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文檔簡介

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:

(中國: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: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本書簡介1、緒論:介紹煤炭資源、煤化工發(fā)展簡史和煤化工範(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、減少污染的對策、污水處理以及煙塵治理。英國布倫特原油價格走勢:

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.低溫幹餾過程特點:

4.適用煤:

褐煤、長焰煤和高揮發(fā)分的不黏煤等低階煤。

中國煤炭分類:褐煤(HM)煙煤無煙煤(WY)

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

熱加工過程、常壓生產(chǎn)、不用加氫和氧、實現(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)的民用和動力燃料

無煙、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:固體殘渣產(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: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:熱效率高、耗能低、加熱均勻、簡化幹爐結(jié)構(gòu)、缺點: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工藝特點及要求

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

②由熱解開始到600~650℃階段採用固體熱載體

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.中國褐煤幹餾試驗⑴工藝特點及要求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實驗裝置

原料煤處理、幹餾、流化半焦提升、焦油煤氣回收系統(tǒng)⑶實驗流程(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年在德國建立了世界第一個煤直接液化工廠,以後又建11套裝置,在1944年總生產(chǎn)能力達(dá)到400萬噸/年,為德國提供了發(fā)動戰(zhàn)爭用油。

50年代中東廉價石油的大量開發(fā),使煤液化失去競爭力。

1973年石油價格暴漲之後,煤直接液化技術(shù)的開發(fā)又活躍起來。⑵開發(fā)的工藝美國開發(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(簡稱COP工藝)。德國開發(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,煤受熱分解,即煤的大分子結(jié)構(gòu)中較弱的橋鍵開始斷裂,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,自由基的相對分子品質(zhì)在數(shù)百範(fàn)圍。

R-CH2-CH2-R'→RCH2·+R'CH2·

⑵對自由基“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)中氫的來源有幾個方面:

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)?!飹袢∫韵麓胧溆欣?/p>

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)時間3.加氫液化的產(chǎn)物固體殘渣:是不溶於吡啶或四氫呋喃部分,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<200℃部分;中油:沸點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)從複雜到簡單,出現(xiàn)的時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(1)液化油收率高例如採用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噸無水無灰煤能轉(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)品的選擇性相對較高餾份油以汽、柴油為主,目標(biāo)產(chǎn)品的選擇性相對較高;(4)投資低

油煤漿進(jìn)料,設(shè)備體積?。?)反應(yīng)條件相對較苛刻如德國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,分離相對困難;

(7)氫耗量大一般在6%-10%,工藝過程中不僅要補(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德國煤直接液化工藝的發(fā)展1.德國煤直接液化老工藝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325℃以下的油和氣體與沸點325℃以上的油和不揮發(fā)的殘渣分開,反應(yīng)系統(tǒng)壓力大多為70MP;③固液分離離心過濾機(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)入離心過濾機(jī)分離。淤漿太稠加油稀釋;回收濾餅中的油採用幹餾:兩種幹餾爐:(褐煤殘渣採用螺旋式爐;煙煤殘渣採用裝有鋼球或瓷球的回轉(zhuǎn)爐。)

④產(chǎn)品收率2.德國直接液化新工藝(NewIG)

德國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Bottrop建立了200噸/日工業(yè)試驗裝置,試驗於1987年結(jié)束,共用煤16萬噸。

IG新工藝簡化流程圖:

磨細(xì)的煤(<0.2mm)和鐵催化劑(2%)與過程自產(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組分)進(jìn)入真空蒸餾塔。塔頂產(chǎn)物用作過程迴圈油,塔底殘渣油送德士古氣化爐氣化生產(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,而液體烴通過常壓蒸餾塔分為輕油(≤185℃)、中餾分油(185~325℃)和高沸點塔底產(chǎn)物。常壓塔的塔底產(chǎn)物作為混合油也在過程中迴圈。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濾,採用閃蒸塔,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美國煤加氫液化的中間試驗溶劑精煉煤法(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,煤漿停留時間1小時。

SRC-Ⅱ的不同點

SRC-Ⅱ法則將濾液直接作為迴圈溶劑。固液分離採用過濾,設(shè)備龐大,速度慢。近年試驗採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

