第2章 煤的低温干馏

§2、煤的低温干馏§2．1概述§2．2低温干馏产品§2．3干馏产品的影响因素§2．4低温干馏主要炉型§2．5立式炉生产城市煤气§2．6固体热载体干馏工艺§2．1概述1.煤干馏定义：煤在隔绝空气的条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。2.煤干馏分类（按加热终温）：低温干馏：５００～６００℃中温干馏：７００～９００℃高温干馏：９００～１１００℃3.低温干馏过程特点：4.适用煤：褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤。中国煤炭分类：褐煤（HM）烟煤无烟煤(WY){长焰煤（CY)不黏煤（BN）弱黏煤（RN）气煤（QM）肥煤（FM）焦煤（JM）瘦煤（SM）贫煤（PM）}热加工过程、常压生产、不用加氢和氧、实现煤部分气化（煤气）和液化（焦油）。低阶煤含较多挥发分，可回收相当数量的焦油和煤气立式炉生产城市煤气低阶煤炼焦5.低温干馏产品：半焦、煤气、焦油§2．2低温干馏产品1.半焦：⑴半焦的性质:孔隙率∕%：30~50反应性（于1050℃，co2）∕[ml∕(g·s)]:比高温焦炭高比电阻／Ω·m：比高温焦炭高（煤的变质程度越低其反应性和比电阻越高）机械强度／%：低于高温焦炭⑵半焦的应用：①做优质的民用和动力燃料无烟、不生成焦油、反应性好、热效率高、有一定块度②铁合金的优良炭料要求比电阻尽可能高③其他冶金型焦中间产品，粉矿烧结，高炉炼铁的喷吹料2.煤焦油：⑴物理性质：黑褐色液体，密度小于１ｇ/ｃm3，比高温焦油轻⑵成分：⑶用途：①发动机燃料，生产酚类和烃类；②提取的酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等产品；③褐煤焦油中含有大量蜡类是生产表面活性剂和洗涤剂的原料。酚类：３５％、中性含氧化合物：２０％～２５％、芳烃：１５％～２５％、环烷烃：１０％、沥青：１０％、烷烃：２％～１０％、烯烃：３％～５％、中性含氮化合物：２％～３％、有机碱：１％～２％。3.煤气⑴性质及成分:密度：０.９～１.２Ｋｇ/m3；成分：甲烷、氢气、一氧化碳等。⑵用途：本企业加热燃料，民用，也可做化学合成原料气。§2．3干馏产品的影响因素1.原料煤：⑴产品产率：①焦油﹤一般煤阶↘，焦油↗﹥褐煤焦油产率变动于：4.5%~23%烟煤焦油产率介于：0.5%~20%（从气煤到瘦煤随变质程度↗而焦油产率↘，肥煤例外）腐泥煤低温焦油产率一般较高：可高达40%②煤气﹤一般煤阶↘，煤气↗﹥干泥炭煤气产率：16%~32%馏褐煤煤气产率：6%~22%600烟煤煤气产率：6%~17%℃③半焦﹤一般煤阶↗，煤气↗﹥例表2—3，煤阶↗，含C量↗，半焦↗。⑵产品成分：①焦油成分酚类：煤阶↗，含O量↘，酚↘。热解水：煤阶↗，含O量↘，热解水↘。②煤气成分：氨和硫化氢含量与煤中氨和硫的含量和形态有关。2.加热终温：100~120℃水分脱出﹥300℃析出挥发分、热解510~600℃低温干馏终温，适宜﹥600℃半焦开始向焦炭转化（H2↗，CH4↘，半焦↘，焦油↘，煤气↗，）3.加热速度：快速：低分子产物应当多，焦油产率高。慢速：固体残渣产率高。提高煤的加热速度能（产率）：半焦↘，焦油↗，煤气产率稍有↘。4.压力：一般P↗,焦油↘，半焦和气态产率↗，半焦强度↗。§2．4低温干馏主要炉型1.干馏设备的要求：2.干馏供热方式：⑴外热式(由炉墙外部传入热量)效率高、加热均匀、操作方便可靠、过程易控、原料煤类别宽、粒度尺寸范围大、二次热解作用小、缺点：热导率小，加热不均匀，半焦质量不均、二次热解加深、焦油产率降低(a)外热式供热示意图煤半焦半焦煤⑵内热式(借助热载体传热,载体和煤料直接接触)优点：热效率高、耗能低、加热均匀、简化干炉结构、缺点：煤料要求高（须是块状、粒度范围窄、）、气体载体稀释气态产物、固体热载体（热半焦、热瓷球）；气体热载体（热烟气）半焦煤气体热载体气态干馏产物及热载体(b)内热式供热示意图3.