷，重質(zhì)油回收作溶劑，排出的固體物主要組成是未反應(yīng)煤和灰渣。同氫─煤工藝相比較，C4402℃餾分油增加53％，液化It無(wú)水無(wú)灰煤（daf）生成餾分油從3.3桶提高到5.0桶；C1－C3氣體烴產(chǎn)率從11.3％降到8.6％，氫利用率從8.4％提高到10.7％；油品品質(zhì)提高，氮、硫雜原子減少50％，從而使煤液化經(jīng)濟(jì)性明顯改善，液化油成本降低了17％。

另外，還有日本NFDOL工藝，美國(guó)煤油共煉工藝COP（Coa10i1CoProcessing）等。

3、國(guó)內(nèi)研究狀況

我國(guó)自1980年重新開(kāi)展煤直接液化技術(shù)研究，其目的是由煤生產(chǎn)汽油、柴油等運(yùn)輸燃料及芳烴等化工原料，主要由煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所承擔(dān)。經(jīng)過(guò)近20年的努力，已建成具有先進(jìn)水準(zhǔn)的煤直接液化、油品提質(zhì)加工和分析檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室；通過(guò)對(duì)我國(guó)上百個(gè)煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗(yàn)，選出了15種適合於液化的煤，液化油收率可達(dá)50％以上，並對(duì)4個(gè)煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究；開(kāi)發(fā)了高活性的煤直接液化催化劑；利用國(guó)產(chǎn)加氫催化劑，進(jìn)行了煤液化油的提質(zhì)加工研究，經(jīng)加氫精製、加氫裂化和重整等工藝的組合，成功地將煤液化油加工成合格的汽油、柴油和航空油。

雲(yún)南先鋒褐煤1997年6月在德國(guó)DMI公司的IGOR工藝200kg／dPDU裝置上進(jìn)行了煤直接液化試驗(yàn)，結(jié)果表明，先鋒褐煤是適宜IGOR煤液化工藝的煤種，得到的油收率為53％，油品中氮和硫的含量分別為2mg／kg和17mg／kg。煤液化油經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單蒸餾可得合格的0#柴油，經(jīng)過(guò)重整可得到合格的90#無(wú)鉛汽油。

1997年3月，煤炭科學(xué)研究總院與德國(guó)RUR和DMT公司正式鑒定了關(guān)於雲(yún)南先鋒煤液化廠可行件研究專案的協(xié)議，原化工部第二設(shè)計(jì)院參加了部分工作。在中德雙方共同努力下，1999年4月完成廠雲(yún)南煤液化廠可行性研究報(bào)告。

擬建的雲(yún)南先鋒煤液化廠規(guī)模為年處理（液化）褐煤257萬(wàn)t，氣化制氫（合發(fā)電17萬(wàn)kw）用原煤253萬(wàn)t，合計(jì)用原煤510萬(wàn)t；液化廠建成後，年產(chǎn)汽油35.34萬(wàn)t，柴油53.04萬(wàn)上，液化石油氣6.75萬(wàn)t，氨3.90萬(wàn)t，硫磺2.53萬(wàn)t，苯0.88萬(wàn)t。

此外，中美還進(jìn)行了關(guān)於神華煤液化的可行性研究。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司就神華煤液化合作事宜也與日本新能源開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）進(jìn)行了磋商並達(dá)成協(xié)議。

綜上所述，德國(guó)IGOR工藝、美國(guó)兩段催化液化工藝、美國(guó)煤油共煉工藝、日本NEDOL等先進(jìn)的煤直接液化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面取得了較大進(jìn)展。煤炭直接液化技術(shù)發(fā)展方向是降低反應(yīng)壓力，提高煤液化油產(chǎn)率和品質(zhì)，減少氫效以進(jìn)一步改善其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)各種運(yùn)輸燃料油。在我國(guó)作為能源安全的對(duì)應(yīng)手段，用資源豐富的煤炭通過(guò)直接液化的方法生產(chǎn)液體燃料，不但技術(shù)上可行，而且也有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

