认识煤化工.docx

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1、认识煤化工目录1 .前言22 .煤的干储32.1. 概述32.2.煤热解的影响因素32.3.煤炭低温干储32.4.低温干储的产品性质42.5.煤低温干馈工艺42.5.1.连续式外热立式炉42.5.2.连续式内热立式炉52.5.3.连续式内外热立式炉52.5.4.固体热载体干馆法鲁奇-鲁尔煤气工艺流程图62.5.5.加氢干馅工艺62.6.煤炭高温干储一一炼焦72.6.1.概述72.6.2.焦炭的作用及质量要求72.6.3.煤在碳化室中成焦过程：72.6.4.现代焦炉设备：82.6.5.煤焦化产品的回收和加工：82. 6.5.1.正压操作的焦炉煤气处理系统93. 6.5.2.负压操作的焦炉煤气处理

2、系统93.煤的气化103. 1.概述103. 2.煤气化方法123. 2.1.移动床煤气化124. 2.1.1.混合发生炉煤气124.2. 1.2.水煤气133.2.1.3.移动床加压气化133.2.2.碎煤流化床气化143.2.2.1.流化床煤气化过程153.2.2.2.温克(Wink1er)煤气153.2.2.3.高温温克勒(HTW)法153.2.2.4.灰团聚流化床煤气化法163.2.3,煤的气流床气化163.2.3.1.K-T型气化炉173.2.3.2.SheH法173.2.3.3.PrenfIo法173.2.3.4.GSP气化炉173.2.4.湿法进料的气流床气化方法183.2.4.

3、1.德士古煤气化方法183.2.4.2.DeSteC煤气化法（原称DOW法）183.2.4.3.多喷嘴对置式气化法193.2.5.其他煤气化方法191.前言煤化工是以煤为原料，经化学加工实现煤炭高效洁净综合利用的工业，一套煤化工生产线往往包含多套关键单元装置。煤化工反应单元如图所示：煤的干储的主要产品有气态（煤气）、液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）等。煤的干储过程中涉及到煤炭低温干储、煤炭高温干储一一炼焦、焦化产品的回收和加工等单元工艺。煤炭气化的主要有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等煤炭气化过程中涉及到移动床煤气化、碎煤流化床气化、煤的气流床气化。其他方法包括：熔融床煤气化、煤的催化气化、煤

4、的加氢气化、煤的地下气化等单元工艺。煤制油（煤炭液化）的主要产品是将煤中有机质大分子转化为中等分子的液态产物。其生产工艺包括：煤炭直接加氢液化与煤炭间接液化二种不同的工艺单元。煤基化工产品包括煤制碳素制品、电石生产、褐煤蜡生产、煤基甲醇制烯燃技术等工艺单元。煤炭多联产技术包括煤气化联合循环发电、煤气化一液体产品一制氢一发电。具体单元工艺如下2.煤的干储1. 1.概述煤的干锵是煤在隔绝空气条件下加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学变化的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馈。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。煤炭热分解是指煤在加热过程中发生的变化。可见煤热

5、分解过程大致分为三个阶段：第一阶段(室温300)：煤的外形无变化第二阶段(300C60(C):煤黏结成半焦第三阶段(600C1000C):形成焦炭物相更化4强爆慰、潦功、*脓Q1化收喻形成裳或代土量产+皎质体中靠焦我过程本度一千假粒气_+鲜素.分M力主一十惴量为主T2. 阶段一+*n-I-就铝七或中*-I-熟化瞋*T3. 2.煤热解的影响因素煤化程度：随煤化程度增加，热解开始温度逐渐升高。加热终温：随最终温度的升高，焦炭和煤焦油产率下降，煤气产率增加，但热气热值降低。升温速率：升温速率对煤的黏结性有明显的影响，可增加煤气与焦油的产率。热解压力：液体产物数量及停留时间随压力增加而增加。热解气氛：

