煤化學第9章煤的熱解與黏結(jié)成焦

1、能源化學講稿煤化學9煤的熱解與黏結(jié)成焦9煤的熱解與黏結(jié)成焦（多媒體課件教案）教學目標：了解煤的熱解過程及熱解化學反應，理解煤的黏結(jié)成焦機理及影響焦炭強度的主要因素，掌握煤黏結(jié)性與結(jié)焦性概念的聯(lián)系與區(qū)別。教學內(nèi)容：基本概念：煤的熱解、膠質(zhì)體、液晶、中間相小球體、基本原理：（1） 煤的熱解過程（2） 煤熱解主要化學反應（3） 膠質(zhì)體的質(zhì)量（數(shù)量與性質(zhì)）表征（4） 煤的黏結(jié)與成焦機理（5） 影響焦炭的主要因素引言：煤的熱解是指煤在隔絕空氣條件下持續(xù)加熱至較高溫度時發(fā)生一系列化學變化的總稱。同義詞：熱分解、干餾黏結(jié)與成焦是煤在一定條件下熱解的結(jié)果。以煤的熱解為基礎的煤熱加工，尤其煉焦是煤炭綜合利用中最

2、重要的工藝。因此，研究煤的熱解對煤的熱加工有直接的指導作用。同時也有助于開發(fā)煤的熱加工技術(shù)，研究煤的結(jié)構(gòu)。9.1煤的熱解過程黏結(jié)性煙煤的熱解過程序號 一 二 三階段 干燥脫氣 活潑分解 二次脫氣溫度范圍350400 350（450）550 5501000物相變化 不變 軟化、膠質(zhì)體、固化 半焦收縮形成裂紋過程本質(zhì) 脫附 裂解為主 縮聚為主主產(chǎn)物 干煤 膠質(zhì)體 半焦焦碳熱效應吸熱吸熱放熱.煤熱解化學反應煤的熱解是一個及其復雜的過程，包括有機質(zhì)的裂解，裂解產(chǎn)物中輕質(zhì)部分的揮發(fā)，重質(zhì)部分縮聚。揮發(fā)產(chǎn)物在一出過程中的分解與化合。縮聚產(chǎn)物在更高溫度下的再裂解與再縮聚。總的來說，包括裂解與縮聚兩大類反應，

3、前期以裂解為主，后期以縮聚為主。其間既有平行反應，也有交叉反應。從煤的分子結(jié)構(gòu)看，熱解反應的影響主要是基本結(jié)構(gòu)單元周圍的側(cè)鏈和官能團，基本結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵。對熱不穩(wěn)定成分與不斷裂解，形成煤氣、焦油等低分子化合物，以揮發(fā)的形式析出；基本結(jié)構(gòu)單元的核對熱穩(wěn)定，互相縮聚形成固體產(chǎn)品（半焦或焦炭）。（1）有機化合物的熱裂解有機化合物的熱穩(wěn)定性，決定于其鍵型與鍵能。烴類熱穩(wěn)定性的一般規(guī)律是：縮合芳烴芳烴環(huán)烷烴烯烴炔烴烷烴芳環(huán)上側(cè)鏈越長，越不穩(wěn)定；芳環(huán)數(shù)越多，側(cè)鏈也越不穩(wěn)定。在縮合芳烴中，縮合環(huán)數(shù)越多，越穩(wěn)定。（2）煤熱解主要化學反應裂解反應橋鍵斷裂生成自由基脂肪側(cè)鏈裂解生成氣態(tài)烴含氧官能團生成、煤中低