煤的成焦過(guò)程1.成焦過(guò)程

<350℃:煤乾燥預(yù)熱階段350～480℃:膠質(zhì)體形成階段480～650℃:半焦形成階段650～950℃:焦炭形成階段煤乾燥預(yù)熱膠質(zhì)體半焦焦炭氣態(tài)產(chǎn)物～120℃煤的水分脫出200℃釋放空隙中的氣體（CH4、CO2、CO、N2）350℃煤熱解、軟化膨脹形成膠質(zhì)體、480℃膠質(zhì)體分解、收縮、固化形成半焦650℃半焦分解、開(kāi)始向焦炭轉(zhuǎn)化950℃焦炭成熟半焦成品焦碳焦油2．煤的黏結(jié)和半焦收縮⑴．粘結(jié)性：①粘結(jié)性：

幹餾時(shí)黏結(jié)本身與惰性物的能力，指煉焦時(shí)形成熔融焦炭的能力（經(jīng)過(guò)膠質(zhì)體生成塊狀半焦的能力）。

②黏結(jié)性與結(jié)焦性關(guān)係黏結(jié)性好是結(jié)焦性好的前提及必要條件。（結(jié)焦性好的煤其黏結(jié)性一定好）名詞：膠質(zhì)體：煤幹餾在350～480℃時(shí)，煤粒表面上出現(xiàn)含有氣泡的液相膜，此時(shí)液相膜開(kāi)始有些軟化，許多煤粒的液相膜匯合在一起，形成氣、液、固三相一體的粘稠混合物。③提高黏結(jié)性⑵半焦收縮①半焦收縮：

半焦不穩(wěn)定部分受熱裂解，生成氣態(tài)產(chǎn)物；殘留部分不斷締合增炭，產(chǎn)生體積收縮②氣孔焦炭是孔狀體，氣孔率低，氣孔小，氣孔壁厚和氣孔壁強(qiáng)度高，則焦炭強(qiáng)度高。惰性成分細(xì)碎黏結(jié)形成分不宜過(guò)細(xì)控制粒度堆積密↑提高膨脹壓力增大加熱速度③裂紋收縮應(yīng)力→裂紋（裂成焦塊，裂紋多則焦炭細(xì)）3.焦?fàn)t煤料中熱流動(dòng)態(tài)⑴供熱兩側(cè)爐牆供熱（靠近爐牆煤料溫度先升高，溫度速度快；遠(yuǎn)離爐牆的溫度後升高，升高速度慢）⑵不同部位煤料溫度隨加熱時(shí)間變化（圖3-2）.①爐牆溫度加入煤時(shí)，爐牆溫度迅速下降②靠近爐牆煤料溫度③炭化室中心溫度加煤後8小時(shí)方由100℃升高（才脫完水分）⑶不同部位煤料的升溫速度煤料升溫線（圖3-3）

①100～350℃爐牆附近8.0℃/min

中心部位1.5℃/min②升溫速度不同，溫度梯度不同因而收縮梯度不同，升溫速度大的裂紋多，焦塊小。⑷炭化室內(nèi)不同部分煤料同一時(shí)間內(nèi)的情況（圖3-4）.①當(dāng)裝煤後加熱約8小時(shí)，水分蒸發(fā)完了時(shí)，中心面溫度上升。②當(dāng)加熱14至15小時(shí)，炭化室內(nèi)部溫度都接近1000℃，焦炭成熟。4.炭化室內(nèi)成焦特徵⑴炭化室內(nèi)同時(shí)進(jìn)行著不同成焦階段①裝煤約8小時(shí)期間，炭化室同時(shí)存在著濕煤層、幹煤層、膠質(zhì)體層、半焦層和焦炭層。②兩膠質(zhì)體層在裝煤後11小時(shí)左右在中心匯合。③裝煤後15小時(shí)左右，焦炭成熟。⑵膨脹壓力過(guò)大時(shí)可危及爐牆（最大膨脹壓力出現(xiàn)在兩膠質(zhì)體中心匯合時(shí)）。⑶裂紋靠近爐牆的焦炭裂紋多，有焦花之稱。⑷焦縫成熟焦餅中心面上有一條縫稱焦縫，上下直通。5.氣體析出途徑⑴裏行氣（10%左右）①形成與兩膠質(zhì)體之間，不可能橫穿過(guò)膠質(zhì)體，只能上行進(jìn)入爐頂空間，這部分氣體稱為裏行氣。②沒(méi)有經(jīng)歷二次解熱作用；含大量水蒸氣，含煤一次熱解產(chǎn)物（主要CH4及其同系物，還有H2、CO2、CO及不飽和烴等）⑵外行氣（90%左右）①產(chǎn)生膠質(zhì)體外側(cè)（由於膠質(zhì)體固化和半焦熱解產(chǎn)生大量氣態(tài)產(chǎn)物）沿焦餅裂縫及爐牆與焦餅間隙進(jìn)入爐頂空間，此部分氣體稱外行氣。②經(jīng)過(guò)高溫區(qū)，經(jīng)二次熱解作用，二次熱解產(chǎn)物（主要H2，及少量CH4）。◆炭化室內(nèi)成焦過(guò)程如圖所示。⑶氣體中的化學(xué)產(chǎn)品①原料煤性質(zhì)對(duì)化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響較大。揮發(fā)分高，煤氣和粗苯產(chǎn)率都高。②溫度對(duì)化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率影響較大（爐牆溫度、焦餅溫度）。