此法是美國碳?xì)浠衔镅芯抗荆℉RI)開發(fā)的,它是由石油重油催化加氫的H-oil法演變而來,已完成煤處理量200~600t/d的中間試驗。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,使迴圈油向上流動以保證催化劑處於流化狀態(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,煤轉(zhuǎn)化率94.8%,氫耗4.9%,制燃料油時分別為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。其特點是把一部分循環(huán)溶劑,在一個獨立的固定床反應(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??松鹃_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)開發(fā)中的若干重要問題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,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)品重時氫耗低。氫耗大多在5%左右??梢宰⒁獾?,直接液化消耗的氫有40%~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)品油中的氫是過程必須的,對提高產(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)時間,例如SRC-I工藝中,若停留時間從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,再提高不僅費時而且耗氫多;③選用高活性催化劑;④採用後文介紹的分段加氫法。

⑵液固分離

液化反應(yīng)後總有固體殘渣(包括原煤灰分,未轉(zhuǎn)化的煤和外加催化劑),因此需要液固分離,早期的工藝採用過濾法,現(xiàn)在廣泛採用真空閃蒸方法,前述四種液化工藝都採用此法,其優(yōu)點是操作簡化,處理量劇增,蒸餾油用作迴圈油,煤漿粘度降低。缺點是收率有所降低。

另外還有二種液固分離方法。一是反溶劑法(anti-solvent),它是指採用對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,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),常採用的溶劑是含苯、甲苯和二甲苯的溶劑油。

液固分離出來的殘渣占原料煤的30%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煤有較好的溶解能力;③對氫的溶解作用,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。至今所採用的液化工藝,都採用蒸餾油為迴圈油。

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)的開發(fā)1.煤直接液化新技術(shù)的開發(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)的競爭能力,國內(nèi)外進(jìn)行了新技術(shù)開發(fā),並取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。

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

對煤進(jìn)行溶劑抽提時,溶劑密度越高對煤的溶解度越大,但因粘度高,液固分離困難,當(dāng)溶劑處于氣態(tài)時,粘度小密度也小,對溶解不利,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。抽提溫度一般在410℃左右,不超過440℃,壓力一般10MPa,不超過20MPa。

用于超臨界抽提的溶劑應(yīng)對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,但考慮到廉價易得,一般還是用甲苯。

抽提過程是在一個萃取塔內(nèi)逆流萃取的,煤的停留時間不少於30min,而氣體停留時間盡可能短,應(yīng)小於2min,使萃取物迅速離開高溫區(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?。煤萃取殘渣為多孔炭,可用於氣化或燃燒。

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,液化過程實質(zhì)分成兩個階段

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階段放在同一反應(yīng)器中進(jìn)行,工藝雖簡單,但不能兼顧兩個階段的優(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,再對初級液化產(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Lummus公司開發(fā)的Lu-ITSL過程,它由短接觸時間溶劑熱溶解,反溶劑脫灰和精煉三步組成。美國HRI公司開發(fā)了催化兩段液化工藝(CTSL),流程除了增加了一個反應(yīng)器,還採用了臨界溶劑脫灰工藝,試驗表明,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,使煤和渣油同時發(fā)生轉(zhuǎn)化的工藝。原油加工時,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烴類研究公司(HRI)的催化兩段法,加拿大的Canmet法以及德國的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)別是沒有迴圈油。把粉煤和渣油製成煤漿(煤濃度30~40%)一次通過加氫反應(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是:①裝置處理能力提高。因為煤和渣油都是加工對象,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加工時油收率高,可以處理劣質(zhì)油,工藝過程比煤液化工藝簡單;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,因為煤液化工藝中,不少氫消耗於迴圈油加氫。而共煉時由於渣油本身的H/C比高(H/C=1.7),所以加工時以熱裂解反應(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對煤性質(zhì)要求放寬,因為煤在煤漿中只占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煤代替了一部分渣油,所以生產(chǎn)經(jīng)營費只有H-Oil工廠的86.5%。

