第二章 煤化工

第二章煤化工參考資料李玉林等編，煤化工基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社，2006郭樹(shù)才主編，煤化工工藝學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，1991肖瑞華等主編，煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)，冶金工業(yè)出版社，2003內(nèi)容煤的簡(jiǎn)介煤化工高溫干餾低溫干餾氣化液化煤制化學(xué)品及其他煤的簡(jiǎn)介一、煤的形成古代植物演變而來(lái)埋入地下高溫、高壓下植物中的纖維素、木質(zhì)素脫水腐蝕含氧量減少，含碳量增大有機(jī)生物巖煤的形成轉(zhuǎn)變過(guò)程二、煤的開(kāi)采與運(yùn)輸中國(guó)是最早認(rèn)識(shí)、開(kāi)采和利用煤炭的國(guó)家6800~7200年前的新石器時(shí)代就有了天工開(kāi)物？《天工開(kāi)物》初刊于1637年（明崇禎十年）。是中國(guó)古代一部綜合性的科學(xué)技術(shù)著作，有人也稱(chēng)它是一部百科全書(shū)式的著作，作者是明朝科學(xué)家宋應(yīng)星。外國(guó)學(xué)者稱(chēng)它為“中國(guó)17世紀(jì)的工藝百科全書(shū)”。作者在書(shū)中強(qiáng)調(diào)人類(lèi)要和自然相協(xié)調(diào)、人力要與自然力相配合。

煤的開(kāi)采平硐:直接與地面相通的水平巷道

三、煤的結(jié)構(gòu)煤是復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物的混合物基本單元結(jié)構(gòu)聚合的芳核周邊是側(cè)鏈煤的結(jié)構(gòu)煤化工一、定義什么是煤化工？以煤為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料及化學(xué)品的過(guò)程煤化工發(fā)展18世紀(jì)，工業(yè)革命，煉鐵用焦炭需求大增18世紀(jì)末，民用煤氣19世紀(jì)，出現(xiàn)焦化廠，生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品石油出現(xiàn)，煤化工發(fā)展緩慢1973年，中東戰(zhàn)爭(zhēng)，煤化工重新發(fā)展今后？煤化工的范圍低溫干餾焦?fàn)t煤氣低溫煤焦油半焦高溫干餾焦?fàn)t煤氣煤焦油焦炭煤化工范圍氣化煤氣——合成氣氨甲醇液體燃料醋酐其他化學(xué)品等煤化工范圍液化高壓加氫液化人造石油其他化學(xué)產(chǎn)品一、煤的低溫干餾概述煤干餾：或稱(chēng)煉焦，焦化煤在隔絕空氣條件下，受熱分解生成煤氣、焦油、粗笨和焦炭的過(guò)程低溫干餾500~600度高溫干餾900~1100度中溫干餾700~900度概述煤低溫干餾始于19世紀(jì)，用于生產(chǎn)燈油和蠟電燈的發(fā)明，趨于衰落二次世界大戰(zhàn)，德國(guó)生產(chǎn)汽油和柴油低溫干餾煤焦油→高壓加氫制取汽油和柴油石油開(kāi)采，趨于停滯低溫干餾過(guò)程當(dāng)煤料的溫度高于100℃時(shí)，煤中的水分蒸發(fā)出；溫度升高到200℃以上時(shí)，煤中結(jié)合水釋出；高達(dá)350℃以上時(shí),粘結(jié)性煤開(kāi)始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體（泥煤、褐煤等不發(fā)生此現(xiàn)象）；至400～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱(chēng)一次熱分解產(chǎn)物；在450～550℃，熱分解繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦！?。。┑蜏馗绅s固體產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)疏松的黑色半焦，煤氣產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率高；

低溫干餾產(chǎn)品焦油6-25%半焦50-70%焦?fàn)t煤氣焦油CoalTar焦油又稱(chēng)煤膏，是煤干餾過(guò)程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，具有特殊的臭味，可燃并有腐蝕性。是一種高芳香度的碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物含有較多脂肪烴和環(huán)烷烴煤焦油含有上萬(wàn)種成分，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料酚類(lèi)烷烴芳烴半焦semi-coke