气流内热式炉：⑴沸腾床干馏炉(气流床∕沸腾床)①原料：﹤6mm粉煤加料：不黏结性煤螺旋给料器黏结性煤气流吹入法②供热：燃料气和空气燃烧热烟气③产品：⑵鲁奇三段炉（固定床）：①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非粘结性煤焦粉气体冷却系统旋风分离器粉尘焦油、中油煤气满流管焦粉气体②流程（图2—3）：三段：干燥段、干馏段和冷却段图2--3气流内热式炉干馏流程烟气水余煤气气体燃料水焦油空气煤焦煤槽低温干馏段冷却段干馏炉干燥段燃烧室初冷器电捕焦油器冷却器分离器燃烧室图2--3气流内热式炉干馏流程框图烟气水余煤气气体燃料水焦油空气煤焦煤槽干馏炉燃烧室初冷器电捕焦油器冷却器分离器§2.5立式炉生产城市煤气1.原料煤：弱黏结性、一定块度﹤75mm2.外热式立式炉（图2-5）3.立式炉生产城市煤气流程（图2-6）§2.6固体热载体干馏工艺1.外热式及气流内热式的缺点⑴外热式干馏传热慢，生产能力小⑵气流内热式只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低2.托斯考（Toscoal）工艺⑴原料：非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）⑵产品：煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）焦油：（加氢可转化为合成原油）半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）⑶托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）①流程回转筛分离塔半焦冷却器瓷球提升管干馏转炉瓷球加热器预热提升管煤槽旋风器洗尘器图2--7Toscoal法工艺流程热煤热球粗焦油粗煤气瓷球瓷球半焦空气煤气烟气煤气固分离器煤半焦冷却器半焦半焦粗焦油粗煤气分离塔气固分离器半焦煤气热球煤气空气瓷球加热器瓷球提升管瓷球回转筛热煤干馏转炉烟气洗尘器旋风器预热提升管煤槽图2--7Toscoal法工艺流程框图②工艺特点及要求a.原料粒度﹤12.7mm，瓷球粒度略大于此，半焦﹤6.3mmb.干燥预热预热温度﹤解热温度c.干馏温度430～540℃﹤430℃焦油与煤气产率↓﹥540℃二次解热↑焦油产率↓半焦挥发分﹤16%，可满足要求430～540℃T↑焦油产率↑3.ETCH粉煤快速热解工艺⑴装置流程煤槽热烟气干煤旋风器热粉焦旋风器加热器干馏槽煤干燥管粉焦加热提升管粉焦冷却器混合器给料器粉煤机燃烧炉干煤烟气烟气风机干煤粉焦粉焦空气重油灰渣水循环气空气蒸汽水水焦油酚水含焦油焦粉图2--8-175工艺流程⑵工艺特点及要求①煤干燥阶段（110~150℃）和煤预热阶段（300~400℃）之前采用气体热载体②由热解开始到600~650℃阶段采用固体热载体③固体热载体温度为800℃左右④原料：褐煤⑤产品：焦油中含有较多含氧化合物，其性质不稳定。4.鲁奇鲁尔煤气工艺（LR工艺）原料：褐煤或烟煤LR褐煤干馏流程（图2-9）图2--9褐煤干馏流程煤干燥提升管干煤槽给煤机干馏槽半焦加热提升管热半焦集合槽空气加热器旋风器旋风器初冷器电除尘器冷却器去煤干燥烟气干馏煤气中油水半焦空气煤气或油半焦干煤5.中国褐煤干馏试验⑴工艺特点及要求①原料褐煤、粒度0~5mm；②热载体焦粉、温度700~750℃；③热载体提升气燃烧炉的热烟气④干馏温度范围450~670℃；⑤产品半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大⑵实验装置原料煤处理、干馏、流化半焦提升、焦油煤气回收系统⑶实验流程（图2-10）图2--10大连理工大学新法干馏实验流程煤气空气褐煤烟气半焦煤气焦油水混合器干馏槽滤尘器燃烧炉提升管集合槽冷却器干燥器冷冻器抽气机半焦槽旋风器