煤直接液化的發(fā)展前景涉及到眾多問題,如本身的工藝技術(shù)水準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)成本問題,在很大程度上取決於石油的供應(yīng)形勢和價格。國外曾對日產(chǎn)十萬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)行評價,三種工藝的粗餾分油折算成原油價格,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)油價上升到高於30美元/桶時,HRI煤油共煉工藝將有經(jīng)濟(jì)上建廠條件??磥砻河凸矡捈夹g(shù)將是未來首選的煤直接液化技術(shù)。中國有豐富的煤炭資源,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,我們必須從國情出發(fā),為煤液化的工業(yè)化作好必要的準(zhǔn)備?!?.7煤直接液化的發(fā)展前景煤直接液化技術(shù)開發(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),對解決我國石油資源短缺、平衡能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全及國民經(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)化為液體運輸燃料或化工原料。通過煤直接液化,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甲醇合成液體燃料烴的技術(shù)。間接液化對原料煤要求不高,可利用高灰分劣質(zhì)煤;工藝成熟性和技術(shù)可靠性相對較高,南非已有近50年的長期生產(chǎn)經(jīng)驗;產(chǎn)品後加工比較簡單,但熱效率低於直接液化;原來的費-托合成反應(yīng)選擇性較差,其後開發(fā)的Mobi1甲醇轉(zhuǎn)化法和改良費─托合成等技術(shù)基本解決了該問題;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)打下了堅實的基礎(chǔ)。

2.研究開發(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實現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時的煤液化反應(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發(fā)重新得到重視。大部分的研究工作重點放在緩和反應(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,相繼開發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝,如美國的氫-煤法(H-Coa1)、溶劑精煉煤法(SRC—I、SRC-Ⅱ)、供氫溶劑法(EDS)及西德開發(fā)的德國新工藝。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)國正在繼續(xù)研究開發(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、油收率高和油價相對低廉的特點。目前沒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IGOR(IntegratedGross0i1Refine)和美國碳?xì)浠衔镅芯抗荆℉TI)的兩段催化液化工藝等。

1.德國IGOR工藝

20世紀(jì)90年代初德國礦冶科研和測試技術(shù)有限公司(DMT)改進(jìn)了原德國新工藝,形成了更先進(jìn)的IGOR工藝。IGOR工藝技術(shù)的研究和開發(fā)試驗是在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,煤液化油不僅收率高,而且品質(zhì)好;減少了工藝過程和裝置、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)計出5000t/d煤液化工廠。1980年以來,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;後來的進(jìn)一步研究又發(fā)現(xiàn),煤熱熔解過程同時進(jìn)行適度加氫,優(yōu)於熱熔解和加氫的順序過程,在1985年又開發(fā)出先進(jìn)的催化兩段液化工藝。其後,在美國能源部資助下,HTI公司又對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裝置上液化試驗結(jié)果及氫─煤中試裝置和商業(yè)性工廠設(shè)計經(jīng)驗,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。

HTI的催化兩段液化工藝主要技術(shù)特點: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,兩個反應(yīng)器既分開又緊密相連,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無水無灰煤(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,美國煤油共煉工藝COP(Coa10i1CoProcessing)等。

3、國內(nèi)研究狀況

我國自1980年重新開展煤直接液化技術(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)加工和分析檢驗實驗室;通過對我國上百個煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗,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4個煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究;開發(fā)了高活性的煤直接液化催化劑;利用國產(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DMI公司的IGOR工藝200kg/dPDU裝置上進(jìn)行了煤直接液化試驗,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)過簡單蒸餾可得合格的0#柴油,經(jīng)過重整可得到合格的90#無鉛汽油。

1997年3月,煤炭科學(xué)研究總院與德國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t,氣化制氫(合發(fā)電17萬kw)用原煤253萬t,合計用原煤510萬t;液化廠建成後,年產(chǎn)汽油35.34萬t,柴油53.04萬上,液化石油氣6.75萬t,氨3.90萬t,硫磺2.53萬t,苯0.88萬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IGOR工藝、美國兩段催化液化工藝、美國煤油共煉工藝、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)各種運輸燃料油。在我國作為能源安全的對應(yīng)手段,用資源豐富的煤炭通過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。

煤的成焦過程1.成焦過程

<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:

