煤化學(xué)工業(yè)1111

1、煤化學(xué)工業(yè)組長(zhǎng)：梁曉滿組員：李依珊 智明明 郝嘉岐幻燈片制作：李依珊 梁曉滿幻燈片解說(shuō)：智明明主要內(nèi)容 煤化工發(fā)展簡(jiǎn)史 煤化工范疇 煉焦 粗苯的回收 煤的氣化煤化工發(fā)展簡(jiǎn)史 煤化工的發(fā)展始于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成了完整的煤化學(xué)工業(yè)體系。進(jìn)入20世紀(jì)，許多有機(jī)化學(xué)品多以煤為原料生產(chǎn)，煤化學(xué)工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期，煤化工有了新突破，成功地由煤年代后期，煤化工有了新突破，成功地由煤制成乙酐：煤氣化制成合成氣，再合成乙酸甲酯，進(jìn)一步制成乙酐：煤氣化制成合成氣，再合成乙酸甲酯，進(jìn)一步進(jìn)行羰化制乙酐；進(jìn)行羰化制乙酐； 20052005年，中國(guó)所產(chǎn)煤年，中國(guó)

2、所產(chǎn)煤46%46%用于火力發(fā)電；用于火力發(fā)電；17%17%用于煉焦；用于煉焦；13%13%建材工業(yè)；建材工業(yè)；5%5%化學(xué)工業(yè)；余為供熱等其他用煤?；瘜W(xué)工業(yè)；余為供熱等其他用煤。 煉焦化學(xué)工業(yè)年用煤超過(guò)煉焦化學(xué)工業(yè)年用煤超過(guò)2 2108108噸，生產(chǎn)冶金焦炭居噸，生產(chǎn)冶金焦炭居世界首位，化學(xué)肥料工業(yè)生產(chǎn)煤炭成為主要原料，以煤為世界首位，化學(xué)肥料工業(yè)生產(chǎn)煤炭成為主要原料，以煤為原料生產(chǎn)的甲醇和以電石為原料生產(chǎn)的氯乙烯占很高比例，原料生產(chǎn)的甲醇和以電石為原料生產(chǎn)的氯乙烯占很高比例，萘、蒽等產(chǎn)品則全部來(lái)自煉焦化學(xué)工業(yè)。萘、蒽等產(chǎn)品則全部來(lái)自煉焦化學(xué)工業(yè)。煤化工范疇 煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使

3、煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過(guò)程。煤氣化煤氣凈化氨合成煤氣甲醇合成甲醇甲醇毛比爾法汽油費(fèi)托合成液體燃料、化學(xué)品乙酐合成乙酐、乙酸甲酯直接液化加工液體燃料、化學(xué)品煉焦焦?fàn)t煤氣分離城市煤氣粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油加工萘、蒽、吡啶、酚瀝青、碳素制品焦炭電石爐石灰石冶金焦電石乙炔化學(xué)品低溫干餾煤氣燃料氣低溫煤焦油加工液體燃料、酚半焦無(wú)煙燃燒、還原劑氣化原料其他加工褐煤蠟、活性炭、碳分子篩合成氨煤焦化煤焦化主要生產(chǎn)煉鋼用焦炭，同時(shí)生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣、苯、萘、蒽、瀝青以主要生產(chǎn)煉鋼用焦炭，同時(shí)生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣、苯、萘、蒽、瀝青以 及碳素材料等產(chǎn)品；及碳素材料等產(chǎn)品；煤氣化煤氣化生產(chǎn)合成氣，是合成液體燃

4、料、乙醇、乙酐等多種產(chǎn)品的原料；生產(chǎn)合成氣，是合成液體燃料、乙醇、乙酐等多種產(chǎn)品的原料；煤直接液化煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。煤間，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。煤間 接液化是由煤氣生產(chǎn)合成氣，再經(jīng)催化合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品。接液化是由煤氣生產(chǎn)合成氣，再經(jīng)催化合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品。煤低溫干餾煤低溫干餾生產(chǎn)低溫焦油，經(jīng)過(guò)加氫生產(chǎn)液體燃料，低溫焦油分離后可生產(chǎn)低溫焦油，經(jīng)過(guò)加氫生產(chǎn)液體燃料，低溫焦油分離后可 得有用的化學(xué)產(chǎn)品。低溫干餾的半焦（蘭炭）可用作無(wú)煙燃料，或用作得有用的化學(xué)產(chǎn)品。低溫干餾的半焦（蘭炭）可用作無(wú)煙燃料，或用作 氣化原料、發(fā)電燃料