6、氢气下热解的气态和液体产物总量比常压下高得多。4. 3.煤炭低温干僧低温干储，主要是指煤在终温500C700C的干偶过程。适合于低温干馈的煤是无黏结性的非炼焦用煤，如褐煤或高挥发分烟煤。我国这类煤储量丰富，目前主要用于直接燃烧，若能通过低温干储回收煤气与焦油，可使煤得到更有效的综合利用。5. 4.低温干储的产品性质1 .半焦的反应性与电阻率之比高温焦高得多，而且煤的变质程度越低，其反应性和比电阻率越RJo2 .半焦的高电阻率特性，使它成为铁合金生产的优良原料。3 .半焦硫含量比原煤低，反应性高，燃点低（250左右）是优质的燃料，也适合用于制造活性碳，碳分子筛和还原剂，或气化制氢等。2.5.煤低

7、温干储工艺按加热方式有外热式、内热式和内外热结合按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体两种；按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。2.5.1.连续式外热立式炉上图为常用来制取城市煤气的伍德炉。烟煤连续地碳化室顶部的辅助煤箱加入碳化室，生成的热半焦排入底部的排料箱，碳化过程中底部通入水蒸气冷却半焦，并生成部分水煤气，水煤气与干储气由上升管引出。碳化室全长为2080mm,伍德炉的每个干储室处理煤约8t/d。加热煤气是用自产半焦在炉侧发生的发生炉煤气。2.5.2.连续式内热立式炉德国开发的1urgi低温干储炉。煤在炉内移动过程分成三段：干燥段、干

8、锵段和焦炭冷却段，故又名为三段炉。用于加热的热废气分别由上、下两个独立燃烧室燃烧净煤气供给。煤在干储炉内被加热到500850。一台处理褐煤型炉300500td鲁奇三段炉，可得型焦150250td,焦油1060td,剩余煤气180220m3t（煤）2.5.3.连续式内外热立式炉连续式内外热立式炉是由德国考伯斯（KoPPerS）公司开发的考伯斯炉，它由碳化室、燃烧室及位于一侧的上下蓄热室组成。煤料由上部加入干储室，干流所需的热量主要由炉墙传入。加热用燃料为发生炉煤气或回炉干储气，煤气在立火道燃烧后的废气交替进入上下蓄热室。在干储室下部吹入回炉煤气，既回收热半焦的热量又促使煤料受热均匀。此炉的煤干储

9、热耗量较低，为2400kJkg（煤），而上述无得炉为3320kJkg（煤）。2.5.4.固体热载体干微法鲁奇-鲁尔煤气工艺流程图外热式干馈装置传热慢，生产能力小。气流内热式的燃烧废气稀释了干馈的气态产物。鲁奇鲁尔煤气工艺流程图采用固体热载体进行煤干储，加热速率快，例如美国TOSCoaI法用已加热的瓷球作为热载体，使次烟煤在500C进行低温干储。德国鲁奇鲁尔煤气工艺（1Urgi-RUhrgas,1R）采用热半焦为热载体，已建立生产装置，生产能力达160Ot（半焦）d,产品半焦作为炼焦配煤原料，其干循流程如图所示。2.5.5.加氢干储工艺加氢热解可明显增加燃类气体和轻油的产率，为此已开发的工艺有C

10、oa1con加氢干储工艺与CS-SRT加氢干馈工艺。CS-SRT加氢干锵工艺是以上生产高热值合成天然气为目的，同时可制取轻质芳燃（BTX）,干储残碳用于制氢。CSSRT工艺的煤转化率可达60%65%,其中（甲烷，乙烷/30%,（BTX）=8%10%,（轻油）=1%3%2.6.煤炭高温干僧一一炼焦2.6.1.概述煤在炼焦炉中隔绝空气加热到IOO(TC左右，经过干偏的一系列阶段，最终得到焦炭，这过程称为高温干馈或高温炼焦或简称炼焦。炼焦的主要目的是为了制取焦炭，焦炭是炼铁的原料。炼焦时副产的煤气和化学产品，特别是芳香族化合物在化学工业得到广泛的应用。2.6.2.焦炭的作用及质量要求焦炭在高炉中起三

