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文檔簡介

1、1.低溫干餾煤焦油成分:黑褐色液體,密度小于1g/cm3,含酚類、有機堿、烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、中性含氧化合物、中性含氮化合物、瀝青。2.低溫干餾主要爐型:立式爐、水平爐、斜爐和轉爐。3.新發(fā)干餾:固體熱載體法,采用此法進行煤干餾,加熱速度快,載體與干餾氣態(tài)產(chǎn)物分離容易,單元設備生產(chǎn)能力大,焦油產(chǎn)率高,煤氣熱值高,適合煤粉干餾。4.焦炭用途:煉鐵5.煉焦的焦油和氨水分離的理由:氨水循環(huán)回到集氣管進行噴灑冷卻,它應不含有焦油和固體顆粒物,否則堵塞噴嘴使噴灑困難。焦油需要精制加工,其中如果含有少量水將增大耗熱量和冷卻水用量。此外,有水汽存在于設備中,會增大設備容積,阻力增大。氨水中溶有鹽,當加熱高于

2、250,將分解析出HCl和SO3,導致焦油精制車間設備腐蝕。焦油中含有固體顆粒,是焦油灰分的主要來源,而焦油高沸點餾分即瀝青的質量,主要有、由灰分含量來評價。焦油中含有焦油渣,在導管和設備中逐漸沉積,破壞正常操作。固體顆粒容易形成穩(wěn)定的油與水的乳化液。6.煉焦產(chǎn)品(氨必須回收的原因):排入大氣造成污染、加劇腐蝕、在燃燒時生成有毒有腐蝕性的氧化氮、在粗苯回收中妨礙油水分離7.煉焦產(chǎn)品(氨和吡啶回收原理):氨和吡啶溶于水,可以用水洗回收。氨和吡啶是堿性的,能溶于酸中。8.粗苯:脫氨后得焦爐煤氣中含有苯系化合物,其中以苯含量為主,稱之為粗苯。9.(吸油吸收法)粗苯回收原理:吸收煤氣中的粗苯可用焦油洗

3、油,也可用石油的輕柴油餾分。焦油有良好的吸收粗苯能力。10.粗苯精制目的:得到苯、甲苯、二甲苯的產(chǎn)品,寶貴的基本有機化工原料。11.粗苯組成和苯的用途:粗苯中主要成分是苯,是純苯的主要來源,還含有不飽和化合物,硫化物,飽和烴等。用途:是有機合成的基礎原料,可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、環(huán)己烷、硝基苯等,進一步可制合成纖維、合成橡膠、合成樹脂以及燃料、洗滌劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥等多種產(chǎn)品。1.煤化工的范疇:煤的干餾(含煉焦和低溫干餾)、氣化、液化和合成化學品等。2.煤干餾定義:煤在隔絕空氣條件下,受熱分解生成煤氣、焦油、粗苯和焦炭的過程,稱為煤干餾(或稱煉焦、焦化)。煤干餾分類:按加熱終溫的不同,可分為三種

4、:500600為低溫干餾、700900為中干餾、9001100為高溫干餾。3.低溫干餾煤焦油成分:黑褐色液體,密度小于1g/cm3,含酚類、有機堿、烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、中性含氧化合物、中性含氮化合物、瀝青。4.干餾產(chǎn)品影響因素:原料煤性質、加熱條件、加熱速度、加熱終溫以及壓力。5.低溫干餾主要爐型:立式爐、水平爐、斜爐和轉爐。6.新發(fā)干餾:固體熱載體法,采用此法進行煤干餾,加熱速度快,載體與干餾氣態(tài)產(chǎn)物分離容易,單元設備生產(chǎn)能力大,焦油產(chǎn)率高,煤氣熱值高,適合煤粉干餾。7.煤的成焦過程包括哪些階段:煤的干燥預熱階段、膠質體形成階段、半焦形成階段和焦炭形成階段。8.配煤的目的和意義:從前,煉焦只