5、以及碳質(zhì)還原劑等。低溫干餾煤氣可做燃料氣。氣化原料、發(fā)電燃料以及碳質(zhì)還原劑等。低溫干餾煤氣可做燃料氣。煤的低溫干餾煤的低溫干餾 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(guò)程，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(guò)程，稱為煤干餾（或煉焦、焦化）。按加熱終溫的不同，可分稱為煤干餾（或煉焦、焦化）。按加熱終溫的不同，可分500600為為低低溫干餾；溫干餾；9001100 為為高溫干餾；高溫干餾；700900 為為中溫干餾。中溫干餾。煤低溫干餾產(chǎn)品煤低溫干餾產(chǎn)品 半焦半焦 半焦的孔隙率為半焦的孔隙率為30%50%，反應(yīng)性和比電阻率都比高溫焦炭高；原料煤的煤化度，反應(yīng)

6、性和比電阻率都比高溫焦炭高；原料煤的煤化度越低，半焦的反應(yīng)能力和電阻越高；半焦強(qiáng)度低于焦炭。越低，半焦的反應(yīng)能力和電阻越高；半焦強(qiáng)度低于焦炭。 煤焦油煤焦油 黑褐色液體，密度一般黑褐色液體，密度一般0.951.1g/cm3;含有酚類達(dá)含有酚類達(dá)35%；有機(jī)堿；有機(jī)堿1%2%；烷烴；烷烴2%10%；烯烴；烯烴3%5%；環(huán)烷烴；環(huán)烷烴 10%；芳烴；芳烴15%25%；中性含氧化合物（酮、；中性含氧化合物（酮、酯和雜環(huán)化合物）酯和雜環(huán)化合物） 20%25%；中性含氮化合物為；中性含氮化合物為2%3%；瀝青達(dá)；瀝青達(dá)10%。低溫焦。低溫焦油可生產(chǎn)油可生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、酚類、烷烴和芳烴，其中包括苯、萘的同

7、系發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、酚類、烷烴和芳烴，其中包括苯、萘的同系 物及其他成分。物及其他成分。 煤氣煤氣 低溫干餾煤氣低溫干餾煤氣密度密度為：為：0.91.2g/cm3 含有較多含有較多甲烷甲烷及其他及其他烴類烴類，煤氣組成，煤氣組成因原料煤性質(zhì)不同而有較大差異。因原料煤性質(zhì)不同而有較大差異。煉焦 煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000左右（高溫干餾），通過(guò)熱分解和結(jié)焦產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣和煉焦化學(xué)產(chǎn)品的工藝過(guò)程 。 煉焦的煤包括：氣煤，肥煤，焦煤，瘦煤，貧煤。 焦炭主要用于高爐煉鐵。煤氣可以用來(lái)焦炭主要用于高爐煉鐵。煤氣可以用來(lái)合成氨，合成氨，生產(chǎn)化肥或用作加熱燃料。生產(chǎn)化肥或用作加熱燃料。 煉焦所得化學(xué)產(chǎn)

8、品種類很多，特別是含有多種煉焦所得化學(xué)產(chǎn)品種類很多，特別是含有多種芳芳香族化合物香族化合物，主要有硫酸銨、吡啶堿、苯、甲苯、，主要有硫酸銨、吡啶堿、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和瀝青等。二甲苯、酚、萘、蒽和瀝青等。 倒焰式焦?fàn)t倒焰式焦?fàn)t廢熱式焦?fàn)t廢熱式焦?fàn)t蓄熱式焦?fàn)t蓄熱式焦?fàn)t?；瘜W(xué)成分化學(xué)成分 高爐和鑄鐵的焦炭的化學(xué)成分高爐和鑄鐵的焦炭的化學(xué)成分灰分灰分 焦炭的灰分焦炭的灰分越低越好越低越好，灰分每降低，灰分每降低1%，煉鐵焦比可降低，煉鐵焦比可降低2%，渣量較少，渣量較少2.7%2.9%，高爐，高爐 增產(chǎn)約增產(chǎn)約2.0%2.5%。硫分硫分 硫分轉(zhuǎn)移到生鐵中，使生鐵呈熱脆性，加快生鐵腐蝕。硫分

