煤的干餾知識講解

煤的干餾收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除一、煤的熱分解技術(shù)，如高溫快速熱解，加氫熱解和等離子體熱解等。1．煤受熱發(fā)生的變化煤在隔絕空氣下加熱時，煤中有機(jī)質(zhì)隨溫度的提高而發(fā)生一系列變化，形成氣態(tài)〔煤氣〕，液態(tài)〔焦油〕和固態(tài)〔半焦或焦炭〕產(chǎn)物。典型煙煤受熱發(fā)生的變化過程見圖6-1-01。可見煤熱解過程大致可分為三個階段：⑴第一階段〔室溫～300℃〕在這階段，煤的外形無變化，褐煤在200℃以上發(fā)生脫羧基反響，近300℃時開頭熱解反響，煙煤和無煙煤在這一階段一般沒有什么變化。脫水發(fā)生在120℃前，而脫氣〔CH4，CO2N2〕200℃前后完成。⑵其次階段〔300～600℃〕這一階段以解聚和分解反響為主，煤粘結(jié)成半焦，并發(fā)生一系列變化。煤從300℃左右開頭軟化，并有煤氣和焦油析出，在450℃前后焦油量最大，在450～600℃氣體析出量最多。煤氣成分除熱解水、COCO2外，主要是氣態(tài)烴，故熱值較高。特別是中等變質(zhì)程度的煙煤〕，在這一階段經(jīng)受了軟化、熔融、流淌和膨脹直到再固化等一系列特別現(xiàn)象，產(chǎn)生了氣、液、固三相共存的膠質(zhì)體。液相中有液晶或中間相〔mesophase〕存在。膠質(zhì)體的平均尺寸和氦密度等變化不大，說明半焦生成過程中的縮聚反響還不很明顯。⑶第三階段〔600～1000℃〕這是半焦變成焦炭的階段，以縮聚反響為主。析出的焦油極少，揮發(fā)分主要是煤氣，700℃后煤氣成分主要是氫氣。焦炭的揮發(fā)分小于2％，芳香晶核增大，排列規(guī)章化，構(gòu)造致密度增加，體積收縮，導(dǎo)致產(chǎn)生很多裂紋，形成碎塊。焦炭的塊度與強(qiáng)度和收縮狀況有直接關(guān)系。假設(shè)將最終加熱溫度提高到1500℃以上，則為石墨化階段，用于生產(chǎn)石墨炭素材料。2．煤熱解的影響因素它們包括：⑴煤的煤化程度；⑵加熱終溫；⑶升溫速度；⑷熱解壓力；⑸熱解氣氛等加熱條件。⑴煤化程度性等。煤化程度與熱解開頭溫度的關(guān)系示于表6-1-01。由表6-1-01可見隨煤化程度增加，熱解開頭溫度漸漸上升。各種煤中褐煤的分解溫度最低，無煙煤最高。煤種開頭熱解溫度〔℃〕泥炭190～煤種開頭熱解溫度〔℃〕泥炭190～200褐煤230～260煙煤300～390無煙煤390～400煙煤煤種煙煤煤種蒽油中的開頭熱解溫度〔℃〕長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤310～320340～350380～390380～390400～410390～400表6-1-02是熱解產(chǎn)物比較表，年青煤熱解時，煤氣、焦油和熱解水產(chǎn)率高，煤氣中CO、CO2和CH4〔貧煤以上〕熱解時煤氣和焦油產(chǎn)率很低，焦粉產(chǎn)率很高。煤種燭煤次煙煤A次煙煤B高揮發(fā)分煙煤煤種燭煤次煙煤A次煙煤B高揮發(fā)分煙煤A高揮發(fā)分煙煤B高揮發(fā)分煙煤C中揮發(fā)分煙煤低揮發(fā)分煙煤〔3/噸〕焦油〔升/噸〕輕油〔升/噸〕水〔升/噸〕308.721.415.556.586.17.1----64.75.511770.5130.09.725.261.5127.09.246.665.5113.08.066.856.279.47.117.260.536.14.213.454.9或越年老粘結(jié)性和結(jié)焦性越差。⑵加熱終溫表6-1-03列出了三種工業(yè)干餾溫度條件下，干餾產(chǎn)品的分布與性質(zhì)?？梢婋S最終溫度的上升，焦炭和焦成分增加而烴類削減。表6-1-04列出了年青煙煤用不同干餾爐干餾所得輕油的組成。加熱溫度以低溫干餾爐最低，連續(xù)式直立爐較高，焦?fàn)t最高?？梢婋S干餾溫度的上升，脂肪族、環(huán)烷烴和單烯烴含量明顯下降，芳烴含量急劇上700～800℃溫度范圍內(nèi)生成的。產(chǎn)品分布與性狀600低溫干餾最終溫度〔℃〕產(chǎn)品分布與性狀600低溫干餾最終溫度〔℃〕800中溫干餾1000高溫干餾80～8275～7770～729～106～73.5120200320450490700低中高揮發(fā)分〔％〕焦油：<11比重6050.5中性油〔％〕2515～20酚類〔％〕1～21～2焦油鹽基〔％〕1230瀝青〔％〕1～3～5游離碳〔％〕脂肪烴脂肪烴中性油成分芳烴芳烴煤氣主要成分〔％〕氫甲烷315531453825552519發(fā)熱量〔Mj/米3〕煤氣中回收的輕油氣體汽油粗苯-汽油粗苯產(chǎn)率〔％〕1.01.01～1.5組成脂肪烴為主芳烴50％芳烴90％組成〔％〕低溫干餾爐芳烴茚組成〔％〕低溫干餾爐芳烴茚噻吩其它爐型連續(xù)直立式爐焦?fàn)t固體產(chǎn)物焦焦油煤氣〔標(biāo)準(zhǔn)米3/噸干煤〕產(chǎn)品性狀焦炭：著火點(diǎn)〔℃〕機(jī)械強(qiáng)度半焦中溫焦高溫焦105<2>135～401.5～2574～10芳烴15.5663.0485.268.003.620.2116.262.331.641.362.582.489.551.165.3746.5322.370.340.150.721.130.060.060.400.660.330.671.073.192.50⑶升溫速度的影響升溫速度對煤的粘結(jié)性有明顯的影響，焦?fàn)t內(nèi)的升溫速度屬慢速升溫，為3K/分，假設(shè)提高升溫速度，煤的6-1-056-1-06。