配煤和焦炭品質(zhì)1.配煤的目的和意義⑴配煤：就是將兩種以上的單種煤料，按適當(dāng)比例均勻配合，以求制得各種用途所要求的焦炭品質(zhì)。⑵焦煤煉焦的缺點(diǎn)（單種煤煉焦）焦煤儲(chǔ)量不足推焦困難，容易損壞爐牆焦煤揮發(fā)分少，煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率小⑶合理配煤的優(yōu)勢(shì)提高焦炭品質(zhì)擴(kuò)大煉焦煤源，合理利用煤炭資源增加煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率等2.煉焦用煤氣煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）、瘦煤（SM）及中間過(guò)渡性牌號(hào)煤。⑴氣煤揮發(fā)性最大，黏結(jié)性差煉焦產(chǎn)品特點(diǎn)：焦炭碎、強(qiáng)度低、推焦易；可得較多化學(xué)產(chǎn)品⑵肥煤揮發(fā)份較高，灰分高，黏結(jié)性最好但結(jié)焦性差。煉焦產(chǎn)品特點(diǎn)：焦炭碎、強(qiáng)度低、推焦難；可提高化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)率。⑶焦煤揮發(fā)分適中（＜肥煤），黏結(jié)性高，灰分高煉焦產(chǎn)品特點(diǎn)：焦炭塊大，強(qiáng)度高，推焦困難⑷瘦煤揮發(fā)分低，黏結(jié)性差煉焦產(chǎn)品特點(diǎn)：焦炭塊大，抗碎強(qiáng)度高，耐磨性差（易成焦粉）；化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)率低。×⑸貧煤沒(méi)有黏結(jié)性，不結(jié)焦，不能單獨(dú)煉焦；配煤中可起瘦化劑的作用。3.配煤的工藝指標(biāo)⑴配煤的工業(yè)分析①水分（一般＜10%，焦化廠8%~10%）水分高的不利影響：焦?fàn)t升溫慢，延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，影響爐體壽命；影響裝爐煤堆密度ρ（圖3-7隨水分↑ρ↓）水分過(guò)低的不利影響：破碎和裝煤時(shí)造成煤塵飛揚(yáng)惡化操作條件，使焦油中游離碳增加。②灰分（配煤灰分＜12%，焦炭灰分＜15%）灰分的害處(配煤的灰分全部轉(zhuǎn)入焦炭)a:灰分是惰性物質(zhì)，灰分高則黏結(jié)性降低；灰分顆粒成為裂紋中心，配煤灰分高則焦炭強(qiáng)度降低。b:煉鐵用焦耗量高，高爐生產(chǎn)能力降低。③揮發(fā)分（中國(guó)生產(chǎn)配煤揮發(fā)分Vdaf一般25%~32%）a:揮發(fā)分高，化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率高，煤氣產(chǎn)率高。b:揮發(fā)分過(guò)高焦炭平均粒度小，抗碎強(qiáng)度低。c:揮發(fā)分過(guò)低煤的黏結(jié)性差，耐磨強(qiáng)度降低，可導(dǎo)致推焦困難。4.焦炭的用途⑴高爐煉鐵（供熱燃料、還原劑、疏鬆骨架）要求：冶金焦反應(yīng)率要小(C+CO2反應(yīng)降低焦炭強(qiáng)度)、一定的塊度、強(qiáng)度⑵鑄造用焦（熔化爐料：其作用是熔化爐料並使鐵水過(guò)熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。）要求：鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗衝擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。⑶氣化用焦要求：反應(yīng)能力要高化工氣化用焦，對(duì)強(qiáng)度要求不嚴(yán)，但要求反應(yīng)性好，灰熔點(diǎn)較高；⑷電石焦對(duì)焦炭的品質(zhì)要求不高,要求儘量提高固定碳含量。④硫分（配煤＜1.0%，一般焦炭＜1.0%~1.2%）硫分害處（配煤中有80%左右轉(zhuǎn)入焦炭）冶煉中焦炭中硫分轉(zhuǎn)入生鐵中，使生鐵呈熱脆性，加速鐵腐蝕。⑵黏結(jié)性和膨脹壓力①黏結(jié)性黏結(jié)性是結(jié)焦性的前提和必要條件。（黏結(jié)性的指標(biāo)：我國(guó)常用的是膠質(zhì)層最大厚度Y和粘結(jié)指數(shù)G）②膨脹壓力（安全膨脹壓力＜10~15KPa）其是黏結(jié)性煤的煉焦特徵，提高堆ρ能增大膨脹壓力。⑶粉碎度（＜3mm的占90%）黏結(jié)性好的成分和易碎的不細(xì)碎，反之細(xì)碎。（弱黏結(jié)性的應(yīng)細(xì)碎；強(qiáng)黏結(jié)性的應(yīng)粗碎；肥煤、焦煤易碎應(yīng)粗碎；氣煤硬度大難碎應(yīng)細(xì)碎）5.焦炭的品質(zhì)⑴物理性質(zhì)主要成分為碳,是具有一定強(qiáng)度、塊度的銀灰色固體，內(nèi)部有縱橫裂紋，沿焦炭縱橫裂紋分開(kāi)即為焦塊，焦塊內(nèi)含微裂紋，沿微裂紋分開(kāi)即為焦體，焦體由氣孔和氣孔壁（焦質(zhì)）。真密度：?jiǎn)挝惑w積焦質(zhì)的品質(zhì)。視密度（假密度）：?jiǎn)挝惑w積焦塊的品質(zhì)。堆密度：焦炭單位堆積體積的品質(zhì)。