4、分子化合物裂解生成氣態(tài)烴一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應裂解反應生成更小分子氣態(tài)烴和熱解碳脫氫反應環(huán)烷烴芳構(gòu)化加氫反應苯環(huán)去側(cè)鏈縮合反應芳烴稠環(huán)化橋鍵分解生成氣態(tài)烴縮聚反應膠質(zhì)體多相縮聚反應生成半焦半焦縮聚生成焦碳.煤熱解動力學研究形成機理 1928年，英國惠勒(R.VWheeler)等從煤的分解溫度、軟化溫度和流動現(xiàn)象出發(fā)，開始探索膠質(zhì)體生成機理。至20世紀50年代，已出現(xiàn)眾多解釋，其中以熱瀝青質(zhì)機理和偏塑性體機理較為流行。熱瀝青質(zhì)機理認為，軟化是煤熱解的漸進過程，熱解使煤部分地成為流動物，這種流動物狀似熱瀝青，故叫做熱瀝青質(zhì)，它是煤經(jīng)加熱后的分解產(chǎn)物，并非煤本身原有的物質(zhì)。流動物經(jīng)一次裂解產(chǎn)生初

5、次煤焦油和少量煤氣，在一定溫度范圍和一定時間內(nèi)，尚未熱解的煤就分散于此流動物中，從而形成膠質(zhì)體。20世紀50年代，荷蘭克勒維倫(D.W.Wan Krevelen)等用偏塑性體理論較全面地研究了膠質(zhì)體的生成和縮聚反應動力學，提出膠質(zhì)體生成和轉(zhuǎn)化成焦炭的三個按順序發(fā)生的反應粘結(jié)性煤(P) 膠質(zhì)體(M)膠質(zhì)體(M) 半焦(R)+一次氣體(G1)半焦(R) 焦炭(S)+二次氣體(G2)k1,k2,k3為反應速度常數(shù)。反應(1)為解聚反應;反應(2)為裂解縮聚反應;反應(3)為縮聚脫氣反應。粘結(jié)性煤P經(jīng)加熱后，發(fā)生解聚反應而生成膠質(zhì)體M(又稱偏塑性體，以區(qū)別于通常的塑性體);當進一步升高溫度后，膠質(zhì)體則

6、經(jīng)裂解縮聚反應，轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢筊和一次氣體G1。導致膠質(zhì)體生成和轉(zhuǎn)變的上述兩個反應均后一級反應。因此，膠質(zhì)體的性質(zhì)決定于它的濃度(M/P0)，其中P0為起始煤的質(zhì)量。由反應動力學研究，還得出了反應速度常數(shù)和反應活化能。反應活化能為210250kJ/mol。還沒有一個能全面反映膠質(zhì)體性質(zhì)的指標。就膠質(zhì)體時主要性質(zhì)而言，有熱穩(wěn)定性、粘結(jié)性、流動性、透氣性和膨脹性等。熱穩(wěn)定性用煤的軟固化溫度區(qū)間來表示;流動性以煤的流動度或粘度來衡量，透氣性用揮發(fā)物穿透膠質(zhì)體析出時，所受到的阻力來表示；氣體由膠質(zhì)體中析出時產(chǎn)生的體積膨脹，可用煤的膨脹度來表征。各類煉焦煤的膠質(zhì)體數(shù)量和性質(zhì)差異較大。氣煤受熱后的流動物熱穩(wěn)定

7、性差，易迅速分解成氣體析出，所以其膠質(zhì)體的流動性并不大。瘦媒受熱后產(chǎn)生的流動物數(shù)量少，軟固化溫度區(qū)間最小(僅為40），膠質(zhì)體流動性也差，不易將煤粒間的空隙填滿，因此界面結(jié)合不好，所形成的焦炭熔融得不好，耐磨性鼠肥煤的流動物多，軟固化溫度區(qū)間最大(達140），在膠質(zhì)體狀態(tài)下的停留時間長，煤粒熔融結(jié)合良好。焦煤的液相物較多，其膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性和流動性均好，又有一定的膨脹性，這些性質(zhì)均有利于煤粒之間的粘結(jié)，從而形成熔融良好、致密的焦炭。影響因素 膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)主要受煤的性質(zhì)和加熱速度的影響，另外煤經(jīng)受氧化、氫化和粒度變化等也會改變膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)。膠質(zhì)體性質(zhì)隨煤種而異，揮發(fā)分超過1315%的煤