表6-1-05升溫速度對氣煤膠質(zhì)體溫度范圍的影響升溫速度〔K/分〕開頭軟化溫度〔℃〕開頭固化溫度〔℃〕膠質(zhì)體溫度范圍3348424765344450106737847496升溫速度〔K/分〕[/td][td=1,1,233升溫速度〔K/分〕[/td][td=1,1,233colSpan=2]膨脹度〔％〕[td=1,1,100colSpan=2]收縮度〔％〕2〔Vdaf38％〕12320001520104001012830580602.51.5以膨脹度和膠質(zhì)層厚度增加，收縮度降低。高產(chǎn)物中烯烴、苯和乙炔的含量。⑷壓力的影響當(dāng)在高于大氣壓力下進(jìn)展熱解時，煤的粘結(jié)性得到改善。表征煤粘結(jié)性的G指數(shù)隨壓力增加而增加。表6-1-07給出了多種煙煤在加壓下G指數(shù)的變化。這是由于裂解時產(chǎn)生的液體產(chǎn)物數(shù)量以及液體產(chǎn)物的停留時間隨壓力增加而增加，從而有利于對固相的潤濕作用。6-1-07G與熱解壓力的關(guān)系煤壓力〔MPa〕常壓0.51.01.52.02.94.0伊蘭06.214.416.317.819.321.8窯街0.83.011.913.116.016.117.1大同9.016.216.5--17.0--17.3王莊17.534.539.8--42.452.2--淮北55.766.9----73.1----⑸裂解氣氛的影響〔或稱風(fēng)化作用〕，會使煤粘結(jié)性大大降低，甚至完全破壞。假設(shè)200℃，粘結(jié)性下降更快。所以工業(yè)上常用煤預(yù)氧化法來破粘。物，見表6-1-08此加氫熱解的揮發(fā)分產(chǎn)率遠(yuǎn)比工業(yè)分析值高，如在6.9MPa的氫壓下，煤在1000℃進(jìn)展快速熱解，其揮發(fā)分產(chǎn)率為工業(yè)分析揮發(fā)分的150％。在加氫條件氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物總量比常壓下高得多，因此加氫熱解已成為國內(nèi)外爭論從煤制取代用自然氣或輕質(zhì)油類〔BTX〕的一個重要方向。產(chǎn)COCOH產(chǎn)COCOH2OCHC24HCH2CH+C36246H3 其它烴氣體輕質(zhì) 焦油 油干餾炭氣氛0.1MPaHe6.9MPaHe6.9MPaH253.062.440.22.41.26.82.50.80.51.31.32.4232.51.79.53.20.50.90.71.62.012--1.3--23.20.42.30.72.05.312二．煤的低溫干餾它主要指煤在干餾終溫500～700℃的過程。中國一些城市目前還使用中溫干餾爐〔700～900℃〕生產(chǎn)城市煤氣，故也編入本節(jié)。煤低溫干餾始于19世紀(jì)。二次世界大戰(zhàn)期間，德國利用低溫干餾焦油制取動力燃料。戰(zhàn)后由于廉價石油的低溫干餾技術(shù)已成為其它工藝的組成局部而得到進(jìn)展，例如煤的加氫干餾等。于直接燃燒，假設(shè)能通過低溫干餾回收煤氣與焦油，可使煤得到有效的綜合利用。低溫干餾的產(chǎn)品性質(zhì)前已述及煙煤低溫干餾的產(chǎn)品產(chǎn)率、組成和性質(zhì)與高溫干餾有很大區(qū)分，見表6-1-03和6-1-04。干餾半焦的性質(zhì)列于表6-1-09?？梢姲虢沟姆错懶耘c比電阻比高溫焦高得多，而且煤的變質(zhì)程度越低，其反響性和比電阻越高。半焦的高比電阻特性，使它成為鐵合金生產(chǎn)的優(yōu)良原料。半焦硫含量比原煤低，反響性高，燃點(diǎn)低〔250℃左右〕是優(yōu)質(zhì)的燃料，也適合用于制造活性炭，炭分子篩和復(fù)原劑等。6-1-09半焦和焦炭性質(zhì)收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除煤低溫干餾工藝與粉煤三種；按供熱介質(zhì)不同又有氣體熱載體和固體熱載體二種；按煤的運(yùn)動狀態(tài)又分為固定床、移動床、流化床和氣流床等。這里僅簡介幾種。