5、用單種焦煤,由于煉焦工業(yè)的發(fā)展,焦煤的儲量開始感到不足。而且還存在著煤煉的焦餅收縮小,推焦困難;焦煤膨脹壓力很大,容易脹壞爐體;焦煤揮發(fā)分少,煉焦化學產(chǎn)品產(chǎn)率小等缺點。為了克服這些缺點,采用了多種煤的配煤煉焦。意義:配煤煉焦擴大了煉焦煤資源,降低煤料的膨脹壓力,增加收縮,利于推焦,并可提高化學產(chǎn)品產(chǎn)率。配煤煉焦可以少用好焦煤,多用結焦性差的煤,使國家資源不但利用合理,而且還能獲得優(yōu)質產(chǎn)品。9.煉焦用煤:主要由焦煤JM、肥煤FM、氣煤QM、和瘦煤SM以及過渡性牌號煤類構成。10.焦炭用途:煉鐵11.煉焦新技術:增大焦爐容積。12.粗煤氣:煉焦過程析出的揮發(fā)性產(chǎn)物,簡稱粗煤氣。13.煉焦的焦油和氨

6、水分離的理由:氨水循環(huán)回到集氣管進行噴灑冷卻,它應不含有焦油和固體顆粒物,否則堵塞噴嘴使噴灑困難。焦油需要精制加工,其中如果含有少量水將增大耗熱量和冷卻水用量。此外,有水汽存在于設備中,會增大設備容積,阻力增大。氨水中溶有鹽,當加熱高于250,將分解析出HCl和SO3,導致焦油精制車間設備腐蝕。焦油中含有固體顆粒,是焦油灰分的主要來源,而焦油高沸點餾分即瀝青的質量,主要有、由灰分含量來評價。焦油中含有焦油渣,在導管和設備中逐漸沉積,破壞正常操作。固體顆粒容易形成穩(wěn)定的油與水的乳化液。14.煉焦產(chǎn)品(氨必須回收的原因):排入大氣造成污染、加劇腐蝕、在燃燒時生成有毒有腐蝕性的氧化氮、在粗苯回收中妨

7、礙油水分離15.煉焦產(chǎn)品(氨和吡啶回收原理):氨和吡啶溶于水,可以用水洗回收。氨和吡啶是堿性的,能溶于酸中。16.粗苯:脫氨后得焦爐煤氣中含有苯系化合物,其中以苯含量為主,稱之為粗苯。17.(吸油吸收法)粗苯回收原理:吸收煤氣中的粗苯可用焦油洗油,也可用石油的輕柴油餾分。焦油有良好的吸收粗苯能力。18.粗苯精制目的:得到苯、甲苯、二甲苯的產(chǎn)品,寶貴的基本有機化工原料。19.粗苯組成和苯的用途:粗苯中主要成分是苯,是純苯的主要來源,還含有不飽和化合物,硫化物,飽和烴等。用途:是有機合成的基礎原料,可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、環(huán)己烷、硝基苯等,進一步可制合成纖維、合成橡膠、合成樹脂以及燃料、洗滌劑、

8、農(nóng)藥、醫(yī)藥等多種產(chǎn)品。19.粗苯精制流程包括:初步精餾、化學精餾、最終精餾。20.煤氣化,氣化產(chǎn)品:煤氣化過程是一個熱化學過程。它是以煤或煤焦為原料,以氧氣、水蒸氣或氫氣等做氣化劑,在高溫條件下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料的過程。氣化時所得的可燃氣體稱為氣化煤氣,其有效成分包括一氧化碳、氫氣及甲烷等。21.煤氣化類型:自熱式煤的水蒸氣氣化、外熱式煤的水蒸氣氣化、煤的加氫氣化、煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結合制造代用天然氣、煤的水蒸氣氣化和甲烷化相結合制造代用天然氣。22.氣化基本化學反應:C+O2、C+H2O、C+CO2、C+H2、H2+O、CO+O2、CO+H2O、CO+H

9、223.煤氣化氣固反應器類型之床層:固定床、流化床、氣流床24.氣化效率:單位質量氣化原料的化學熱轉化為所產(chǎn)生的煤氣化學熱的比例。25.容積氣化強度(qm/vR):d單位氣化反應器的生產(chǎn)能力26.氣化用煤的性質包括:水分、揮發(fā)性、粘結性、固定碳、反應性、灰分、煤的熱穩(wěn)定性、煤的機械強度、粒度。27.煤的反應活性:第一,當制造合成天然氣時,是否有利于CH4的生成:第二,反應性好的原料,借助于水蒸氣在更低的溫度下尚進行反應,同時還進行CH4生成的放熱反應,可減少氧的消耗:第三,當使用具有相同灰熔點而反應活性較高的原料時,由于氣化反應可在較低的溫度下進行,使得較易避免結扎渣現(xiàn)象。28.發(fā)生爐煤氣(空