8、，在加熱時才明顯出現(xiàn)膠質(zhì)體;在一定范圍內(nèi)，煤中揮發(fā)分上升則膠質(zhì)體增加，當揮發(fā)分為2530%時膠質(zhì)體達到最大值;此后肢質(zhì)體則隨揮發(fā)分的上升而減少，當煤的揮發(fā)分超過3540%時膠質(zhì)體消失。煤化度和煤的巖相組成是影響膠質(zhì)體的重要因素，隨著煤化度增加，開始軟化溫度逐漸升高。中等煤化度的煤熱解時，煤氣和煤焦油產(chǎn)率高，膠質(zhì)體的數(shù)量多、質(zhì)量好。巖相組成中的鉸質(zhì)組和穩(wěn)定組是可熔組分，情質(zhì)組和礦物質(zhì)是不熔組分，它們均影響熱解液體產(chǎn)物的產(chǎn)率和組成。不同煤化度(以干燥無灰基碳含量Cdaf表示)煤的鏡質(zhì)組在干餾時(加熱速度為3/min)其膠質(zhì)體的特性溫度見圖l。圖中陰影區(qū)為膠質(zhì)狀態(tài)區(qū)。當煤中鏡質(zhì)組的碳含量小于80%.

9、煤的黏結(jié)與成焦機理.概述對于煤黏結(jié)成焦機理的研究，始于煤化學的開創(chuàng)階段，比較有影響的有溶劑抽提理論，物理黏結(jié)理論，塑性成焦機理，中間相成焦機理和傳氫機理。溶劑的抽提理論煤溶劑抽提抽出物黏結(jié)組分決定煤的黏結(jié)能力殘渣不黏組分決定焦碳基質(zhì)的強度物理黏結(jié)理論煤黏結(jié)成分不黏成分表面浸潤界面結(jié)合塑性成焦機理膠質(zhì)體理論煤熱解液相黏結(jié)成分固相不黏成分膠質(zhì)體熱解半焦縮聚焦碳氣相中間相成焦機理煤炭化膠質(zhì)體（各向同性）液晶（中間相）長大、融并固化焦碳傳氫機理煤熱解自由基+自由基穩(wěn)定化塑性發(fā)展. 膠質(zhì)體理論單顆煤粒在膠質(zhì)體階段的轉(zhuǎn)化。當煤粒隔絕空氣加熱至一定溫度時，煤粒開始軟化，在表面上出現(xiàn)含有氣泡的液膜如圖9-10

10、(a)所示。溫度進一步升高至500550時，液體膜外層開始固化生成半焦，中間仍為膠質(zhì)體，內(nèi)部為未變化的煤，如圖9-10(b)所示。這種狀態(tài)只能維持很短時間。因為外層半焦外殼上很快獻出現(xiàn)裂紋，膠質(zhì)體在氣體壓力下從內(nèi)部通過裂紋流出，如圖9-10（c)所示。這一過程一直持續(xù)到煤粒內(nèi)部完全轉(zhuǎn)變成半焦為止。粘結(jié)性煤加熱到一定溫度時，每個煤粒都有液相形成，許多煤粒的液體膜匯合在一起，形成粘稠狀的氣、液、固三相共存的混合物，此三相混合物稱為膠質(zhì)體。煤的此種狀態(tài)即為膠質(zhì)狀態(tài)。能否形成膠質(zhì)體，膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)對煤的粘結(jié)和成焦至關重要，是煤的塑性成焦機理的核心。9.4.2.1 膠質(zhì)體液相的來源膠質(zhì)體中的液相是形