氣孔率=（1-假密度/真密度）×100%＝＞P=（1-d0/d）×100%⑵化學(xué)成分①灰分(主要成分是SiO2和Al2O3)不利，灰分越低越好②硫分不利（硫易使生鐵鑄件脆裂）硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一，它使生鐵品質(zhì)降低。在煉鋼生鐵中硫含量大於0.07%即為廢品。

③揮發(fā)分鑒別焦炭成熟度的重要指標(biāo)。揮發(fā)分＞1.5%為生焦揮發(fā)分小於0.5—0.7%,則表示過(guò)火;一般成熟的冶金焦揮發(fā)分為1%左右。④水分（一般為2%～6%）水分要穩(wěn)定，否則引起爐溫波動(dòng)。⑤鹼性成分（K2O、Na2O）由於其催化和腐蝕作用，能嚴(yán)重降低焦炭強(qiáng)度。⑶機(jī)械強(qiáng)度①耐磨強(qiáng)度M10a:耐磨強(qiáng)度（M10↓、耐磨性↑）當(dāng)焦炭外表面承受的摩擦力超過(guò)氣孔壁強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生表面薄層分離的現(xiàn)象，形成碎末，焦炭抵抗這種破壞的能力稱為耐磨強(qiáng)度。b:轉(zhuǎn)鼓測(cè)定耐磨強(qiáng)度指標(biāo)M10

轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)：為了試驗(yàn)焦炭的耐磨性和抗碎性，通常採(cǎi)用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)。轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)就是模仿焦炭在高爐冶煉過(guò)程中的撞擊、擠壓、研磨，將一個(gè)十分複雜的受力情況加以簡(jiǎn)化的試驗(yàn)方法。在轉(zhuǎn)鼓中裝入大於60毫米的焦炭50千克，以每分鐘25轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)4分鐘