10、氣煤氣):以煤或焦炭為原料,以空氣和水蒸氣作為氣化劑通入發(fā)生爐內(nèi)制得的煤氣成為發(fā)生爐煤氣。29.理想氣化過程的理想情況:理想的制取發(fā)生爐煤氣的過程應是在氣化爐內(nèi)實現(xiàn)碳與氧氣所生成的二氧化碳全部還原為一氧化碳,這事,過程所釋放的熱量,正好全部供給給碳與水蒸氣的分解過程。30.水煤氣:是熾熱的碳與水蒸氣反應所生成的煤氣,燃燒時火眼呈藍色,又稱為藍色、水煤氣。提供水蒸氣分解所需熱量的方法:外部加熱法、熱載體法、用氧和水蒸氣為氣化劑的連續(xù)氣化法、用水蒸氣和空氣為氣化劑的間歇氣化法。后兩種較普遍31.常壓流化床氣化原理:采用0-10mm的小顆粒煤作為氣化原料,氣化劑同時作為流化介質,通過氣化爐內(nèi)的氣體分

11、布板自下而上經(jīng)過床層,控制氣化劑流速,使床內(nèi)的原料煤全部處于流化狀態(tài),煤料在劇烈的攪拌和返混中,煤粒和氣化劑充分接觸,進行著化學反應和熱量傳遞。利用碳燃燒放出的熱量,提供給煤粒進行干燥、干餾和氣化。32.溫克勒氣化工藝流程:原料的預處理、氣化、粗煤氣的顯熱回收、煤氣的除塵和冷卻。33.氣流床氣化法基本原理:爐內(nèi)反應基本上與流化床內(nèi)的反應類似,但其對熔渣-溫度特性有一定要求。34.氣流床氣化法主要特征:氣化溫度高、煤種適應性強、煤氣中不含焦油、需設置較龐大的磨粉、余熱回收、除塵的輔助裝置。35.什么是煤間接液化:煤氣化產(chǎn)生合成氣,再以合成氣為原料合成液體燃料或化學產(chǎn)品,此過程稱為煤的間接液化。3

12、6.什么是費托(F-T)合成:是以合成氣為原料,生產(chǎn)各種烴類以及含氧化合物,是煤液化的主要方法之一。它可得到哪些產(chǎn)品:氣體和液體燃料,以及石蠟、乙醇、丙酮和基本有機化工原料,如乙烯、丙烯、丁烯和高級烯烴等。37.F-T合成的化學反應:基本化學反應是由一氧化碳加氫生成飽和烴和不飽和烴,反應式:nCO+2nH2(-CH2-)n+nH2OH=-158KJ/mol(CH2)(250)38.F-T合成反應器:固定床反應器、氣流床反應器、漿態(tài)床反應器39.甲醇用途:它是生產(chǎn)塑料、合成橡膠、合成纖維、農(nóng)藥和醫(yī)藥的原料。40.甲醇合成反應:CO+2H2CH3OHH=-90.84KJ/mol(25)反應物中有C

13、O2時還發(fā)生CO2+3H2CH3OH+H2OH=-49.57KJ/mol(25)41.甲醇合成反應器:冷激式絕熱反應器、管殼式等溫反應器、漿態(tài)床反應器42.現(xiàn)在合成甲醇的三大缺點:.由于受到反應溫度下熱力學平衡的限制,單程轉化率低,在合成塔出口產(chǎn)物中甲醇含量極少能超過7%,因此不得不使用多次循環(huán),這就大大增加了合成氣制造工序的投資和合成氣成本。.ICI等方法要求原料中必須有5%CO2,從而產(chǎn)生了有害的雜質水,為了使甲醇產(chǎn)品符合燃料及下游化工產(chǎn)品的要求,不得不進行能耗很高的甲醇-水分離。ICI等傳統(tǒng)方法的合成氣凈化成本很高。43.甲醇作為燃料的一些缺陷:甲醇能量密度低,溶水能力大,單位容積甲醇能