由煤低溫干餾所得的可燃固體產(chǎn)物。色黑多孔，主要成分是碳、灰分和揮發(fā)分。其灰分含量取決于原料煤質(zhì)，揮發(fā)分含量約5％～20％（質(zhì)量）。與焦炭相比，揮發(fā)分含量高，孔隙率大而機(jī)械強(qiáng)度低。與一氧化碳、蒸汽或氧具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性。很好的高熱值無(wú)煙燃料，主要用作工業(yè)或民用燃料，用于合成氣、電石生產(chǎn)等，用作銅礦或磷礦等冶煉時(shí)的還原劑，此外也用作煉焦配煤。用作優(yōu)質(zhì)的民用和動(dòng)力用燃料鐵合金生產(chǎn)的優(yōu)良碳料焦?fàn)t煤氣CrudeGas含有較多甲烷及其他烴類(lèi)用于工業(yè)和民用煤氣化學(xué)合成原料氣課堂作業(yè)簡(jiǎn)述低溫干餾的化學(xué)過(guò)程低溫干餾主要設(shè)備干餾爐的供熱方式外熱式內(nèi)熱式熱效率高加熱均勻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單沸騰床干餾爐氣流內(nèi)熱法氣流內(nèi)熱爐干餾流程干燥段（~150度）干餾段（500~850度）焦炭冷卻段（100~150度）Koppers

立式爐焦炭發(fā)生爐固體熱載體干餾工藝采用固體熱載法外熱式傳熱慢，生產(chǎn)能力小氣流內(nèi)熱式爐只能處理塊狀煤料托斯考工藝，Toscoal美國(guó)的TOSCOAL工藝瓷球加熱前蘇聯(lián)的ETCH工藝半焦為熱載體南斯拉夫魯奇魯夫工藝（Lurgi-Ruhrgas，簡(jiǎn)稱(chēng)LR工藝）熱半焦為熱載體大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)半焦為熱載體二、煉焦定義也稱(chēng)高溫?zé)捊?、高溫干餾煤在隔絕空氣的條件下加熱到950-1050?C經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段最終得到焦炭的過(guò)程煤的干餾過(guò)程煤的加熱過(guò)程側(cè)鏈不斷脫落分解芳核縮合并環(huán)化煤氣，化學(xué)產(chǎn)品，焦炭成焦過(guò)程煤的干燥預(yù)熱階段（小于350℃

）當(dāng)煤料的溫度高于100℃時(shí)，煤中的水分蒸發(fā)出；溫度升高到200℃以上時(shí)，煤中結(jié)合水釋出膠質(zhì)體形成階段（350~480℃

）高達(dá)350℃以上時(shí),粘結(jié)性煤開(kāi)始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體（泥煤、褐煤等不發(fā)生此現(xiàn)象）；半焦形成階段（480-650℃

）至400～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱(chēng)一次熱分解產(chǎn)物；在450～550℃，熱分解繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦，到650℃左右，半焦階段結(jié)束焦炭形成階段高于550℃，半焦繼續(xù)分解,析出余下的揮發(fā)物（主要成分是氫氣），半焦失重同時(shí)進(jìn)行收縮，形成裂紋；溫度高于800℃,半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭煉焦化學(xué)產(chǎn)品焦炭，coke煤在高溫干餾后得到的固體產(chǎn)品約78%，wt%90%以上用于高爐煉鐵用于高爐煉鐵供熱燃料和還原劑鑄造用焦炭燃燒熔化鐵氣化用焦炭反應(yīng)能力強(qiáng)，使生成大量CO和H2煉焦化學(xué)產(chǎn)品焦?fàn)t煤氣（15-18%）也稱(chēng)荒煤氣，煤氣；crudegas焦?fàn)t中煤分子熱解析出的大量氣態(tài)物質(zhì)氫氣（55-60%）和甲烷（23-27%）少量的CO（5-8%）很少量的CO2、C2H4、N2和其它氣體提取物：NH3,三苯，硫化物，吡啶等