11、成膠質(zhì)體的基礎。膠質(zhì)體液相的來源是多方面的。前蘇聯(lián)學者阿羅諾夫等根據(jù)煤的大分子結(jié)構(gòu)學說，認為是由于煤大分子結(jié)構(gòu)上的側(cè)鏈和官能團受熱裂解生成液體產(chǎn)物。他們假設在55O前熱分解放出的揮發(fā)分主要是大分子結(jié)構(gòu)上脫落下來的側(cè)鏈和官能團，提出了兩個指標二(C十H十O)(即總揮發(fā)分)和乏(C十H)。這兩個指標數(shù)值都大，說明總揮發(fā)分高和碳氫化合物比例大，能形成大量熱穩(wěn)定性好的液體產(chǎn)物，中等變質(zhì)程度煙煤就是這樣。如以C十H十O)大，但乏(C十H)/S(O)小，說明側(cè)鏈和官能團多。同時氧含量高，生成較多的氣態(tài)產(chǎn)物和較少的液體產(chǎn)物，故粘結(jié)性差。低變質(zhì)程度煙煤的情況屬于這一種。另外乏(C十H十O)低莊(C十H)/乏(

12、0)高，說明側(cè)鏈和官能團數(shù)量少，熱解時液體產(chǎn)物更少，高變質(zhì)程度煙煤就是如此。另一些學者則認為膠質(zhì)體液體產(chǎn)物主要是由于煤中固有的瀝青熔化而成的。如羅加指出，塑性現(xiàn)象取決于煤中瀝青和腐殖質(zhì)兩部分的數(shù)量和性質(zhì)。這里說的瀝青是指熔化前不揮發(fā)的瀝青。加熱速度越快，塑性現(xiàn)象越明顯的原因是瀝青的熔化速度大大超過分解速度。根據(jù)煤的分子結(jié)構(gòu)、熱解和液化機理研究的新進展，可見上面兩種觀點雖有合理的一面，但顯然都是不全面的。阿羅諾夫的大分子結(jié)構(gòu)學說總的講過分籠統(tǒng)。他所說的側(cè)鏈是一個不太確切的概念，指的是芳香核外聚合程度逐漸降低的分子成分。另外用550前的揮（1）膠質(zhì)體液相的來源可能有多種來源分子量不太大的自由基體系

13、，獲氫后，自由基穩(wěn)定化液相（太大、固相太小、氣相）。結(jié)構(gòu)單元脂肪側(cè)鏈裂解脫落，小部分分子量較大者液相。煤中原有的低分子化合物（如瀝青），受熱熔融液相。殘留固體在液相中的部分溶解和膠溶。（2）膠質(zhì)體的質(zhì)量半焦的質(zhì)量取決于膠質(zhì)體的質(zhì)量，膠質(zhì)體的質(zhì)量表征：數(shù)量、質(zhì)量。膠質(zhì)體的數(shù)量：即液相的數(shù)量，表征：膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層厚度。膠質(zhì)體的性質(zhì)熱穩(wěn)定性影響液、固間的相互作用時間的長短。表征：軟固化溫度區(qū)間（膠質(zhì)層指數(shù)，奧亞）。流動性，應適度，大小表明液相少，太大液相過多或黏結(jié)性差。表征：基氏流動度。透氣性與膨脹性：膠質(zhì)體液相黏度較大時，氣體不易析出，形成內(nèi)部氣泡，產(chǎn)生膨脹壓力，有利于黏結(jié)，但膨脹壓力過大，有可

14、能造成焦碳爐損壞。表征：奧亞膨脹度（b值）。粘結(jié)性好的基本條件，從膠質(zhì)體理論角度看有六點；此外，膠質(zhì)體的質(zhì)量主要決定于煤質(zhì)，同時也受干餾條件的影響，例如：加熱速度，散密度等。9.4.3中間相理論1961，Taylor研究巖相變質(zhì)煤田時，由于溫度梯度大，觀察到了煤處于軟化膠質(zhì)體半焦焦碳個變化階段的區(qū)域，其中發(fā)現(xiàn)了中間相小球體及其發(fā)育的全過程，由此，出現(xiàn)了中間相這兩個術(shù)語。9.4.3.1液晶和中間相小球體 液晶分子質(zhì)量較高，炭鏈較長的芳烴化合物，在一定溫度范圍，因分子排列有一 定規(guī)則出現(xiàn)的中間相態(tài)。 液晶的性質(zhì)具有液體的流動性和表面張力，又呈現(xiàn)某些晶體的光學性質(zhì)。 液晶的種類近晶液晶，向列液晶，膽