14、量只相當于汽油的50%,故其裝載、儲存和運輸容量都要加倍:甲醇作為燃料應用時,能從空氣中吸收水分,再儲存時會導致醇水互溶的液相由燃料中分出,致使發(fā)動機停止工作;此外,甲醇對金屬有腐蝕作用,對橡膠有溶浸作用以及對人體有毒害作用。甲醇用為燃料的有效方法之一是將其轉化成:汽油44.甲醇轉化汽油總反應:簡化看成是甲醇脫水,反應式:nCH3OH(CH2)n+nH2O反應機理:2CH3OHCH3OCH3+H2O輕質烯烴類+水脂肪烴+環(huán)烷烴+芳香烴45.甲醇轉化汽油反應器:固定床式反應器、流化床式反應器46.甲醇利用的方法有:甲醇燃料、甲醇制烯烴47.煤制乙酐化學反應:C+H2OCO+H2、CO+2H2CH

15、3OH、CH3OH+CH3COOHCH3COOCH3+H2O、CH3COOCH3+CO(CH3CO)2O、(CH3CO)2O+纖維素乙酸纖維+CH3COOH48舉例說明四種床層氣化爐的氣化過程特征和對煤種的要求。固定床(移動床)氣化爐原料:650塊煤或者煤焦加料方式:上部加料排灰方式:固態(tài)或者液態(tài)灰渣和煤氣出口溫度:不高爐內(nèi)情況:煤焦與產(chǎn)生的煤氣氣化劑與灰渣都進行逆向熱交換煤種要求一般使用塊煤或煤焦為原料,篩分范圍為650mm對細料或粘結性燃料則需進行專門處理。流化床氣化爐煤種要求:煤料粒度35mm加料方式:上部加料排灰方式:固態(tài)排渣灰渣和煤氣出口溫度:接近爐溫爐內(nèi)情況:懸浮沸騰氣流床氣化爐原

16、料(煤料粒度):粉煤(以上通過目)加料方式:下部與氣化劑并流加料排灰方式:液態(tài)排渣灰渣和煤氣出口溫度:接近爐溫爐內(nèi)情況:煤與氣化劑在高溫火焰中反應熔池氣化爐氣固液三相反應氣化爐原料(煤料粒度):以下直至煤粉所有范圍的煤粒加料方式:燃料與氣化劑并流加入排灰方式:液態(tài)灰渣和煤氣出口溫度:接近爐溫爐內(nèi)情況:熔池是液態(tài)的熔灰、熔鹽或熔融金屬作為氣化劑和煤的分散劑,作為熱源供煤中揮發(fā)物的熱解和干餾。煤氣終冷和機械除萘沉萘槽龐大笨重、除萘不盡終冷和油洗萘兩塔分立,煤氣中含萘仍較高,終冷水中含浮油,循環(huán)水用量少,利于環(huán)保終冷和焦油洗萘兩塔一體,除萘效果好,用水量大,不利于環(huán)保49.吸收塔目前采用的有填料塔、

17、板式塔、空噴塔。50.粗苯精制原理:利用各成分間的沸點差別(即揮發(fā)度不同)進行精餾。51輕苯加氫精制三種主要方法魯奇法K.K法萊托法(Litol法)。采用三氧化二鉻為催化劑,反應溫度600650,壓力6.0MPa。由于苯的同系物加氫脫烷基轉化為苯,苯的收率達114以上,可制得合成用苯,純度99.9?!綥itol法加氫主要發(fā)生加氫脫硫、加氫裂解和加氫脫烷基反應。Litol法加氫油組成主要是苯,甲苯和二甲苯類物質很少?!?2.配煤的意義;降低煤料的膨脹壓力,增加收縮,利于推焦,提高化學產(chǎn)品產(chǎn)率53.干法熄焦:利用惰性氣體將赤熱焦炭冷卻,得到的熱惰性氣體加熱鍋爐發(fā)生蒸汽,降了溫的惰性氣體,再循環(huán)使用