M10一般用焦炭在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)破壞到一定程度後，粒度＜10mm的碎焦品質(zhì)m1占式樣品質(zhì)m總的分?jǐn)?shù)來(lái)表示耐磨強(qiáng)度。<一般7%～11%>M10=(m1/m總)×100%②抗碎強(qiáng)度M40（M40↑、抗碎性↑）a:抗碎強(qiáng)度當(dāng)焦炭承受衝擊力時(shí)，焦炭沿裂紋或者缺陷處碎成小塊，焦炭抵抗這種破壞的能力稱為抗碎強(qiáng)度。b:轉(zhuǎn)鼓測(cè)定耐磨強(qiáng)度指標(biāo)M40

粒度＞40mm的塊焦品質(zhì)m2占式樣品質(zhì)m總的分?jǐn)?shù)來(lái)表示抗碎強(qiáng)度。<，一般70%～80%>M40=(m2/m總)×100%⑷焦碳的反應(yīng)性①反應(yīng)性大多數(shù)國(guó)家都用焦炭與二氧化碳間的反應(yīng)特性評(píng)定焦炭反應(yīng)性。

是指與CO2的碳溶反應(yīng)性表6-1-11高爐用焦炭強(qiáng)度轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指數(shù)（％）級(jí)別ⅠⅡⅢⅣM40≥80.0≥76.0≥72.0≥65.0M10<8.0<9.0<10.0<11.0②影響焦碳反應(yīng)性的三大因素a：原料煤性質(zhì)（煤種、煤巖相的組成、煤灰分等）b：煉焦工藝因素（焦餅中心溫度、結(jié)焦時(shí)間、煉焦方式等）c：高爐冶煉條件（溫度、時(shí)間等）③焦炭反應(yīng)性（CRI

%）的測(cè)定：國(guó)內(nèi)：CO2測(cè)定稱取一定品質(zhì)的焦炭試樣，置於反應(yīng)器中，在1100+5℃時(shí)與CO2反應(yīng)2h後，以焦炭品質(zhì)損失的百分?jǐn)?shù)表示焦炭反應(yīng)性（CRI）。

容積速率：

現(xiàn)代焦?fàn)t1.焦?fàn)t概述⑴焦?fàn)t主要部分構(gòu)成（三大室）①炭化室煤隔絕空氣幹鎦的地方，焦炭形成的場(chǎng)所。②燃燒室是煤氣燃燒的地方，煤氣與空氣在其中混合燃燒，產(chǎn)生的熱量傳給爐牆，間接加熱炭化室中煤料，對(duì)其進(jìn)行高溫幹餾。

③蓄熱室回收燃燒室廢氣的熱量來(lái)預(yù)熱空氣和貧煤氣的地方。⑵焦?fàn)t附加機(jī)械（四大車）①加煤車頂裝焦?fàn)t的裝煤車設(shè)在爐頂,其作用是從煤塔取出一定重量的煤料,通過(guò)炭化室頂部裝煤孔卸入炭化室內(nèi).②推焦車炭化室裝煤完畢後,煤落在室內(nèi)成錐形,由推焦機(jī)上的平煤桿將煤推平;打開(kāi),清掃與關(guān)閉機(jī)側(cè)的爐門;將成熟的焦炭從炭化室的機(jī)側(cè)推到焦側(cè)的導(dǎo)焦車上.③導(dǎo)焦車（攔焦車）攔著從炭化室推出來(lái)的焦炭落到熄焦車上,並打開(kāi),清掃與關(guān)閉焦側(cè)的爐門.

④熄焦車接受推出的赤熱焦炭,運(yùn)到熄焦塔內(nèi)(或運(yùn)到幹法熄焦裝置用惰性氣體將餘熱導(dǎo)走發(fā)電或補(bǔ)充管網(wǎng)的蒸汽),將赤熱焦炭熄滅,然後卸在涼焦臺(tái)上冷卻.