15、 炭化過程中的液晶屬（炭網(wǎng)平面）盤狀分子平行排列的向列液晶。最穩(wěn)定的形式是中 間相小球體。9.4.3.2中間相的形成與發(fā)展如圖9179.4.3.3中間相形成與發(fā)展的基本要素適度的化學縮聚活性一定的流動性較寬的溫度流動區(qū)間9.4.4半焦的收縮與裂紋的形成半焦收縮階段5501000，半焦中的有機質(zhì)進一步發(fā)生熱分解與熱聚縮。熱分解：短側(cè)鏈脫落，橋鍵斷裂，產(chǎn)物為小分子量的氣體CH4、H2，750后以H2 為主。熱縮聚：分解產(chǎn)生的自由基縮聚，縮合芳環(huán)脫氫縮聚，碳網(wǎng)不斷增大，有機質(zhì)致密化。裂紋產(chǎn)生：由于溫度場的不均勻，使收縮不同步，產(chǎn)生內(nèi)應力，當內(nèi)應力大于焦碳的 基質(zhì)溫度時，產(chǎn)生裂紋。煤在炭化室里兩面加熱

16、，層狀結(jié)焦形式，沿炭化室橫剖面。由于溫度梯度的存在，使熱解從靠近爐墻處向炭化室中的發(fā)展。因而在一定溫度范圍，橫剖面上同時存在，焦 碳層，半焦層，煤層，這種結(jié)焦進程的不一致，產(chǎn)生裂紋（橫裂紋、縱裂紋）。9.4.5焦炭的光學性質(zhì)類似于煤巖學研究，用巖相學的方法來研究焦碳，相應地也有一套焦炭光學組織的特征、命名與分類。9.5影響焦炭的主要因素內(nèi)因煤質(zhì)；外因煤準備與煉焦工藝條件。9.5.1原料煤的性質(zhì)與配合9.5.1.1原料煤的性質(zhì)從內(nèi)因看 焦炭溫度 煤的結(jié)焦性 煤化度 粘結(jié)性 氣煤 肥煤 焦煤 瘦煤煤化度 升高煤氣產(chǎn)率 降低焦油產(chǎn)率 降低焦炭產(chǎn)率 升高膠質(zhì)體數(shù)量 較多 最多 次多 較少膠質(zhì)體質(zhì)量 最

17、差 次好 最好 較差焦炭抗碎強度 最差 次之 最好 較好耐磨強度 較好 最好 次好 最差膨脹壓力 小 次大 最大 小9.5.1.2配合煤 各種煉焦煤，性質(zhì)各有特點，在考慮生產(chǎn)目的、資源條件的前提下，將各單種煤按比例配合，使其優(yōu)勢互補，達到生產(chǎn)質(zhì)量與數(shù)量的要求。配煤的基本思想：活性組分和惰性組分達到最佳比例。惰性組分溫度高。9.5.2工藝條件的影響加熱速度煤的加熱速度加快，會使煤的粘結(jié)性增加，對弱粘結(jié)性的煤效果尤其明顯，其原因在于：升溫速度增加，液體產(chǎn)物的熱解反應發(fā)生滯后現(xiàn)象。軟、固化溫度都提高了，而固化溫度的升高大于軟化溫度的升高，使煤的塑性區(qū)間增大；快速升溫使需要能量較多的一些反應在短時間內(nèi)

