煤化工工藝學(xué)論文

煤化工工藝學(xué)論文 資源、環(huán)境和人口是當(dāng)前困擾人類社會發(fā)展的三大問題，這三大問題與能源都有密切的關(guān)系。迄今為止，我國能源一直是以煤為主的多元化結(jié)構(gòu)。煤化學(xué)工業(yè)是以煤為原料，進(jìn)過化學(xué)加工實(shí)現(xiàn)煤綜合利用的工業(yè)，簡稱煤化工。煤化工包括煉焦化學(xué)工業(yè)，煤氣工業(yè)，煤制人造石油工業(yè)，煤制化學(xué)品工業(yè)以及其他煤加工制品工業(yè)等。這里我們對煤化工工藝學(xué)里的煤的低溫干流坐詳細(xì)的論述。一、煤的低溫干餾概念煤的低溫干餾是除了煤的直接液化和間接液化意外，由煤制取清潔燃料的又一最為可行的技術(shù)路線。通過煤的低溫干餾不僅可以獲得潔凈的液體和氣體燃料，而且可以得到清潔的固體燃料及固體或液體化學(xué)品，同時從根本上實(shí)現(xiàn)了煤的分級和梯級深加工和利用，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的最佳技術(shù)途徑之一。二、焦化工業(yè)歷史與革新隨著焦化工業(yè)的快速發(fā)展，中國也成為世界焦炭生產(chǎn)、消費(fèi)及貿(mào)易大國。中國第一座機(jī)械化焦?fàn)t建于20世紀(jì)20年代，自50年代開始，自主設(shè)計(jì)，建設(shè)的焦?fàn)t成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。陜北蘭炭產(chǎn)業(yè)的起源可追述到上世紀(jì)八十年代中期，神府東勝煤礦開始建設(shè)，由于運(yùn)輸困難，煤炭加工利用的水平較低，為了提高煤的附加值，當(dāng)?shù)乩习傩瞻l(fā)明了堆燒生產(chǎn)蘭炭的方法。由于生產(chǎn)工藝簡單，投資小，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣、價值高，因此，土法蘭炭廠在本地得到了迅猛發(fā)展。三、煤的干餾過程與干餾產(chǎn)物的應(yīng)用1、煤的干餾過程干餾是指煤或油頁巖等固體燃料在隔絕空氣條件下進(jìn)行加熱分解成氣、液、固三相產(chǎn)物的過程。按照干餾終溫的不同，煤的干餾一般分為以下三類:1)低溫干餾干餾溫度：500-700℃2）中溫干餾干餾溫度：700-900℃3）高溫干餾干餾溫度：1000℃當(dāng)煤料的溫度高于100℃時，煤中的水分蒸發(fā)出；溫度升高到200℃以上時，煤中結(jié)合水釋出；高達(dá)350℃以上時,粘結(jié)性煤開始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體（泥煤、褐煤等不發(fā)生此現(xiàn)象）；至400～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱一次熱分解產(chǎn)物；在450～550℃，熱分解繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦繼續(xù)分解,析出余下的揮發(fā)物（主要成分是氫氣），半焦失重同時進(jìn)行收縮，形成裂紋；溫度高于800℃,半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭。當(dāng)干餾在室式干餾爐內(nèi)進(jìn)行時，一次熱分解產(chǎn)物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸，發(fā)生二次熱分解，形成二次熱分解產(chǎn)物。2、煤干餾產(chǎn)物煤干餾的產(chǎn)物主要是煤炭、煤焦油和煤氣。煤干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率和組成取決于原料煤質(zhì)、爐結(jié)構(gòu)和加工條件（主要是溫度和時間）。隨著干餾終溫的不同，煤干餾產(chǎn)品也不同。