⑴連續(xù)式外熱立式爐目前國內(nèi)仍用來制取城市煤氣的伍德爐示于圖6-1-02。煙煤連續(xù)地由炭化室頂部的關(guān)心煤箱參加炭化室，生成的熱半焦排入底部的排料箱，炭化過程中底部通入水蒸氣冷卻半焦，并生成局部水煤氣，水煤氣與干餾氣由上升管引出。2080mm伍德爐的每個干餾室處理煤約8t/d。加熱煤氣是用自產(chǎn)半焦在爐側(cè)發(fā)生爐產(chǎn)生的發(fā)生爐煤氣。⑵連續(xù)式內(nèi)熱立式爐德國開發(fā)的Lurgi低溫干餾爐如圖6-1-03所示。過去在國外廣泛使用。煤在爐中不斷下行，熱氣流逆向通入進(jìn)展加熱。粉狀褐煤和煙煤需預(yù)先壓塊。煤在爐內(nèi)移動過程分成三段：枯燥段，干餾段和焦炭冷卻段，故又名三段爐。用于加熱的熱廢氣分別由上、下二個獨(dú)立燃燒室燃燒凈煤氣供給、煤在干餾爐內(nèi)被加熱到500～850℃。一臺處理褐煤型煤300～500t/d的魯奇三段爐，可得型焦150～250t/d10～60t/d180～220m3/t煤。⑶連續(xù)式內(nèi)外熱立式爐是由德國考伯斯〔Koppers〕公司開發(fā)的考伯斯?fàn)t。它由炭化室、燃燒室及位于收熱半焦的熱量又促使煤料受熱均勻。此爐的煤干餾熱耗量較低，為2400kJ/kg煤，而上述伍德爐為3320kJ/kg煤。中國曾引進(jìn)用來生產(chǎn)城市煤氣，也自行設(shè)計制造了類似的干餾爐。⑷固體熱載體干餾法外熱式干餾裝置傳熱慢，生產(chǎn)力量小。氣流內(nèi)熱式的燃燒廢氣稀釋了干餾的氣態(tài)產(chǎn)物。承受固體熱載體進(jìn)展煤干餾，加熱速度快，單元設(shè)備生產(chǎn)力量大，例如美國Toscoal法用已加熱的瓷500℃進(jìn)展低溫干餾。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除德國魯奇-魯爾煤氣工藝〔Lurgi-Ruhrgas，LR〕承受熱半焦為熱載體，已建立生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)力量達(dá)1600t/d，產(chǎn)品半焦作為煉焦配煤原料。其干餾流程如圖6-1-04所示，預(yù)熱的空氣在氣流加熱管讓局部半焦燃燒，使熱載體到達(dá)需要的溫度。沉降分別室使燃燒氣體與半焦熱載體分別，分別熱半焦與原煤在混合器內(nèi)混合，混合的煤料在炭化室內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)展干餾。局部熱焦粉作為產(chǎn)品由炭化室排出，其余局部返回氣流加熱管循環(huán)。中國也進(jìn)展了用熱半焦為熱載體的試驗(yàn)工作。⑸加氫干餾工藝前已述及，加氫熱解可明顯增加烴類氣體和輕油的產(chǎn)率，為此已開發(fā)的工藝有Coalcon加氫干餾工藝與CS-SRT加氫干餾工藝。例如后一工藝是以生產(chǎn)高熱值合成自然氣為目的，同時可制取輕質(zhì)芳烴〔BTX〕，干餾殘?zhí)坑糜谥茪?。該工藝的煤轉(zhuǎn)化率可達(dá)60～65％，其中甲烷和乙烷約30％，BTX8～101～3％。三、煤的高溫干餾煤在煉焦?fàn)t中隔絕空氣加熱到1000℃左右，經(jīng)過干餾的一系列階段，最終得到焦炭，這過程稱為高溫干餾，或高溫?zé)捊够蚝喎Q煉焦。在這一對沖突的推動下，大大促進(jìn)了配煤煉焦和非煉焦煤煉焦技術(shù)的進(jìn)展。焦炭的質(zhì)量要求對焦炭化學(xué)成分的要求見表6-1-10。焦炭質(zhì)量的好壞對高爐生產(chǎn)有重要作用，焦炭在高爐中起三個作用：①作為骨架，保持高爐的透氣性；②供給熱源；③作鐵礦石的復(fù)原劑。為此對高爐用焦的要求是：灰分1％，煉鐵焦比可降低2％，渣量削減2.7～2.9％，高爐增產(chǎn)2.0～2.5％。再如焦炭中硫轉(zhuǎn)入生鐵中，使生鐵呈熱脆性，并加速鐵的腐蝕，一般焦炭中的硫每增加0.1％，熔劑與焦炭的用量將分別增加2％，高爐的生產(chǎn)力量降低2％以上。所以中國一級焦炭的灰分和硫分分別要求≯12.0％和≯0.6％。焦炭強(qiáng)度包括耐磨強(qiáng)度和抗碎強(qiáng)度。中國承受米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)方法測定，轉(zhuǎn)鼓直徑1000mm，長度1000mm，每分鐘25轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)4分鐘。取>60mm焦樣50Kg，鼓內(nèi)>40mm的焦塊百分?jǐn)?shù)為抗碎強(qiáng)度M40，鼓外<10mm的焦粉百分?jǐn)?shù)作為耐磨強(qiáng)度M10。中國的高爐焦炭強(qiáng)度要求見表6-1-11。