18、獲得顯著的反應速度，形成分子量較大，沸點與熱穩(wěn)定性較高且數(shù)量較多的液體。煤料的散密度提高煤料的散密度，可提高焦炭質(zhì)量，原因：提高煤料的散密度，煤粒間間隙減少，液相易充滿空隙，使膠質(zhì)體的膨脹性和流動性增加。此外，散密度高，使半焦收縮縮小，半焦的裂紋少。提高煤料的散密度的工藝方法：煤搗固、配型煤、煤干燥或預熱等。煤料的粒度適當增加煤料細度有利于提高焦炭溫度，原因：煤料中的惰性組分分子細碎可減小裂紋中心，減小裂紋應力，使焦炭裂紋減少。但粉碎過度，反而減低焦炭溫度，原因：過細粉碎使惰性組分表面積增大較多，對膠質(zhì)體液相的吸附量增加，難以全部浸潤，固使粘結(jié)性下降。9.5.5配添加物 當煤料中活性成分與惰性

19、成分不平衡時，可另加粘結(jié)性或惰性物使之達到平衡。需生 產(chǎn)塊度大、溫度高的焦炭使，也可同時添加。常用黏結(jié)劑：煤焦油、煤瀝青、石油瀝青及其混合物；常用惰性物：焦粉、半焦粉、石油焦粉、無煙焦粉。9.6煤的快速熱解煤的快速熱解是指升溫速度遠遠高于常規(guī)升溫速度(之lOC/min或13C/Mn)時煤的熱解，升溫速度可達每分鐘幾百、幾千甚至幾億度。在快速熱沖擊下，熱解過程將發(fā)生極大變化:氣體析出溫度范圍大幅度地提高和加寬，這主要是由于加熱速度遠遠超過了氣體從煤粒內(nèi)部向外擴散逸出的速度。煤化度越低的煤，快速加熱的影響越顯著。當褐煤快速加熱時，加熱速度由l/s提高到100000/s，氣體析出溫度范圍由40084

20、0移向8601700。更重要的現(xiàn)象是，在快速加熱下，最終失重率明顯超過煤的工業(yè)分析所測得的揮發(fā)分產(chǎn)率。并改變了揮發(fā)產(chǎn)物的組成，特別是一次焦油和氣態(tài)烴的產(chǎn)率大幅度增加，而且產(chǎn)品品種可通過控制熱解過程進行調(diào)節(jié)。這是正在發(fā)展中的煤快速熱解新工藝的科學基礎。9.6.1固體熱載體快速熱解法9.6.1.1 西方石油公司法西方石油公司法以熱焦屑作熱載體，將煤粉噴人由燃燒氣流挾帶的熱循環(huán)半焦的稀氣流內(nèi)，在2S內(nèi)將煤加熱至要求溫度(530620)，升溫速度約為1700O/min。熱焦和煤氣在旋風分離器中分開，部分熱焦循環(huán)作熱載體。在燃燒器內(nèi)燒去一部分焦粉以提高溫度，為熱解反應供熱。該法可以產(chǎn)油或產(chǎn)氣模式進行。產(chǎn)

21、油的最佳溫度區(qū)間是560580，如圖9-25所示。高揮發(fā)分煙煤在此溫度下的油產(chǎn)率可約達干煤的35%(質(zhì)量分數(shù))，比鋁甑干餾的油產(chǎn)率高一倍以上。伴生氣體可達約6.5% (質(zhì)量分數(shù))，氨水產(chǎn)率僅為1.7%(質(zhì)量分數(shù))。但所得油類是很重的焦油狀物質(zhì)，其中約含20%30%(質(zhì)量分數(shù))的瀝青質(zhì)和5%10%(質(zhì)量分數(shù))的苯不溶樹脂狀物質(zhì)。如欲將這種油用作燃料或化工原料，需對其進行催化或加氫提質(zhì)。當溫度超過約600時，油即逐漸減少，產(chǎn)氣逐漸增多。產(chǎn)氣模式的最佳操作溫度是870。這時，平均氣體產(chǎn)率將達到占原始干煤的30%(質(zhì)量)，只有約10%(質(zhì)量)的煤轉(zhuǎn)化為重焦油。典型的氣體組成是:H2 26.8%、CO