2.焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)⑴炭化室和燃燒室

兩側(cè)是燃燒室，炭化室與燃燒室依次相間，一牆之隔。頂部由3-4個(gè)加煤孔，並有1-2個(gè)導(dǎo)出幹餾煤氣的上升管，它的兩端為內(nèi)襯耐火材料的鑄鐵爐門。

★一般，炭化室寬0.4～0.5m、長(zhǎng)10～17m、高4～7.5m,頂部設(shè)有加煤孔和煤氣上升管(在機(jī)側(cè)或焦側(cè))，兩端用爐門封閉,炭化室機(jī)側(cè)窄焦側(cè)寬（有一定的錐度），炭化室頂部留有頂部空間以便導(dǎo)出粗煤氣。

★燃燒室由許多立火道構(gòu)成,燃燒室比炭化室多一個(gè)。

★蓄熱室位於爐體下部，分空氣蓄熱室和貧煤氣蓄熱室。例：JN43-58-Ⅱ型焦?fàn)t炭化室尺寸分為兩種寬度，即平均寬為407mm和450mm兩種形式，炭化室全高為4300mm，全長(zhǎng)為14080mm，有效長(zhǎng)為13350mm，炭化室的有效面積為21.7m3,加熱水準(zhǔn)高度800mm。

焦?fàn)t燃燒室寬度為736mm和693mm（包括爐牆）。⑵斜道區(qū)連接蓄熱室和燃燒室的通道為斜道區(qū)，它位於蓄熱室頂部和燃燒室底部之間，用於導(dǎo)入空氣和貧煤氣，並將其分配到每個(gè)立火道中，同時(shí)排除廢氣。⑶蓄熱室位於焦?fàn)t爐體的下部，上部經(jīng)過(guò)斜道與燃燒室相連，下部經(jīng)廢氣盤分別與分煙道、貧煤氣管和大氣相通。燃燒室正下方為主牆，主牆內(nèi)有垂直磚煤氣道，焦?fàn)t煤氣（富氣）由地下室煤氣與主管經(jīng)此道送入立火道底部與空氣混合燃燒。⑷焦?fàn)t加熱系：燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室。變換時(shí)間：20~30min（氣流換向）⑸爐頂區(qū)爐頂區(qū)砌有裝煤孔、上升管孔、看火孔、洪爐孔等。⑹基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)平臺(tái)位於爐體底部，它支撐整個(gè)爐體，爐體設(shè)施和機(jī)械的品質(zhì)，並把它傳到地基上。

例：JN43-58-Ⅱ型焦?fàn)t基礎(chǔ)為底板、頂板和支柱組成，用鋼筋混凝土澆鑄而成。為了減輕溫度對(duì)基礎(chǔ)的影響，焦?fàn)t砌體的下部與基礎(chǔ)平臺(tái)之間有4-6層紅磚。3.焦?fàn)t爐型⑴焦?fàn)t爐型的分類①按火道結(jié)構(gòu)形式的不同

a:雙聯(lián)火道:

燃燒室設(shè)計(jì)成偶數(shù)個(gè)立火道，每?jī)蓚€(gè)分為一組，一個(gè)火道走上升氣流，另一個(gè)走下降廢氣，換向後氣流反向流動(dòng)。

b:二分式：燃燒室火道分成兩半，彼此以水準(zhǔn)集合煙道相連，一半走上升氣流，另一半走下降廢氣，換向後氣流反向流動(dòng)。

c:過(guò)頂式:

兩個(gè)燃燒室為一組，彼此借助炭化室頂部且與水準(zhǔn)集合煙道相連的過(guò)頂煙道相連，形成一個(gè)燃燒室全部火道走上升氣流，另一個(gè)全部走下降廢氣，換向後氣流呈反方向流動(dòng)。②按加熱煤氣種類的不同

a:單熱式焦?fàn)t（用貧煤氣）

b:複熱式焦?fàn)t(能用焦?fàn)t煤氣或貧煤氣加熱)③按煤氣入爐的方式不同

a:下噴式焦?fàn)t加熱用的富煤氣由爐體下部通過(guò)下噴管垂直地進(jìn)入爐內(nèi)，空氣和貧煤氣則從交換開(kāi)閉器和小煙道從焦?fàn)t側(cè)面進(jìn)入爐內(nèi)。

b:側(cè)入式焦?fàn)t加熱用的富煤氣由焦?fàn)t機(jī)焦兩側(cè)水準(zhǔn)磚煤氣道引入爐內(nèi)，空氣和貧煤氣則從交換開(kāi)閉器和小煙道從焦?fàn)t側(cè)面進(jìn)入爐內(nèi)。（例如：58型焦?fàn)t的全稱應(yīng)為：雙聯(lián)火道，廢氣迴圈，加熱煤氣下噴的複熱式焦?fàn)t。）4.解決焦?fàn)t高向加熱均勻的措施⑴高低燈頭火道中燈頭高低不等⑵廢氣迴圈活到中混入廢氣，拉長(zhǎng)火焰⑶分段燃燒火道分段供入空氣，增長(zhǎng)燃燒區(qū)×⑷按炭化室高度採(cǎi)用不同厚度的爐牆。（延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，已不再採(cǎi)用）