18、54.干法熄焦的優(yōu)缺點;優(yōu)點:(1)提高熱效率(2)回收熱能且焦炭質量高(3)無污水及有害氣體。缺點:裝置復雜,技術要求高,基建投資大,操作耗電多55.煤氣脫焦油霧的目的:脫除焦油蒸汽。設備:電補焦油器。56.煤氣除萘的目的:防止管道和設備堵塞。方法:冷卻沖洗法和油吸收法。57.氨和吡啶回收的目的和意義:1.氨水解吸,排入大氣,形成污染;2.形成腐蝕性較高的物質;3.氨燃燒生成NO,污染環(huán)境;4.影響粗苯的吸收,阻礙油水分離。58.氨和吡啶的回收原理:1.氨和吡啶易溶于水,用水吸收;2.氨和吡啶具有堿性,用酸吸收。59.飽和器法:吸收劑是硫酸。缺點是生產(chǎn)的硫酸銨顆粒小。60.飽和器法和無飽和器

19、法的區(qū)別是硫酸銨結晶粒度不同。61.粗苯吸收的吸收劑:焦油洗油、石油的輕柴油餾分。62.粗苯精餾的原理:沸點不同,揮發(fā)度不同。63.吹苯的目的:脫除高沸點雜質,得到純粗苯蒸汽。64.焦油精制前的準備工作:勻合、脫水、脫鹽。勻合的目的:使焦油性質均一。脫水的目的防止突沸沖油。脫鹽的目的:降低瀝青中的灰分,較少設備腐蝕。脫水的方法:蒸發(fā)。脫鹽的方法:加入8%12%的碳酸鈉溶液。65.焦油蒸餾方法:分段蒸發(fā)流程和一次蒸發(fā)流程。66.兩塔流程與一塔流程相比增加了蒽油塔。67.現(xiàn)代水煤氣發(fā)生爐采用六個階段的工作循環(huán):第一階段為吹風階段目的:加熱燃料層第二階段水蒸汽吹凈階段目的:避免含有氮氣和二氧化碳的吹

20、風氣降低水煤氣質量,用水蒸氣將殘余吹風氣吹出。第三階段為一次上吹階段目的:水蒸氣與原料進行水煤氣反應第四階段為下吹制氣階段目的:使氣化過程在一個穩(wěn)定的、溫度均勻的區(qū)域進行,灰渣層得顯熱,氧化層保持在爐內(nèi)下部。第五階段為二次上吹制氣階段目的:將爐子下部的水煤氣吹盡,為下次循環(huán)作準備。第六階段為空氣吹盡階段目的:將殘存在爐內(nèi)和管道中的水煤氣吹入水煤氣凈制系統(tǒng)。68.溫克勒氣化流程:a原料的預處理(破碎,篩分,余熱干燥,破黏)b氣化c粗煤氣的顯熱回收d煤氣的除塵和冷卻69.在原料煤中添加石灰石,石灰或白云石來提高煤的軟化點和熔點。70.氣固反應器的主要類型:a固定床(移動床)b流化床(沸騰床)c氣流

21、床(并流床)(1)固定床氣化爐優(yōu)點:轉化率高,煤氣灰分較少。缺點:煤氣中焦油含量高,向爐內(nèi)投料不方便,溫度不均勻。原料:塊煤或煤焦(2)流化床氣化爐優(yōu)點:爐內(nèi)溫度均一,便于控制,轉化率高。缺點:煤氣中灰分含量較高。原料:3-5毫米煤粒(3)氣流床氣化爐優(yōu)點:生產(chǎn)能力大,煤氣中不含焦油,酚。缺點:生產(chǎn)過程氧耗較高,需要添加助熔劑。原料:粉煤71.氣化指標;氣化效率,熱效率,氣化強度72.以煤或焦炭為原料,以空氣和水蒸氣作為氣化劑通入發(fā)生爐內(nèi)制得的煤氣稱為發(fā)生爐煤氣73.K-T氣化工藝流程:煤粉制備、煤粉和氣劑的輸送、制氣、廢熱回收和洗滌冷卻。74.流化床氣化法:1常壓流化床氣化法2高溫溫克勒(H