表6-1-10各種焦炭質(zhì)量要求收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除煉焦配煤的質(zhì)量要求在煉焦條件下，單種煤煉焦很難滿足上述焦炭質(zhì)量的要求，而且煤炭資源也不行能滿足單種煤煉焦的需到合理利用煤炭資源。入爐配煤的質(zhì)量指標(biāo)如下：⑴水分入爐煤水分應(yīng)力求穩(wěn)定，大致掌握在10～11％，水分過多會使結(jié)焦時間延長。⑵細(xì)度它指配煤中小于3mm的顆粒占配煤的百分率，常規(guī)煉焦時為72～80％，配型煤煉焦時約85％，搗固煉90％以上。且盡量削減<0.5mm的細(xì)粉含量。⑶灰分煤料中灰分在煉焦后全部殘留在焦炭中，一般要求配煤灰分小于10％。配煤灰分可依據(jù)所配煤種的灰分，按加和性計算。⑷硫分煤中硫通常以黃鐵礦，硫酸鹽及有機(jī)硫的形式存在，煤的洗選只能除去黃鐵礦中的硫。煉焦時大約80～90％的煤中硫殘留在焦炭中，故要求煤料中硫含量越低越好，一般配煤的硫分應(yīng)<1％。配煤的硫含量可依據(jù)所配煤種的硫含量，按加和性計算。⑸配煤的煤化度常用的煤化度指標(biāo)是可燃基揮發(fā)分〔Vdaf〕和鏡質(zhì)組平均最大反射率〔〕。揮發(fā)分的測定方法簡便，而反射率更精準(zhǔn)反映煤的原來性質(zhì)。在很寬的煤化度區(qū)間，兩者有親熱的線性相關(guān)關(guān)系，據(jù)鞍山冶金熱能所對148種煤所作的回歸分析，得到的回歸方程：⑹配煤的粘結(jié)性指標(biāo)重疊。在此根底上，室式煉焦配煤粘結(jié)性指標(biāo)的適宜范圍是：以最大流淌度MF為粘結(jié)性指標(biāo)時，為70〔100〕～103DDPbt為指標(biāo)時bt≥5ym；以粘結(jié)指數(shù)G為指標(biāo)時，G=58～72。協(xié)作煤的粘結(jié)性指標(biāo)一般不能用單種煤的粘結(jié)性指標(biāo)按加和性計算。⑺配煤的膨脹壓力煤料的煤化度加深則膨脹壓力增大。對同一煤料，增加堆比重，膨脹壓力也增加。當(dāng)今由于煤質(zhì)指標(biāo)檢測的自動化和計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使焦炭質(zhì)量推測技術(shù)用于配煤日常治理成為可能，國內(nèi)外都普遍重視焦炭的推測技術(shù)。中國用粘結(jié)指數(shù)G及可燃基揮發(fā)分Vdaf兩個指標(biāo)，來推測焦炭強(qiáng)度M40和M10，覺察當(dāng)Vdaf<30％時，M40隨G值增加而增加，當(dāng)G<60時，M10隨G值增加而降低，鞍VdafG值推測焦炭強(qiáng)度的回歸方程：M40＝120.147－2.104Vdaf＋0.144G〔r=0.925〕M10＝12.794＋0.452Vdaf－0.0243G〔r=0.886〕式中配煤揮發(fā)分可由加和性計算，而G值用加和性計算時會有肯定偏差，各單種煤粘結(jié)性差異大時，消滅偏差的可能性增加。煤在炭化室的成焦過程在煤的熱解過程一節(jié)我們已爭論過，在300～600℃煤熱解產(chǎn)生氣、液、固三相共存的膠質(zhì)體，由于它的收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除性煤熱解形成液體少，液體的熱穩(wěn)定性差，簡潔揮發(fā)掉，所以粘結(jié)性差。等變質(zhì)程度煙煤鏡質(zhì)組形成的焦炭，氣孔的大小和分布均勻，故強(qiáng)度也高。料狀態(tài)和溫度而變化，圖6-1-05給出了成層結(jié)焦過程的示意圖，由圖6-1-05可見在同一時間，離炭化室作為整個炭化室焦炭成熟的溫度，也稱煉焦最終溫度，一般該溫度為950～1050℃。焦餅中心有一條焦縫，這是由于炭化室兩側(cè)同時加熱，兩側(cè)同時固化收縮所致。煤結(jié)焦過程的氣態(tài)產(chǎn)物大局部是在塑性溫度區(qū)間，特別是在固化溫度以上產(chǎn)生的。當(dāng)煤受熱時在兩側(cè)形成膠質(zhì)層，膠質(zhì)層的透氣性又差，這時干煤層熱解生成的氣態(tài)產(chǎn)物和塑性層產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物的一局部從塑性層的內(nèi)側(cè)流經(jīng)炭化室頂部空間排出，這局部氣體稱“里行氣”，約占?xì)鈶B(tài)產(chǎn)物總量的10～25％，塑性層內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物中的大局部及半焦層內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物則穿過高溫焦炭層裂縫，沿焦餅與炭化室墻之間的縫隙向上流經(jīng)炭化室頂部空間而排出，這局部氣體產(chǎn)物稱“外行氣”75～90％。