9、轉(zhuǎn)移到生鐵中，使生鐵呈熱脆性，加快生鐵腐蝕。揮發(fā)分揮發(fā)分 焦炭揮發(fā)分是鑒別焦炭成熟的一個(gè)重要指標(biāo)，成熟焦炭的揮發(fā)分為焦炭揮發(fā)分是鑒別焦炭成熟的一個(gè)重要指標(biāo)，成熟焦炭的揮發(fā)分為1%左右；當(dāng)揮發(fā)分高左右；當(dāng)揮發(fā)分高 于于1.5%時(shí)，則為生膠。時(shí)，則為生膠。水分水分 焦炭水分一般為焦炭水分一般為2%6%。焦炭水分要穩(wěn)定，否則將引起高爐爐溫波動(dòng)，并給焦炭轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)。焦炭水分要穩(wěn)定，否則將引起高爐爐溫波動(dòng)，并給焦炭轉(zhuǎn)鼓指標(biāo) 帶來(lái)誤差。帶來(lái)誤差。堿性成分堿性成分 k2o、nao對(duì)焦炭在高爐中的性狀影響大，嚴(yán)重降低焦炭強(qiáng)度。對(duì)焦炭在高爐中的性狀影響大，嚴(yán)重降低焦炭強(qiáng)度。煉焦原理 干燥預(yù)熱 膠質(zhì)體形成 半焦形成

10、 焦炭形式 煉焦是將煤放在焦?fàn)t中加熱，隨著溫度的升高（1000左右）。煤中有機(jī)質(zhì)逐漸分解，其中，揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)逸出成為煤氣或煤焦油，殘留下不揮發(fā)性產(chǎn)物就是焦炭。焦炭生產(chǎn)工藝流程焦炭生產(chǎn)過(guò)程分為：洗煤，配煤，煉焦，焦炭處理等工序，工藝流程如下： 1.洗煤原煤在煉焦之前，先進(jìn)行洗選。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。2.配煤將各種結(jié)焦性能不同的煤按一定比例配合煉焦。目的是在保證焦炭質(zhì)量的前提下，擴(kuò)大煉焦用煤的使用范圍，合理地利用國(guó)家資源，并盡可能地多得到一些化工產(chǎn)品。3.煉焦將配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過(guò)兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，最后形成焦炭。 4

11、.煉焦的產(chǎn)品處理將爐內(nèi)推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進(jìn)行破碎、篩分、分級(jí)、獲得不同粒度的焦炭產(chǎn)品，分別送往高爐及燒結(jié)等用戶。熄焦方法有干法和濕法兩種。濕法熄焦是把紅熱焦炭運(yùn)至熄焦塔，用高壓水噴淋6090s。干法熄焦是將紅熱的焦炭放入熄焦室內(nèi)，用惰性氣體循環(huán)回收焦炭的物理熱，時(shí)間為24h。在煉焦過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣是燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產(chǎn)的主要燃料。煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制煤焦化工學(xué)產(chǎn)品回收和精制流程煤焦化工學(xué)產(chǎn)品回收和精制流程組分與組成組分與組成 煉焦過(guò)程析出的揮發(fā)性產(chǎn)物，簡(jiǎn)稱為煉焦過(guò)程析出的揮發(fā)性產(chǎn)物，簡(jiǎn)稱為粗煤氣粗煤氣。 粗煤