22、TW)氣化法3灰團聚氣化法75.常壓流化床氣化原理:1流化床氣化采用010mm的小顆粒煤作為氣化原料。2氣化劑同時作為流化介質,通過氣化爐內(nèi)的氣體分布板(爐箅)自下而上經(jīng)過床層。3根據(jù)所用原料的粒度分布和性質,控制氣化劑的流速,使床內(nèi)的原料煤全部處于流化狀態(tài),在劇烈的攪動和返混中,煤粒和氣化劑充分接觸,同時進行著化學反應和熱量傳遞。4利用碳燃燒放出的熱量,提供給煤粒進行干燥、干餾和氣化。生成的煤氣在離開流化床床層時,夾帶著大量細小顆粒(包括70%的灰粒和部分未完全氣化的炭粒)由爐頂離開氣化爐。部分密度較重的爐渣由爐底排灰機構排出。5在流化床氣化爐內(nèi),主要進行的反應有:碳的燃燒反應、二氧化碳還原

23、反應、水蒸汽分解反應及水煤氣變換反應等。76.流化床(溫克勒)氣化工藝的優(yōu)點:1單爐生產(chǎn)能力大。2氣化爐結構較簡單。3可氣化細顆粒煤(010mm)。4出爐煤氣基本上不含焦油。5運行可靠,開停車容易。77.流化床(溫克勒)氣化工藝的缺點:1氣化溫度低。2氣化爐設備龐大。3熱損失大。4帶出物損失較多5粗煤氣質量較差78.溫克勒氣化工藝的缺點,主要是由于操作溫度和壓力偏低造成的。79高溫溫克勒氣化工藝的優(yōu)點:1高溫溫克勒工藝在壓力下氣化,大大提離了氣化爐的生產(chǎn)能力。2由于提高氣化反應溫度和使煤氣中夾帶的煤粉經(jīng)分離后返回氣化爐使用,使碳轉化率上升為96。3煤中添CaO后,不但可脫除煤氣中的H2S等,并

24、可使含堿性灰分的煤灰熔點有所提高。80.K-T氣化工藝流程:煤粉制備、煤粉和氣劑的輸送、制氣、廢熱回收和洗滌冷卻。81.K-T氣化法的優(yōu)點:1 KT氣化法的技術成熟,有多年運行經(jīng)驗;2氣化爐結構簡單,維護方便,單爐生產(chǎn)能力大;3煤種適應性廣,更換燒嘴還可氣化液體燃料和氣體燃料;4蒸汽用量低;5煤氣中不含焦油和煙塵,甲烷含量很少(約0.2),有效成份(CO+H2)可達8590;6不產(chǎn)生含酚廢水,大大簡化了煤氣凈化工藝,生產(chǎn)靈活性大,開、停車容易,負荷調(diào)節(jié)方便;7碳轉化率高于流化床。82.K-T氣化法的缺點:1主要缺點是為制煤粉需要龐大的制粉設備,耗電量高;2氣化過程中耗氧量較大,需設空分裝置,又

25、需消耗大量電力;3為將煤氣中的含塵量降至0.1mg/m3以下,需有高效除塵設備;4在制煤粉過程中,為防止粉塵污染環(huán)境,也需設置高效除塵裝置,故操作能耗大,建廠投資高。5為進一步提高氣化強度和生產(chǎn)能力,在KT爐的基礎上,后發(fā)展了謝爾柯柏斯(shelIKoppers)爐,即由原來的常壓操作改進為加壓下氣化,使生產(chǎn)能力大為提高。83.Shell工藝技術特點:1煤種適應廣2能源利用率高3設備單位產(chǎn)氣能力高4環(huán)境效益好84.GSP工藝的特點1 GSP工藝已經(jīng)經(jīng)過多年的大型裝置的運行,業(yè)已證明可以氣化高硫、高灰分和高鹽煤。2煤氣中CH4含量很低,可作合成氣,氣化過程簡單,氣化爐能力大。3可以氣化硬煤和焦粉85.UIG煤氣發(fā)生爐:常壓、水和空氣作為氣化劑、固態(tài)排渣特點:設備容易制造、操作簡單、投資少。我國3000臺運行,最大爐徑3.6m86.魯奇爐特點:(1)固態(tài)排渣,適宜弱黏結性碎煤(550mm);(2)生產(chǎn)能力大,達到28000m3/h臺;(3)魯奇爐結構復雜,爐內(nèi)設有破黏和煤分布器、爐箅等轉動設

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