高時間長，因此外行氣的二次熱解深度對焦化產(chǎn)品的組成起主要的影響?，F(xiàn)代焦?fàn)t設(shè)備遞干餾所需的熱能。燃燒室墻面平均溫度為1300℃，炭化室平均溫度為1100℃，局部地區(qū)的溫度還要高壓力。為此焦?fàn)t的爐墻都用異型硅磚砌筑，燃燒室各火道間的隔墻還起著提高構(gòu)造強(qiáng)度的作用。反，故機(jī)側(cè)和焦側(cè)炭化室中心距離是一樣的。〔可用焦?fàn)t煤氣或發(fā)生爐煤氣〕焦?fàn)t，每個立火道底部有二個斜道出口和一〔或高爐煤氣〕，二個斜和空氣，并在其中燃燒，高溫廢氣從火道中間隔墻上方的跨越孔流入相鄰火道而下降，每隔20～30分鐘口的噴射力，將廢氣抽回上升立火道，拉長火焰。次熱分解反響。有一條磚煤氣道。斜道區(qū)各通道中各走各的氣體，壓力不同，不允許竄漏。斜道區(qū)的溫度約1000～1200℃。通。蓄熱室內(nèi)放格子磚，用以回收燃燒廢氣的熱量，并預(yù)熱貧煤氣與空氣。使廢氣溫度從1000℃左右降至400℃以下，而使貧煤氣或空氣預(yù)熱到1000℃以上。每座焦?fàn)t蓄熱室半數(shù)處于下降氣流，半數(shù)處于上升20～30分鐘換向一次。道，再進(jìn)入總煙道，導(dǎo)入煙囪底部，借煙囪抽力排入大氣。干法熄焦時，赤熱焦炭用惰性氣體冷卻，并回收熱能。機(jī)側(cè)與焦側(cè)同時成熟。高溫?zé)捊沟倪M(jìn)展⑴焦?fàn)t的大型化與高效高爐容積的增大也要求焦?fàn)t增加生產(chǎn)力量。同時焦?fàn)t大型化具有基建投資省、勞動生產(chǎn)率高，占地面積收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除型化主要是提高炭化室的高度，并適當(dāng)增加長度。國外已設(shè)計和建設(shè)了炭化室高度為7～8m焦?fàn)t。據(jù)國外進(jìn)展的綜合比較分析，炭化室的最正確高度為7.5m左右，這時焦?fàn)t的單位投資費(fèi)用最低，過高不僅增加6-1-12是國內(nèi)外一些焦?fàn)t炭化室的構(gòu)造尺寸。承受致密硅砧，使熱導(dǎo)率提高10～20％。國外試驗(yàn)說明，爐墻厚度減薄10mm，結(jié)焦時間可縮短一小時。目前國內(nèi)建的炭化室爐墻厚度約為90mm左右。6-1-12國內(nèi)外焦?fàn)t炭化室尺寸⑵煉焦技術(shù)煉焦，煤的爐外預(yù)熱或枯燥，配型煤和添加粘結(jié)劑等。來散裝煤的0.7～0.75t/m3提高到0.95～1.15t/m3，通過這種方法可擴(kuò)大氣煤的用量，并使焦炭強(qiáng)度符合要求。適當(dāng)量的瘦化成分〔加瘦煤或焦粉〕。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系治理員刪除把煤預(yù)熱到200～250℃后裝爐或把煤料枯燥到含水分5％左右裝爐，可增加裝爐煤的堆密重，改善粘結(jié)30～40％比例混配到入爐煤中，配型煤煉焦的效果和上述爭論相仿。在協(xié)作煤中強(qiáng)粘煤少的狀況下，添加粘結(jié)劑可以增加配煤的粘結(jié)性，事實(shí)上參加的粘結(jié)劑起替代強(qiáng)粘煤的代用品作用。粘結(jié)劑有石油瀝青或煤焦油瀝青。在煤直接液化一節(jié)介紹的溶劑精制煤〔SRC〕也是一種低灰低硫的粘結(jié)劑，試驗(yàn)已說明添加SRC可收到相當(dāng)好的效果。四．焦化產(chǎn)品的回收和加工煤煉焦時，約有75％變成焦炭，還有25％轉(zhuǎn)變成多種化學(xué)產(chǎn)品和煤氣?；厥者@些化學(xué)產(chǎn)品，既能綜合利用煤炭資源，又能促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展。有的國家生產(chǎn)的焦化產(chǎn)品品種已達(dá)500種以上，中國也從焦?fàn)t煤氣、粗苯和煤焦油中提煉出上百種產(chǎn)品。煤焦化學(xué)產(chǎn)品的組成和產(chǎn)率產(chǎn)率〔對干煤的重量百分?jǐn)?shù)〕為：焦炭70～78％；凈焦?fàn)t煤氣15～19％；焦油3～4.5％；化合水2～4％；苯族烴0.8～1.4%；氨0.25～0.35%；其它0.9～1.1%要組成為〔g/m3〕：水蒸氣250～450；焦油氣80～120；苯族烴30～45；氨8～16；硫化氫6～30；其它硫化物2～2.5；氰化物1.0～2.5；萘8～12；吡啶鹽基0.4～0.6。凈煤氣組成〔V％〕：H254～59；CH424～28；CO5.5～7；N23～5；CO21～3；CnHm2～3；O20.3～0.7。凈煤氣的低熱17580～18420kJ/m30.45～0.48kg/m3。