低溫干餾固體產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)疏松的黑色半焦，煤氣產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率高；高溫干餾固體產(chǎn)物則為結(jié)構(gòu)致密的銀灰色焦炭，煤氣產(chǎn)率高而焦油產(chǎn)率低。中溫干餾產(chǎn)物的收率，則介于低溫干餾和高溫干餾之間。煤干餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。高溫干餾主要用于生產(chǎn)冶金焦炭，所得的焦油為芳香烴、雜環(huán)化合物的混合物，是工業(yè)上獲得芳香烴的重要來源；低溫干餾煤焦油比高溫焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一。3、干餾產(chǎn)物的利用1）煤氣的利用煤氣可作為工業(yè)燃料氣用于冶金、建筑行業(yè)等的加熱爐，供燃?xì)馄啓C(jī)發(fā)電、焦?fàn)t、干餾爐等用；還可作居民燃?xì)庥谩?）焦油的利用煤焦油是焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%~4%，其組成極為復(fù)雜，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用。焦油各餾分進(jìn)一步加工，可分離出多種產(chǎn)品，目前提取的主要產(chǎn)品有：（1）萘用來制取鄰苯二甲酸酐，供生產(chǎn)樹脂、工程塑料、染料。油漆及醫(yī)藥等用。（2）酚及其同系物生產(chǎn)合成纖維、工程塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、燃料中間體、炸藥等。（3）蒽制蒽醌燃料、合成揉劑及油漆。（4）菲是蒽的同分異構(gòu)體，含量僅次于萘，有不少用途，由于產(chǎn)量大，還待進(jìn)一步開發(fā)利用。（5）咔唑是染料、塑料、農(nóng)藥的重要原料。（6）瀝青是焦油蒸餾殘液，為多種多環(huán)高分子化合物的混合物。用于制屋頂涂料、防潮層和筑路、生產(chǎn)瀝青焦和電爐電極等。四.干餾爐安全注意事項(xiàng)1.開工安全（1）備煤安全。備煤包括原料煤的裝卸、貯存、輸送、配煤、粉碎等工序。備煤車間運(yùn)煤車輛多，裝卸設(shè)備多，運(yùn)輸皮帶多，事故多為機(jī)械傷害事故。機(jī)械傷害主要包括以下幾個方面。①碰撞傷害：機(jī)械零部件迅速運(yùn)動使在運(yùn)動途中的人受到傷害。②夾擠傷害：機(jī)械零部件的運(yùn)動可以形成夾擠點(diǎn)或縫，如手臂被兩輥之間的輥隙夾擠，截獲過往運(yùn)動的衣服而被夾擠等。③接觸傷害：機(jī)械零部件由于其鋒利、有磨蝕性、熱、冷、帶電等，而使與其接觸的人受到傷害，這可以是運(yùn)動的也可以是靜止的機(jī)械口。④纏結(jié)傷害：運(yùn)動的機(jī)械零部件可以卷人頭發(fā)、環(huán)狀飾品、手套、衣服等而引起纏結(jié)傷害。⑤拋射傷害：機(jī)械零部件或物料被運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械拋射出而造成傷害。另外，煤是可燃性固體燃料，易發(fā)生自燃，且在處理中易于產(chǎn)生煤塵，煤塵在一定條件下還能爆炸。貯存煤的防火要求如下：①煤堆不宜過高過大，煤堆貯存高度可按表2.1執(zhí)行。表2.1煤堆貯存高度要求煤的種類貯存期限/月 煤堆高度/m 煤堆寬度/m 煤堆長度 褐煤 1.5 1.5~2 <20 不限煙煤 3 2~2.5 <20 不限瘦煙煤 6 2.5<20 不限無煙煤 6 不限 不限 不限②較大的煤倉中，煤塊與煤粉應(yīng)分別堆放。③經(jīng)常檢查煤堆溫度，自燃一般發(fā)生在離底部1/3堆高處，測量溫度時應(yīng)在此部位進(jìn)行。如發(fā)現(xiàn)煤堆溫度超過65℃，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻處理。④室內(nèi)貯煤最好用非燃燒材料建造的庫房，室內(nèi)通風(fēng)要良好，煤堆高度離房頂不得少于1.5米。⑤為使煤堆著火之初能及時撲滅，煤倉應(yīng)有專用的消防水桶，鐵鏟，干沙等滅火工具。（2）電氣安全。