煉焦新技術(shù)煉焦新技術(shù)的發(fā)展方向：優(yōu)化資源利用，擴(kuò)大弱粘煤的使用率。改善焦炭品質(zhì)，以適應(yīng)高爐大型化的要求。節(jié)約回收能源；改善環(huán)保條件，有利於建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)。提高自動(dòng)化水準(zhǔn)；提高產(chǎn)能，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。1.改進(jìn)煉焦備煤⑴合理配煤、煤破碎優(yōu)化擴(kuò)大煉焦煤源，改善焦炭的物理和化學(xué)性質(zhì)⑵提高裝爐煤堆密度改善焦炭品質(zhì)，提高生產(chǎn)能力，增加弱黏結(jié)性的煤的用量等。方法：搗固裝煤部分配煤成型和團(tuán)球配煤配有有機(jī)液煤乾燥預(yù)熱和調(diào)濕2.搗固煤煉焦⑴方法原理方法：利用高揮發(fā)份弱粘結(jié)性或中等粘結(jié)性煤為煉焦煤的主要配煤組分，將配合煤在入爐前在搗固機(jī)內(nèi)搗實(shí)成略小於炭化室的煤餅後，從焦?fàn)t機(jī)側(cè)推入炭化室內(nèi)的煉焦方法原理：因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)煤粉的搗固，使煉焦煤堆密度增加，有利於提高煤料的膨脹壓力和粘結(jié)性。⑵效果①優(yōu)點(diǎn)：原料範(fàn)圍寬：可配入高揮發(fā)分弱黏結(jié)性煤（主要增加氣煤用量）有效減少主焦煤配比，降低生產(chǎn)成本。提高焦炭強(qiáng)度：增大焦炭強(qiáng)度、提高焦炭產(chǎn)量和品質(zhì)。

③缺點(diǎn)：搗固機(jī)龐大，操作複雜，投資高，炭化室有效利用率低，結(jié)焦時(shí)間長(zhǎng)。

例如：搗固煉焦在保證焦炭品質(zhì)相同的條件下，可增加約20％的氣煤用量或者在相同配煤的條件下，焦炭品質(zhì)可以得到提高，M40在90以上。3.成型煤⑴原理和方法方法:

全部煤料用黏結(jié)劑或無(wú)黏結(jié)劑壓成型，或者部分配煤壓成型。（此配煤中配有弱黏結(jié)和不黏結(jié)性組分）原理：型煤密度比散裝煤密度大得多，有利於提高煤料的膨脹壓力和粘結(jié)性。型煤：是用一種和數(shù)種煤與一定比例的粘合劑、固硫劑、助燃劑經(jīng)加工成一定形狀和有一定的理化性能（冷強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、防水性等）的塊狀燃料或原料。⑵效果

優(yōu)點(diǎn)是：在相同焦炭品質(zhì)的情況下，可多用弱粘煤，

以降低成本。在相同的配煤條件下可使焦炭的M40提高1～2%。

4.煤的選擇性破碎⑴原理：根據(jù)煤巖性質(zhì)進(jìn)行選擇破碎：黏結(jié)性差的暗煤和惰性礦物質(zhì)進(jìn)行細(xì)粉碎；黏結(jié)性的煤不細(xì)碎（不瘦化）。⑵流程5.煤乾燥預(yù)熱和調(diào)濕⑴煤預(yù)熱