煤氣產(chǎn)率Q〔％〕，焦油產(chǎn)率X〔％〕和苯族烴產(chǎn)率Y〔％〕，可分別由可燃基揮發(fā)分Vdaf按以下方程計算：Q=aVdaf^1/2〔氣煤a=3，焦煤a=3.3〕X=-18.36+1.53Vdaf-0.026Y=-1.6+0.144Vdaf-0.0016典型的回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的流程和管道，生成銨鹽會堵塞設(shè)備。硫化氫等硫化物能腐蝕設(shè)備。一氧化碳會與煤氣中的烯烴等聚合成煤氣學(xué)產(chǎn)品，同時又凈化了煤氣。國內(nèi)外的回收與加工流程分為正壓操作和負(fù)壓操作二種。⑴正壓操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)位于初冷器后，在風(fēng)機(jī)之后的全系統(tǒng)均處于正壓操作。此流程國內(nèi)應(yīng)用廣泛。煤氣經(jīng)壓縮之后溫升50℃，故對選用飽和器法生產(chǎn)硫銨〔需55℃〕和弗薩姆法回收氨系統(tǒng)特別適用。當(dāng)用作城市煤氣時，還需增加干法脫硫、煤氣脫水和壓送等環(huán)節(jié)。⑵負(fù)壓操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)它把鼓風(fēng)機(jī)放在系統(tǒng)的最終，將焦?fàn)t煤氣從-7～-10kPa升壓到15～17kPa后送到用戶。這流程的優(yōu)點(diǎn)是加〔如洗苯塔直徑增加7～8％〕；負(fù)壓使煤氣中各組分的分壓下降，削減了吸取推動力，如洗苯塔的苯2.4％；負(fù)壓操作要求全部設(shè)備管道加強(qiáng)密封，以免空氣漏入。負(fù)壓流程適合于水洗氨工藝?；拿簹獾某醪絻艋呕拿簹獾某趵浣?fàn)t煤氣從炭化室上升管逸出時溫度為800℃，它的冷卻分成兩步，先在集氣管與橋管中用70～75℃的循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷到80～85℃，煤氣中60％的焦油蒸氣被冷凝下來，然后再在煤氣初冷器中進(jìn)一步冷到25～35℃或低于25℃。每噸煤煉焦產(chǎn)荒煤氣480m3，其中煤氣75％，水汽23.5％，焦油與苯蒸氣為1.5％。氨水噴灑量約5～6m3/噸煤，主要靠氨水蒸發(fā)降溫，蒸發(fā)量約2％～3％。冷凝下來的是重質(zhì)焦油，為了使重質(zhì)焦油能在集氣管內(nèi)與氨水一起流淌，噴灑氨水量大大過量。入初冷器的荒煤氣約含50％〔體積〕水汽，經(jīng)初冷器可脫去總水量的92％～95％，出初冷器煤氣被水飽和。初冷器常承受立管式或橫管式間冷器。管間走煤氣，管內(nèi)走冷卻水，冷卻水出口溫度約為40～45℃，冷卻水可直接排放或送涼水架冷到25℃再循環(huán)使用。當(dāng)生產(chǎn)濃氨水時，為使初冷器出口煤氣溫度低到20℃，可承受兩段初冷器。在第一段煤氣被冷到45℃，在其次段再用18℃低溫水使煤氣冷到20～25℃。多余氨水稱為剩余氨水，用來制氨水或生產(chǎn)硫氨。焦油渣被連續(xù)外排到收集槽。⑵煤氣輸送一般承受離心式鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)前最大負(fù)壓為-4～-5kPa，機(jī)后壓力為20～30kPa。鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在初冷器后，具有吸入煤氣體積小和處于負(fù)壓操作的設(shè)備及煤氣管道少等優(yōu)點(diǎn)。⑶焦油霧的脫除初冷器后煤氣中含焦油2～5g/m3，鼓風(fēng)機(jī)后仍殘留0.3～0.5g/m3，粒子也很小，約1～17μm。需進(jìn)一步除去。目前廣泛承受電捕焦油器。它是利用電暈原理除焦油霧的。電壓30～80KV，耗電約1kwh/1000m3煤氣，脫除后焦油含量<50mg/m3。為安全起見，電捕焦油器設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)的前方。⑷萘的脫除在鼓風(fēng)機(jī)后煤氣含萘量約為1.3～2.8g/m3。焦化廠多承受填料塔焦油洗萘的方法，洗萘后煤氣含萘量<0.5g/m3。有兩種油洗萘工藝，一種是煤氣的最終冷卻與洗萘同時進(jìn)展，簡稱冷法油洗萘，另一種是煤7％～105％～6％。4氨與吡啶的回收初冷器后煤氣中含氨量為4～8g/m3，沸點(diǎn)較低的輕吡啶鹽基〔包括吡啶、甲基吡啶等〕幾乎全部留在煤氣中。氨與吡啶都是堿性的，能溶于酸中，發(fā)生以下反響：NH3＋H2SO4＝NH4HSO4NH4HSO4＋NH3＝〔NH4〕2SO4CnH2n-5N＋H2SO4＝CnH2n-5N·H2SO4為了削減鹽類水解，吸取溫度要低于60℃并用硫酸過量的溶液。飽和器法。生產(chǎn)硫銨的本錢高。美國開發(fā)了無水氨的弗薩姆〔phosam〕法，中國已引進(jìn)此技術(shù)。