12、氣中含有許多化合物，包括氣態(tài)物質(zhì)，如粗煤氣中含有許多化合物，包括氣態(tài)物質(zhì)，如h2、甲烷、甲烷、co、co2等；烴類；含氧化合物，如酚類；含氮化合物，如氮、氰化氫、吡啶類等；烴類；含氧化合物，如酚類；含氮化合物，如氮、氰化氫、吡啶類和喹啉類等；含硫化合和喹啉類等；含硫化合 物，如硫化氫、二氧化硫和噻吩等；水蒸氣。物，如硫化氫、二氧化硫和噻吩等；水蒸氣。 粗煤氣組成的影響因素主要是：粗煤氣組成的影響因素主要是：煉焦溫度煉焦溫度和和二次熱解作用二次熱解作用。 煤熱解生成的粗煤氣由煤熱解生成的粗煤氣由煤氣、焦油、粗苯和水構(gòu)成煤氣、焦油、粗苯和水構(gòu)成。低溫干餾技術(shù)的發(fā)展低溫干餾技術(shù)的發(fā)展 低溫煤焦油主要

13、是有低溫煤焦油主要是有褐煤和高揮發(fā)性的煙煤褐煤和高揮發(fā)性的煙煤經(jīng)低溫（經(jīng)低溫（500-700）干）干餾得到的焦油，是煤受熱分解的初級(jí)產(chǎn)物。餾得到的焦油，是煤受熱分解的初級(jí)產(chǎn)物。 干餾溫度一般在干餾溫度一般在900 以下以下，如干餾產(chǎn)品以焦油為主要產(chǎn)品，則干餾，如干餾產(chǎn)品以焦油為主要產(chǎn)品，則干餾終溫終溫低于低于600 ，即低溫干餾，即低溫干餾；如干餾產(chǎn)品以半焦為主要產(chǎn)品，則干餾終；如干餾產(chǎn)品以半焦為主要產(chǎn)品，則干餾終溫在溫在 800900 ，即中溫干餾，即中溫干餾。低溫煤焦油的加工利用現(xiàn)狀低溫煤焦油的加工利用現(xiàn)狀粗苯回收粗苯：粗苯： 脫氨后的焦?fàn)t煤氣含有苯系化合物，其中以苯的含量為主，稱之為粗苯

14、。粗苯組成和性質(zhì)：粗苯組成和性質(zhì)：粗苯組成（%）苯甲苯二甲苯（含乙基苯）三甲苯和乙基甲苯不飽和化合物硫化物555711222.56127120.31.8淡黃色，透明，液體，比水輕，不溶于水，易揮發(fā)易燃。l煤氣化煤氣化煤化工主要研究方向介紹煤化工主要研究方向介紹煤氣化是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程。煤氣化是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程。以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等作氣化劑，在以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等作氣化劑，在 高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。煤的氣化類型可

15、歸納為五種基本類型：煤的氣化類型可歸納為五種基本類型：自熱式的水蒸氣氣化自熱式的水蒸氣氣化、外熱式水蒸氣氣化外熱式水蒸氣氣化、 煤的加氫氣化煤的加氫氣化、煤的水蒸氣氣化和加氫氣化結(jié)合制造代用天然氣煤的水蒸氣氣化和加氫氣化結(jié)合制造代用天然氣、煤的水蒸氣氣化煤的水蒸氣氣化 和甲烷化相結(jié)合制造代用天然氣和甲烷化相結(jié)合制造代用天然氣。自熱式煤的水蒸氣氣化自熱式煤的水蒸氣氣化外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加氫氣化煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結(jié)合煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結(jié)合煤的水蒸氣氣化和甲烷化相結(jié)合煤的水蒸氣氣化和甲烷化相結(jié)合 間接液化間接液化煤炭的間接液化是煤氣化產(chǎn)生煤炭的間接液化是煤氣化產(chǎn)生合成氣（合成氣（co+h2），），再以合成氣再以合成氣 為原料為原料合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品。反應(yīng)器類型：反應(yīng)器類型：固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器、氣流床反應(yīng)器氣流床反應(yīng)器、漿態(tài)床反應(yīng)器漿態(tài)床反應(yīng)器。煤氣化 直接液化直接液化煤炭的間接液化是將煤在較高溫度和壓