煉焦化學(xué)產(chǎn)品煤焦油，coaltar焦?fàn)t煤氣冷卻后的析出物蒸餾得到產(chǎn)品輕油餾分：苯，甲苯，二甲苯等酚油餾分：酚，甲酚，二甲酚等萘油餾分：萘，精萘，工業(yè)喹啉等洗油餾分：苯類(lèi)吸收劑蒽油餾分：提取蒽、菲、咔唑等瀝青煉焦?fàn)t我國(guó)自行設(shè)計(jì)的大容積焦?fàn)t我國(guó)自行設(shè)計(jì)的大容積焦?fàn)t煉焦新工藝搗固煤燒焦工藝將煤由煤塔裝入推焦機(jī)的搗煤槽內(nèi)，再用搗煤錘將煤搗實(shí)成餅，然后推入碳化室煉焦新工藝配煤摻油油包煤，減少顆粒附著，流動(dòng)性好，堆積密度大燒焦新工藝成型煤燒焦工藝通常配合煤料中，30%的煤料配以粘結(jié)劑壓塊成型，然后在裝爐前與剩余的70%未成型粉煤配合裝爐利用廉價(jià)的弱粘性煤燒焦新工藝選擇破碎現(xiàn)代焦?fàn)t都用數(shù)種煤配合煉焦怎么配合達(dá)到最好的結(jié)焦性？粘結(jié)性好的，往往顆粒小不細(xì)碎，直接使用粘結(jié)性差的，往往顆粒大再次細(xì)碎煉焦新技術(shù)煤干燥預(yù)熱提高到150~200度煉焦新工藝干法熄焦利用惰性氣體冷卻灼熱的焦炭熱惰性氣體產(chǎn)生水蒸汽，廢熱回收與濕法比優(yōu)點(diǎn)回收焦炭熱量，環(huán)保提高焦炭質(zhì)量提高焦?fàn)t能力燒焦新工藝（干熄焦氣預(yù)熱）其他煉焦化工基礎(chǔ)傳質(zhì)傳熱動(dòng)量傳遞反應(yīng)工程課堂作業(yè)簡(jiǎn)述成焦過(guò)程。干法熄焦比濕法熄焦有哪些優(yōu)點(diǎn)煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制組成與產(chǎn)率碳與雜原子之間的鍵強(qiáng)順序C-O<C-S<C-N粗煤氣組成煤氣焦油粗苯——苯占70%水組成與產(chǎn)率萘、蒽生產(chǎn)塑料、燃料和表面活性劑甲酚、二甲酚生產(chǎn)合成樹(shù)脂、農(nóng)藥、穩(wěn)定劑和香料吡啶、喹啉生物活性物質(zhì)瀝青瀝青焦、電極碳低溫干餾與高溫干餾產(chǎn)品比較煉焦化學(xué)產(chǎn)品的組成煉焦化學(xué)產(chǎn)品粗煤氣煉焦過(guò)程析出的揮發(fā)性產(chǎn)物煉焦化學(xué)產(chǎn)品凈煤氣回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化后的煤氣也稱(chēng)回爐煤氣重?zé)N—乙烯煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收的方法冷卻冷凝法自焦?fàn)t出來(lái)的煤氣溫度約700度30度低溫下吸收有利含有大量水蒸氣，吸收后，降低輸送成本腐蝕性介質(zhì)被冷凝H2S,HCN等有害物質(zhì)也被冷凝萘容易堵塞氨燃燒生成氧化氮不飽和烴形成聚合物回收處理前后煤氣組成70~75度循環(huán)氨水80-85度焦油和氨混合物93%的水冷凝25-35絕熱壓縮升溫10-15，分離焦油和水儲(chǔ)槽的作用？650-800度粗煤氣粗煤氣的分離焦油與氨水分離澄清槽內(nèi)完成煤氣脫焦油霧容易析出污染溶液和設(shè)備電捕焦油器粗煤氣的分離煤氣除萘容易堵塞管道冷卻法或油吸收法采用吸收塔，逆流操作焦油或者輕柴油作為吸收劑煤氣脫硫煤氣中的硫化物無(wú)機(jī)硫化物，H2S有機(jī)硫化物，CS2,COS,C2H5SH,噻吩（C4H4S）在高溫下，幾乎全部轉(zhuǎn)化為H2SH2S影響腐蝕設(shè)備降低煤氣品質(zhì)燃燒污染環(huán)境煤氣脫硫干法脫硫徹底，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便干法脫硫劑再生困難作為二級(jí)脫硫裝置脫硫工藝干法消石灰（氫氧化鈣）、氫氧化鐵作為堿性脫硫劑脫硫工藝干法脫硫劑再生空氣接觸，產(chǎn)生再生脫硫工藝濕法脫硫改良的蒽醌二磺酸鈉（A.D.A）為脫硫劑偏釩酸鈉，析硫酒石酸鉀，防止釩沉淀碳酸鈉：保持堿性脫硫工藝脫硫劑再生脫硫工藝副反應(yīng)消耗純堿A.D.A脫硫工藝氨和吡啶的回收氨和吡啶溶于水，可以用水回收硫酸吸收氨，生產(chǎn)硫銨化學(xué)肥料飽和法生產(chǎn)硫銨無(wú)飽和器生產(chǎn)硫銨無(wú)水氨生產(chǎn)，磷酸銨吸收弗薩姆（Phosam）法

NaOH的作用？吡啶回收工藝NH3+C5H5N