⑴飽和器法去除焦油霧后的煤氣進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱到60～70℃，然后進(jìn)入飽和器。熱煤氣從飽和器中心煤氣管進(jìn)入，經(jīng)泡沸傘穿過母液層鼓泡而出，經(jīng)飽和器后，煤氣含氨0.02～0.03g/m3，含吡啶鹽基0.015～0.05g/m3，然后進(jìn)入除酸器，分別出夾帶的酸霧后進(jìn)入后一工序。硫銨結(jié)晶沉于飽和器的錐底部，用泵送到結(jié)晶槽，結(jié)晶槽溢流母液又回到飽和器，硫銨結(jié)晶漿液用離心機(jī)分出結(jié)晶，結(jié)晶含水1％～2％，經(jīng)4％～655～60℃。法。⑵無飽和器法不同高度分別用5個和4個單噴頭噴灑母液，上下段噴灑母液酸度分別為3％～4％和2.5％～3％。酸洗塔后煤氣含氨<0.1g/m3。此法優(yōu)點(diǎn)是煤氣阻力小，結(jié)晶顆粒大。〔phosam〕法利用磷銨溶液吸取煤氣中氨，吸氨富液解析得到無水氨。磷銨溶液吸氨，實(shí)質(zhì)是用磷酸吸氨。磷酸為三元酸，氨與磷酸作用能生成磷酸一銨〔NH4H2PO4〕，磷酸二銨[(NH4)2HPO4]和磷酸三銨(NH4)3PO4。三種銨鹽中一銨鹽最穩(wěn)定，要加熱到130℃才能分解；磷酸二銨不夠穩(wěn)定，在溫度達(dá)70℃時就能分解放出氨而變成磷酸一銨；磷酸銨最不穩(wěn)定，在室溫下就能分解放出氨而變成磷酸二銨。因此弗薩姆法磷銨溶液主要由磷酸一銨和磷酸二銨組成。在40～60℃時，磷銨溶液中磷酸一銨能很好吸取煤氣中的氨生成磷酸二銨，得到富銨溶液，吸取與解析過程如下：NH3＋NH4H2PO4 (NH4)2HPO4磷酸吸取具有選擇性，只吸取氨而不吸取煤氣中酸性組分，因此就可很簡潔地得到極純的產(chǎn)品。煤氣由空噴吸取塔底部進(jìn)入，塔頂噴下50～55℃的貧銨磷液。吸取塔底部排出的富液大局部用于循環(huán)，取富液中3％～4％去解吸。需再生富液先在泡沫浮選除焦油器中分別出焦油泡沫，再在脫氣塔脫去酸性氣體，然后在解吸塔內(nèi)用1.6MPa直接蒸氣吹蒸，脫氨后貧液溫度196℃，經(jīng)與富液換熱后進(jìn)吸取塔吸18％的氨水，氨水再經(jīng)精餾制取無水氨。⑷粗吡啶的回收硫銨飽和器中吡啶堿濃度小于20g/l，而在無飽和器法的母液中吡啶堿濃度為100～150g/l。從母液中提吡啶堿，是用氨氣中和母液中的游離酸，使酸式鹽變成中式鹽，反響方程為：→(NH４)２SO4＋C5H5N由于進(jìn)展中和反響的中和器反響溫度為100～105℃，所以吡啶堿和蒸氣從中和器頂部排出，經(jīng)冷凝得到75％～80％，送往粗吡啶精制工段。粗苯回收焦?fàn)t煤氣中一般含苯族烴30～45g/m3，經(jīng)脫氨后的煤氣需進(jìn)展苯族烴的回收。粗苯主要含苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等組分，各主要組分均在180℃前餾出，要求180℃前餾出量為93～95％，180℃后餾出物稱為溶劑油。⑴用洗油吸取煤氣中的苯族烴煤氣經(jīng)最終冷卻塔冷卻到25～27℃后，依次通過二個洗苯塔，塔頂噴灑溫度為27～30℃的洗油，塔后煤氣中苯族烴含量一般為2g/m3。吸苯流程見圖6-1-12。焦油洗油是煤焦油中230～300℃的餾分，石油洗油是輕柴油。吸苯塔常為填料塔。吸苯后的洗油含苯量約2.5％稱為富油，富油經(jīng)脫苯裝置脫苯后稱為貧油，再循環(huán)使用。⑵富油脫苯國內(nèi)外廣泛承受管式爐加熱富油脫苯法。用管式爐加熱富油到180～190℃后進(jìn)入脫苯塔，貧油含苯量可達(dá)0.1％左右。圖6-1-13是生產(chǎn)輕苯和重苯二種苯的流程。在脫苯塔用直接蒸氣脫苯，脫苯塔頂送出的粗苯蒸氣經(jīng)分凝器進(jìn)入兩苯塔，兩苯塔塔頂逸出的73～78℃輕苯蒸氣經(jīng)冷凝冷卻，油水分別后，局部輕苯送到塔頂回流，其余作為產(chǎn)品產(chǎn)出。兩苯塔塔底排出重苯。抽出1%～1.5％富油導(dǎo)入再生器進(jìn)展再生，在此洗油被間接蒸氣加熱到160～180℃并用大量直接蒸氣吹器下部排出。粗苯精制粗苯中主要組分是苯〔55%～75％〕，甲苯〔11%～22％〕，二甲苯〔2.5%～6％〕,三甲苯和乙基甲苯〔1%～2％〕，苯同系物總量約80%～95％。此外還有不飽和化合物5%～15％〔如環(huán)戊二烯、古馬隆、茚及苯乙烯〕；硫化物0.2%～2.0％〔如CS2，噻吩及其同系物〕；飽和烴為0.3%～2%〔環(huán)己烷、庚烷〕以及萘、酚、吡啶等?！灿杀健⒓妆?、二甲苯等組成的混合物，簡稱BTX餾分〕分別成單一產(chǎn)品。同時進(jìn)展餾分中環(huán)戊二烯及高沸點(diǎn)餾分中古馬隆和茚的加工。