22、30.0%、CO2 8.5%、CH4 22.4%、C1的烴類12.3%(主要為C2H4)。9.6.1.2 美國食品機械公司的COGas法COGas法是使煤連續(xù)通過三個反應器與逆向流動的熱氣流相遇而發(fā)生快速階梯熱解。此法比西方石油公司法的產(chǎn)氣模式的升溫速度慢，處理溫度高，焦油產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率的變化與煤化度的關系甚大，如表9-16所示。由于瀝青質(zhì)和樹脂狀物質(zhì)在較高溫度下熱分解，所以該法所得焦油的流動性比西方石油公司法的好得多。9.6.1.3 魯奇-魯爾煤氣法(L-R法)L-R法是將煤與熱半焦在攪拌反應器中混合。它的核心是固體熱載體循環(huán)系統(tǒng)，此外還有氣體產(chǎn)物系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)。多余的熱焦粉在排出前經(jīng)廢熱

23、回收。對高揮發(fā)分煙煤可以得到30%(質(zhì)量)的焦油產(chǎn)率。此法如與電站或氣化裝置聯(lián)合，將半焦加以利用，則優(yōu)越性更加突出。9.6.1.4 太連理工大學固體熱載體快速熱解法大連理工大學在L-R法的基礎上，研究開發(fā)了具有我國特色的固體熱載體快速熱解法。該法適用于褐煤、油頁巖和低變質(zhì)程度煙煤，干餾溫度為500650。干餾焦油產(chǎn)率為4%14%，粗汽油產(chǎn)率為0.5%0.8%，煤氣產(chǎn)率為90190m3/t，此為中等發(fā)熱量煤氣，可用作城市煤氣。半焦反應性好，可作無煙燃料。9.6.2加氫閃急熱解法此法是將以氫挾帶的煤通過適當預熱的壓力反應管，在9OO左右和5MPa下對煙煤進行1S的加氫閃急熱解?？蓪⒚褐?5%的有機

24、碳轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4和其他烴類氣體。產(chǎn)品產(chǎn)率和組成與操作條件關系甚大，苛刻的兩次加氫裂解和固體殘渣的加氫氣化，可以提高氣體產(chǎn)率。在有利于液態(tài)產(chǎn)物生成的溫和條件下，只能使煤的30%50%(質(zhì)量)轉(zhuǎn)化。加氫閃急熱解的最佳產(chǎn)油溫度約為550。其他條件固定時，油產(chǎn)率隨氫壓幾乎呈線性增加。但過快反應產(chǎn)生的油類和低溫焦油相似，只有把反應時間至少延長為數(shù)秒時才能得到大部分由苯屬烴構(gòu)成的輕油。這說明總過程分為兩步，第一步先形成粘稠的焦油狀物質(zhì)(反應時間過短時即停留在這一步);第二步為將焦油狀物質(zhì)經(jīng)氣相加氫裂化為氣體、較輕的油類和碳質(zhì)殘渣。在600以上進行的加氫氣化反應(大部分CH4均通過碳的加氫產(chǎn)生)僅僅是加氫閃急熱解的一個補充，是脫揮發(fā)分后的殘渣加氫氣化。它既不影響一次分解過程，也不影響二次加氫和揮發(fā)物的加氫裂化。但這種殘渣加氫氣化的反應速度比常規(guī)的煤焦加氫氣化快，其原因顯然是由于新生成的脫揮發(fā)分后的殘渣更加活潑。實驗表明，兩段加氫熱解是由煤獲得高產(chǎn)率的化學原料的有效方法。例如，先將某高揮發(fā)分煙煤在l5MPa的氫壓下以lK/S或5K/s的加熱速度進行加氫熱解。然后將蒸氣在一個單獨設備中在1129K的溫度下進行加氫裂化，可以得到12%的苯和8%的乙烷(煤以daf為基準)。此外，還可以得到10