淺談煤化工中的煤低溫干餾

淺談煤化工中的煤低溫干餾付玉強、.龍煤集團雞西分公司東海礦、黑龍江省雞西市、158100摘要:為了解決石油短缺問(wèn)題，煤化工便產(chǎn)生了，煤化工包括煉焦化學(xué)工業(yè)、煤氣工業(yè)、煉制人造石油工業(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。本文簡(jiǎn)單介紹了煤化學(xué)工業(yè)，綜述了煤化工中的煤的低溫干餾。關(guān)鍵詞:煤化工;低溫干餾;半焦;影響因素引言:目前，化學(xué)工業(yè)中石油化工發(fā)展比較快，占據主導地位，煤化工的工業(yè)生產(chǎn)所占比重不大。因為目前石油還供過(guò)于求，價(jià)格低廉，但石油儲量有限，總有一天要枯竭，按目前耗用速度，石油使用年限估計為幾十年，而且那些開(kāi)采容易，生產(chǎn)費用低的油田均已發(fā)現并在開(kāi)采。在以后的年代里，石油的開(kāi)采將逐漸轉移到條件艱難的地方，開(kāi)采費用也將大大提高，因而迫使人們尋求新的能源和化工原料來(lái)代替石油，于是人們開(kāi)始重視了煤化工。1.煤化學(xué)工業(yè)的簡(jiǎn)介煤化學(xué)工業(yè)是以煤為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)加工實(shí)現煤綜合利用的工業(yè)，簡(jiǎn)稱(chēng)煤化工。煤化工包括煉焦化學(xué)工業(yè)、煤氣:工業(yè)、煉制人造石油工業(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[1]。2.煤的低溫干餾煤在隔熱空氣條件下，受熱分解生成煤氣、焦油、粗苯和焦炭的過(guò)程，成為煤干餾。按加熱終溫的不同，可分為三種:低溫干餾、高溫干餾、中溫干餾。煤低溫干餾過(guò)程僅是一一個(gè)加熱工過(guò)程，常壓生產(chǎn)，不用加氫，不用氧氣即可制的煤氣和焦油，實(shí)現了煤的部分氣化和液化。低溫干餾的氣化或液化工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，加工條件溫和，投資少，生產(chǎn)成本底，煤低溫干餾生產(chǎn)在經(jīng)濟上也是有競爭能力的。褐煤、長(cháng)焰煤和高揮發(fā)分的不黏煤等低價(jià)煤，適于低溫干餾加工。褐煤半焦反應性好，適于作還原反應的煤料。半焦含硫比原煤低，低硫半焦燃料有利于環(huán)境保護。低階煤無(wú)粘結性,有利于在移動(dòng)床或流化床干餾爐中處理。最佳熱解溫度均隨煤階降低而降低，低階煤開(kāi)始熱解溫度低[2]。2. 1低溫干餾產(chǎn)品煤低溫干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率和組成取決于原料煤性質(zhì)、干餾爐結構和加熱條件。-般焦油產(chǎn)率為6-25%;半焦產(chǎn)率為50-70%;煤氣產(chǎn)率為80-200m/to2.2半焦低溫干餾半焦的空隙率為30-50%，反應性和比電阻都比高溫焦炭高得多。原料煤的煤化度越低，半焦的反應能力和比電阻越高。半焦強度一般不高， 低于高溫焦炭。半焦可用于電爐冶煉和化學(xué)反應等過(guò)程，這些用途對于燃料機械強度要求不高，半焦的快度和強度可以滿(mǎn)足要求。半焦塊度與原料煤的快度、強度和熱穩定性有關(guān)，也與低溫干餾爐的結構、加熱速度以及溫度梯度有關(guān)。- -般移動(dòng)床干餾爐用原料煤塊度為20-80mm。