由于粗苯組分簡單，為分別得到有關(guān)產(chǎn)品需包括如下過程：⑴初步精餾；⑵化⑴初步精餾初步精餾的目的是將低沸點(diǎn)不飽和化合物、硫化物與苯族烴分別。初餾塔塔頂溫度45～50℃，塔底溫度90～95℃。塔頂?shù)贸躔s分〔干點(diǎn)≯70℃〕，塔底得混合餾分，又稱未洗混合餾分〔BTX分〕，初餾點(diǎn)>82℃，干點(diǎn)<150℃。⑵硫酸精制法未洗混合餾分用93％～95％濃度的硫酸洗滌時，不飽和化合物及硫化物會發(fā)生以下化學(xué)反響：①聚合反響生成噻吩磺酸，它溶于硫酸與水中，用洗滌法去除。苯類也會發(fā)生磺化反響，但反響慢得多；③共聚反酸焦油，它溶于已洗混合餾分中，在蒸餾時轉(zhuǎn)入釜底殘液。酸洗用硫酸濃度為93%～95％，濃度過低洗不凈，濃度高時，磺化反響加劇。酸洗溫度≯40～45℃，酸弱堿性。把堿液分去后的油送吹苯塔。⑶已洗混合餾分的精餾.帶微堿性的已洗混合餾分首先進(jìn)展蒸吹，即吹苯，然后對吹出苯進(jìn)展最終精餾。出SO2等酸性物，故吹出蒸氣需用12～16％的NaOH溶液噴灑。已洗混合餾分吹苯產(chǎn)率為97.5％，殘渣2.5％。已洗BTX混合餾分，連續(xù)地進(jìn)展精餾，見圖6-1-14。吹苯塔為22層篩板塔，三個苯精餾塔為30～35層浮閥塔。假設(shè)要從二甲苯殘液中提取三甲苯，需要增加塔板數(shù)。四個塔的塔頂溫度分別是：吹苯塔100～10580±0.5110±0.589～96℃〔水蒸氣蒸餾〕。⑷粗苯加氫精制將輕苯或BTX混合餾分進(jìn)展催化加氫凈化，然后對加氫油再精制處理得到高純度苯類產(chǎn)品。它不僅可產(chǎn)出噻吩含量小于0.0001％，結(jié)晶度高于5.4℃的純苯，而且苯類產(chǎn)品收率高，無環(huán)境污染，因此比硫酸精制法好得多，國外已廣泛使用此法。加氫工藝主要有：①魯奇法。承受Co-Mo催化劑，反響溫度360～380℃，壓力4～5MPa，以焦?fàn)t煤氣或純氫為氫源，加氫油通過精餾分別，得到苯、甲苯、二甲苯和溶劑油，產(chǎn)品收率可達(dá)97～99％；②萊托法〔Litol法〕。承受三氧化二鉻為催化劑，反響溫度600～650℃，壓力6.0MPa。由于苯的同系物加氫脫烷基轉(zhuǎn)化為苯，苯的收率達(dá)114％以上，可制得合成用苯，純度99.9％。兩法中前者為低溫加氫，后者屬高溫加氫。下面介紹寶鋼引進(jìn)的萊托法。萊托法發(fā)生的主要反響①脫硫反響+4H2→C4H10+H2S可使噻吩脫到0.3±0.2ppmC6H5R＋H2→C6H6＋RH③飽和烴加氫裂解烷烴與環(huán)烷烴幾乎全部裂解成低分子烷烴C6H12＋3H2→3C2H6C7H16＋2H2→2C2H6＋C3H8④環(huán)烷烴脫氫+3H2+H2+H2+C2H6⑥脫氧和脫氮C5H5N＋5H2→C5H12＋NH3C6H5OH＋H2→C6H6＋H2O因此加氫精制可將烯烴，有機(jī)硫化物，含氮化物轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的飽和烴除去。成二步，先用Co-Mo催化劑預(yù)加氫，使苯乙烯變成乙苯，再在二個加氫反響器中用催化劑Cr2O3-Al2O3完成加氫反響。加氫產(chǎn)物精制包括穩(wěn)定塔、白土塔和苯精餾塔等處理。穩(wěn)定塔分別掉4的烴及H2S。白99.9％純苯。制氫氣體是來自加氫反響器后的含氫氣體，除氫外還會有CH4和H2S等，CH4是過程產(chǎn)物，也是制氫的CH4CO和氫，COH2CO2。⑸初餾分加工輕苯初餾分中環(huán)戊二烯含量約20％～30％，環(huán)戊二烯是制取二烯系農(nóng)藥和殺蟲劑的原料。從初餾分中制取環(huán)戊二烯，承受熱聚合法，即在溫度60～80℃，反響16～20小時，就可使環(huán)戊二烯聚合成二聚環(huán)戊二烯。后者沸點(diǎn)較高，故在聚合完成后，進(jìn)展蒸餾去除全部輕質(zhì)組分，釜底殘液即為含量達(dá)95％的二聚環(huán)戊二烯。經(jīng)熱解解聚又可得單體環(huán)戊二烯。⑹古馬隆茚樹脂重苯中主要的不飽和芳烴有苯乙烯、茚和古馬隆。古馬隆又名苯并呋喃，占粗苯含量0.6％～1.2％，茚的構(gòu)造式是，占粗苯含量1.5％～2.5％。古馬隆和茚在催化劑〔如濃硫酸，三氯化鋁，氟化硼〕作用下受熱聚合成分子量為500～2023的古馬隆茚樹脂。例如用重苯或經(jīng)脫酚脫吡啶的酚油為原料，經(jīng)酸洗、脫色處理后，參加BF3催化劑，在100±5℃聚合，聚合物經(jīng)水洗和閃蒸濃縮后得古茚樹脂。7．煤氣中硫化氫與氰化氫的脫除焦?fàn)t煤氣中含硫量約在6g/m3，氰化氫為0.5～1.5g/m3。脫硫方法分干法與濕法二種，干法占地面積大，設(shè)備笨重，一般先用濕法再用干法凈化。這些方法在脫硫的同時能脫除氰化氫。⑴干法脫硫常用的氫氧化鐵干式脫硫可使焦?fàn)t煤氣到達(dá)較高凈化度(0.1～0.2g/100m3煤氣)。干式脫硫所用脫硫劑含50％