幹餾時黏結(jié)本身與惰性物的能力,指煉焦時形成熔融焦炭的能力(經(jīng)過膠質(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,煤粒表面上出現(xiàn)含有氣泡的液相膜,此時液相膜開始有些軟化,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間變化(圖3-2).①爐牆溫度加入煤時,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間內(nèi)的情況(圖3-4).①當(dāng)裝煤後加熱約8小時,水分蒸發(fā)完了時,中心面溫度上升。②當(dāng)加熱14至15小時,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)同時進(jìn)行著不同成焦階段①裝煤約8小時期間,炭化室同時存在著濕煤層、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小時左右在中心匯合。③裝煤後15小時左右,焦炭成熟。⑵膨脹壓力過大時可危及爐牆(最大膨脹壓力出現(xiàn)在兩膠質(zhì)體中心匯合時)。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)?!籼炕覂?nèi)成焦過程如圖所示。⑶氣體中的化學(xué)產(chǎn)品①原料煤性質(zhì)對化學(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(單種煤煉焦)焦煤儲量不足推焦困難,容易損壞爐牆焦煤揮發(fā)分少,煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率?、呛侠砼涿旱膬?yōu)勢提高焦炭品質(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)及中間過渡性牌號煤。⑴氣煤揮發(fā)性最大,黏結(jié)性差煉焦產(chǎn)品特點: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: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: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: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貧煤沒有黏結(jié)性,不結(jié)焦,不能單獨煉焦;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,延長結(jié)焦時間,影響爐體壽命;影響裝爐煤堆密度ρ(圖3-7隨水分↑ρ↓)水分過低的不利影響:破碎和裝煤時造成煤塵飛揚惡化操作條件,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)分過高焦炭平均粒度小,抗碎強(qiáng)度低。c:揮發(fā)分過低煤的黏結(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。⑶氣化用焦要求:反應(yīng)能力要高化工氣化用焦,對強(qiáng)度要求不嚴(yán),但要求反應(yīng)性好,灰熔點較高;⑷電石焦對焦炭的品質(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即為焦塊,焦塊內(nèi)含微裂紋,沿微裂紋分開即為焦體,焦體由氣孔和氣孔壁(焦質(zhì))。真密度:單位體積焦質(zhì)的品質(zhì)。視密度(假密度):單位體積焦塊的品質(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。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氣孔壁強(qiáng)度時,就會產(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)鼓測定耐磨強(qiáng)度指標(biāo)M10

轉(zhuǎn)鼓試驗:為了試驗焦炭的耐磨性和抗碎性,通常採用轉(zhuǎn)鼓試驗。轉(zhuǎn)鼓試驗就是模仿焦炭在高爐冶煉過程中的撞擊、擠壓、研磨,將一個十分複雜的受力情況加以簡化的試驗方法。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,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)國家都用焦炭與二氧化碳間的反應(yīng)特性評定焦炭反應(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)焦時間、煉焦方式等)c:高爐冶煉條件(溫度、時間等)③焦炭反應(yīng)性(CRI

%)的測定:國內(nèi):CO2測定稱取一定品質(zhì)的焦炭試樣,置於反應(yīng)器中,在1100+5℃時與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,對其進(jìn)行高溫幹餾。

③蓄熱室回收燃燒室廢氣的熱量來預(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,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的焦炭落到熄焦車上,並打開,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,運到熄焦塔內(nèi)(或運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,然後卸在涼焦臺上冷卻.

2.焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)與特點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個加煤孔,並有1-2個導(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。

★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,全長為14080mm,有效長為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,並將其分配到每個立火道中,同時排除廢氣。⑶蓄熱室位於焦?fàn)t爐體的下部,上部經(jīng)過斜道與燃燒室相連,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)平臺基礎(chǔ)平臺位於爐體底部,它支撐整個爐體,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。為了減輕溫度對基礎(chǔ)的影響,焦?fàn)t砌體的下部與基礎(chǔ)平臺之間有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)計成偶數(shù)個立火道,每兩個分為一組,一個火道走上升氣流,另一個走下降廢氣,換向後氣流反向流動。

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。

c:過頂式:

兩個燃燒室為一組,彼此借助炭化室頂部且與水準(zhǔn)集合煙道相連的過頂煙道相連,形成一個燃燒室全部火道走上升氣流,另一個全部走下降廢氣,換向後氣流呈反方向流動。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下噴管垂直地進(jìn)入爐內(nèi),空氣和貧煤氣則從交換開閉器和小煙道從焦?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,拉長火焰⑶分段燃燒火道分段供入空氣,增長燃燒區(qū)×⑷按炭化室高度採用不同厚度的爐牆。(延長結(jié)焦時間,已不再採用)

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。提高自動化水準(zhǔn);提高產(chǎn)能,以提高勞動生產(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:因為通過對煤粉的搗固,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: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:搗固機(jī)龐大,操作複雜,投資高,炭化室有效利用率低,結(jié)焦時間長。

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,入爐時相對密度增加,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,有利於延長焦?fàn)t爐體使用壽命。②德國的普雷卡邦法⑵煤調(diào)濕

“煤調(diào)濕”是日本首先開發(fā)的,就是“裝爐煤水份控制工藝”的簡稱。它是將煤料在裝爐之前,通過“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: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個百分點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: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)

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