利用熱廢氣將煤科進(jìn)行乾燥並預(yù)熱到150～200℃再裝爐煉焦。①預(yù)熱煤煉焦有下述顯著效果：a:提高經(jīng)濟(jì)效益。煤餅的相對(duì)密度增加,爐溫降低或縮短結(jié)焦，焦炭和化工產(chǎn)品增產(chǎn)。b:焦?fàn)t加熱用燃料減少。c:提高了焦炭品質(zhì)。煤乾燥後,入爐時(shí)相對(duì)密度增加,焦炭強(qiáng)度可增加1%~2%。d:有利於環(huán)保煤料水分的降低大大減少了污水排放量,有利於環(huán)保。e:利於延長(zhǎng)焦?fàn)t爐體使用壽命煤料水分穩(wěn)定,可使焦?fàn)t操作保持穩(wěn)定,有利於延長(zhǎng)焦?fàn)t爐體使用壽命。②德國(guó)的普雷卡邦法⑵煤調(diào)濕

“煤調(diào)濕”是日本首先開(kāi)發(fā)的，就是“裝爐煤水份控制工藝”的簡(jiǎn)稱。它是將煤料在裝爐之前，通過(guò)“流化床式乾燥機(jī)”，利用焦?fàn)t煙道氣作熱源，將煤料的水份幹吸到6%左右。優(yōu)點(diǎn)：1）降低煉焦耗熱量2）生產(chǎn)能力提高。由於水份低，煤堆密度提高，生產(chǎn)能力提高7～11%3）機(jī)械強(qiáng)度提高1~1.5個(gè)百分點(diǎn)4）在相同焦炭品質(zhì)下，可增加弱粘煤用量8～10%。第一代煤調(diào)濕採(cǎi)用以導(dǎo)熱油為熱載體、多管回轉(zhuǎn)式乾燥機(jī)為乾燥設(shè)備煤調(diào)濕技術(shù)；第二代煤調(diào)濕採(cǎi)用蒸汽為熱載體、多管回轉(zhuǎn)式乾燥機(jī)為乾燥設(shè)備的煤調(diào)濕技術(shù)；第三代煤調(diào)濕採(cǎi)用以焦?fàn)t煙道廢氣為熱載體、以流化床為乾燥設(shè)備的煤水分調(diào)節(jié)和煤粒度分離合一的煤調(diào)濕技術(shù)。6.幹法熄焦⑴其基本原理:

利用冷的惰性氣體將赤熱焦炭冷卻，得到熱惰性氣體加熱鍋爐發(fā)生蒸汽，可通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電或滿足生產(chǎn)工藝要求，降了溫的惰性氣體再迴圈迴圈用以冷卻紅焦。⑵優(yōu)點(diǎn)：回收熱量，改善焦炭品質(zhì)，提高環(huán)保水準(zhǔn)。⑶槽式法幹法熄焦流程主要設(shè)備有幹熄焦冷卻室、迴圈風(fēng)機(jī)、廢熱鍋爐、焦罐車、裝料吊車等。7.幹法熄焦和煤預(yù)熱聯(lián)合利用幹法熄焦的熱量進(jìn)行煤預(yù)熱，兼收煤預(yù)熱和幹法熄焦之利。

煉焦化學(xué)產(chǎn)品1.組成與產(chǎn)率粗煤氣：煉焦過(guò)程中析出的揮發(fā)性產(chǎn)物（由煤氣、焦油、粗苯和水構(gòu)成）影響粗煤氣組成的因素主要：煉焦溫度和二次熱解作用

T↑氣態(tài)產(chǎn)物及氫含量↑；氨、吡啶、喹啉等在高於600℃始於粗煤氣中出現(xiàn)（原因：碳與雜原子之間的鍵強(qiáng)度順序：C-O<C-S<C-N）粗煤氣組成中主要為穩(wěn)定化合物（故之中幾乎無(wú)酮類、醇類、羥酸類和二元酚類)參考下表：高低溫幹餾粗煤氣化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率組成比較：（煙煤為例）產(chǎn)品產(chǎn)率低溫?zé)捊垢邷責(zé)捊巩a(chǎn)品產(chǎn)率低溫?zé)捊垢邷責(zé)捊姑簹猓ㄆ焚|(zhì)分?jǐn)?shù)）∕%6~813~15焦油中含量（品質(zhì)分?jǐn)?shù)）∕%煤氣∕(m3∕t)80~120330~380酚類20~351~3焦油（品質(zhì)分?jǐn)?shù)）∕%7~103~5堿類1~23~4粗苯（或汽油）（品質(zhì)