為了有效地防止電氣安全事故，除了在思想上提高對安全用電的認(rèn)識，還必須依靠一些完善的技術(shù)措施，通?？刹捎媒^緣、屏護(hù)、安全間距、保護(hù)接地或接零、漏電保護(hù)等技術(shù)或措施。（3）檢修安全。化工裝置和設(shè)備檢修可分為計(jì)劃檢修和非計(jì)劃檢修。計(jì)劃檢修是指企業(yè)根據(jù)設(shè)備管理、使用的經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備狀況，制定設(shè)備檢修計(jì)劃，對設(shè)備進(jìn)行有組織、有準(zhǔn)備、有安排的檢修。計(jì)劃檢修可分為大修、中修、小修。非計(jì)劃檢修是指因突發(fā)性的故障或事故而造成設(shè)備或裝置臨時性停車進(jìn)行的檢修。為了給檢修特別是動火安全創(chuàng)造條件，制定周密的檢修方案特別是安全準(zhǔn)備措施，并付諸實(shí)施是十分必要的，以下是檢修動火前的一些準(zhǔn)備措施。1）隔絕措施。包括有效地切斷煤氣、氨氣等來源，采用插盲板、關(guān)閘閥加水封的方法進(jìn)行可靠隔離，要注意單靠一般閘閥隔斷氣源是不可靠的。2）放空措施。將所要檢修的槽、罐、管道全部徹底放空排凈。為確保置換徹底，放散時間要充分，要創(chuàng)造設(shè)施內(nèi)煤氣的流動條件，增大煤氣與空氣的接觸面。3）置換措施。在插堵盲板切斷各種可燃物來源并放空后，對各容器設(shè)備通入蒸汽、氮?dú)饣驘煔膺M(jìn)行置換和清掃。同時打開爐、管的頂部放散管排氣，并隨時排出殘?jiān)屠淠海鍜咧脫Q時間一般在48h左右，并進(jìn)行測定，確認(rèn)清掃合格。4）注水措施。由于可燃物與空氣混合是動火作業(yè)最危險(xiǎn)的因素，凡要動火并可灌水的設(shè)備容器都可采取注滿水的辦法，不僅杜絕可燃物與空氣混合的條件，而且將油渣封在水底，還起著直接冷卻降溫的作用。為動火安全提供了可靠條件。5）可燃物清除措施。檢修動火周圍有油垢、油渣等可燃物應(yīng)盡量清除，沒有條件清除的鋪上沙子覆蓋。槽罐底部清出的油青,要及時運(yùn)出，減少著火的危險(xiǎn)性。6）降溫措施。檢修操作溫度等于或高于物料自燃點(diǎn)的密閉設(shè)備，不得在停止生產(chǎn)后立即打開大蓋或人孔蓋；用蒸汽清掃可能積存有硫化物的塔器后，必須冷卻到常溫方可開啟。7）停機(jī)措施。轉(zhuǎn)動設(shè)備的清掃、加油、檢修和內(nèi)部檢查，均必須停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電源并掛上檢修牌，方可進(jìn)行。（4）防火防爆安全。由于易然易爆物質(zhì)只有與空氣混合達(dá)到適當(dāng)比例時，才能形成爆炸性的物質(zhì)。因此，防火防爆技術(shù)措施就是防止這種條件的形成。1）杜絕火源的具體措施。杜絕火源是防止火災(zāi)爆炸的基本措施之一，而火源是多種多樣的，因而具體措施也復(fù)雜繁多。從理論和實(shí)踐上看，需要杜絕的火源有以下二類：①化學(xué)火源的預(yù)防為防明火應(yīng)禁止吸煙，動火、生火爐。②物理火源的預(yù)防防止機(jī)器軸承摩擦發(fā)熱起火，防止工具敲擊摩擦起火，采用銅、鋁合金等不產(chǎn)生火花的工具，禁止穿著帶釘鞋、靴進(jìn)人禁火區(qū)。2)消除導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的物質(zhì)條件。杜絕漏油、漏液、漏氣，消火跑、冒、滴、漏，保持設(shè)備密閉性，是防止形成爆炸性混合物的有效措施。采取通風(fēng)排氣是防止爆炸性混合氣體在車間或容器內(nèi)積聚形成的一項(xiàng)有效措施。以上內(nèi)容簡單總結(jié)了煤的低溫干餾的一些基礎(chǔ)常識及干餾煤的工藝流程和生產(chǎn)中應(yīng)注意的安全事項(xiàng)。中國低階煤儲量較大，約占全部煤的42%以上，其中褐煤約占14%。這些低階煤多產(chǎn)于華北地區(qū)，是低溫干餾的優(yōu)良原料。目前這些煤的90%用于直接燃燒，且多為低階煤。由于低階煤含有較多的揮發(fā)分，進(jìn)行低溫干餾時可以回收相當(dāng)數(shù)量的焦油和煤氣，與煤氣化或者液化相比，利用了沒分子結(jié)構(gòu)中含氫的