11、个作用：作为骨架，保持高炉的透气性；提供热源；作为铁矿石的还原剂。为此，对高炉用焦的要求是：灰分低，硫和磷低，强度高，快度均匀，致密，低反应性、反应后强度高。当今高炉大型化，对焦炭质量的要求如下：表焦炭的质量要求*mm“灰分“破分式挥发分)气孔二反应性1(CO2)g,s,J工工玉/cm高炉,生炭25151.0420.”G6转造.隹炭80120.8420.5电担化学至烧S25153421.50.2要科炸赤胃决O-3153401.5民用.餐更10202.5401.5262.6.3.煤在碳化室中成焦过程:图6-1-06我国JN60-87焦炉示意图1空气蓄热室；2.废气蓄热室，3.贫气蓄热室；4,立火

12、道，5.贫煤气管;6,富煤气管；7,空气入口；8,废气出口；9.烟道；10.碳化室2.6.5.煤焦化产品的回收和加工：煤炼焦时，约有75%变成焦炭，还有25%转变成多种化学产品和煤气。回收这些化学产品，既能综合利用煤炭资源，又能促进国民经济的发展。有的国家生产的焦化产品品种已达500种以上。中国也从焦炉煤气、粗苯和煤焦油中提炼粗上百种产品。国内外的回收与加工流程分为正压操作与负压操作两种。2. 6.5.1.正压操作的焦炉煤气处理系统鼓风机位于初冷器后，在风机之后的全系统均处于正压操作。此流程国内应用广泛。煤气经压缩之后升50,故对选用饱和器法生产硫钱（需55）和弗萨姆法回收氨系统特别适用。正压

13、操作的焦炉煤气处理系统3. 6.5.2.负压操作的焦炉煤气处理系统它把鼓风机放在系统的最后，将焦炉煤气从7-IOKPa升压到1517KPa后送到用户。系统的最后炉负压操作的焦炉煤气处理系统焦炭液氯粗紫焦油器湿法脱硫氟水澄清槽这个流程的优点是：无煤气终冷系统，减少了低温水用量，总能耗能有所降低，并减轻了管道腐蚀。它的缺点是：负压操作时，煤气体积增加，煤气管道和设备容积均相应增加，减少了吸收推动力；要求所有设备管道加强密封，以免空气漏入。负压流程适用于水洗氨工艺。3.煤的气化4. 1.概述煤的气化过程是一个热化学过程。它是以煤或煤焦（半焦）为原料，以氧气（空气，富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂

14、（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。目的是将煤转化成可燃气体，煤气化过程包含：煤的热解、半焦的气化等过程。煤气的主要组成为CO、CO2、H2、CH4、H2O,气化时所得的气体称为煤气，其有效成分包括一氢化碳、氢气和甲烷等。在各种煤转化技术中，特别是开发洁净煤技术中，煤的气化是最有应用前景的技术之一。发生炉与气化过程示意图1.炉体;2.加料装置：3.炉栅；4.送风；5,灰盘料层：A.灰渣，B,氧化层，C,还原层；D.干镭层，E.干燥层下表列出了气化过程中发生的煤热裂解反应，均相反应和非均相反应以及它们的热效应。参与反应的气体可能是最初的气化剂，也可能是气化过程的产物。气化过程由碳的基本反应kJmokca1mo1R1部分燃使C-OSO2=CO一】23-294R?史我C-02=0278-970非均相反应（气固IIU在与水蒸气反应C-HZO=CO-H:一】19+28.3R4BoUdgaxd反应C-CO-2CO*162+3S4Rt加氨气化C