低溫干餾半焦應用較廣，其中一部分用作優(yōu)質(zhì)的民用和動(dòng)力用燃料，因為半焦燃燒時(shí)無(wú)煙，加熱時(shí)不形成焦油，而多數煤受熱時(shí)有焦油生成，表現燃燒時(shí)冒黃煙。此外，半焦反應性好，燃燒的熱效率高于煤。民用半焦應當有一-定塊度，并且應當均勻。氣化用半焦用于移動(dòng)床氣化爐時(shí)，也要求有-定的塊度[1-2]。2.3干餾產(chǎn)品的影響因素低溫干餾產(chǎn)品的產(chǎn)率和性質(zhì)與原料煤性質(zhì)、加熱條件、加熱速魔加執絲溫以乃車(chē)力有關(guān)。干餾爐的形式、加熱方法和揮發(fā)物在高溫區地停留時(shí)間對中國煤化工二要影MHCNMH G。響。煤加熱溫度場(chǎng)地均勻性以及氣態(tài)產(chǎn)物二次熱解深度對其也有影響。第一個(gè)影響方面是原料煤。不同種類(lèi)褐煤低溫干餾的焦油產(chǎn)率差別較大，可變動(dòng)于4.5-23%。煙煤低溫焦油產(chǎn)率與煤的結構有關(guān)，氣值介于0.5-20%，由氣煤到瘦煤，隨著(zhù)變質(zhì)程度增高焦油產(chǎn)率下降。其中肥煤例外，當加熱到600度時(shí)，它生成的焦油量等于或高于氣煤的。腐泥煤低溫干餾焦油產(chǎn)率一般較高。原料煤對低溫干餾焦油的組成影響顯著(zhù)，因原料煤的性質(zhì)不同，所產(chǎn)的低溫焦油組成有較大差異;第二影響因素是加熱終溫。煤干餾終溫是產(chǎn)品產(chǎn)率和組成的重要影響因素,也是區別干餾類(lèi)型的標志。隨著(zhù)溫度升高，使得具有較高活化能的熱解反應有可能進(jìn)行，與此同時(shí)生成了多環(huán)芳烴產(chǎn)物，具有較高的熱穩定性。不同煤類(lèi)開(kāi)始熱解的溫度不同，煤化度地煤的開(kāi)始熱解溫度也低。煤的塊度對熱解產(chǎn)物有很大影響，一般煤塊的塊度增加，焦油產(chǎn)率降低。因為煤的導熱系數小，煤塊內外溫差大，外高于內，快內熱解形成的揮發(fā)物由內向外導出時(shí)經(jīng)過(guò)較高溫度的表面層，在此一次焦油發(fā)生二次熱解，組成發(fā)生變化，生成氣態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物。此外，揮發(fā)物由煤塊內部向外部析出時(shí)受到阻力作用，在高于生成溫度的區間停留也加深了二次熱解的程度;第三個(gè)影響因素。煤低溫干餾的加熱速度和供熱條件對產(chǎn)品產(chǎn)率和組成有影響。提高煤的加熱速度能降低半焦產(chǎn)率，增加焦油產(chǎn)率，煤氣產(chǎn)率稍有減少。加熱速度慢時(shí)，煤質(zhì)在低溫區間受熱時(shí)間長(cháng)，熱解反應的選擇性較強，初期熱解使煤分子中較弱的鍵斷開(kāi)，發(fā)生了平行的和順序的熱縮聚反應，形成了熱穩定性好的結構，自高溫階段分解少，而在快速加熱時(shí)，相應的結構分解，所以慢速加熱時(shí)固體殘渣產(chǎn)率高;第四個(gè)影響因素是壓力。壓力對煤的低溫干餾有影響。-般，壓力增大焦油產(chǎn)率減少，半焦和氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率增加。壓力增加不僅半焦產(chǎn)率增多，而且其強度也提高，原因是揮發(fā)物析出困難使液相產(chǎn)物之間作用加強，發(fā)展了熱縮聚反應[2]。2.4低溫干餾主要爐型干餾爐是低溫干餾生產(chǎn)工藝中重要組成設備，他應保證過(guò)程效率高，操作方便可靠。其.中主要要求干餾物料加熱均勻，干餾過(guò)程易控制，可用的原料類(lèi)別寬，原料煤粒尺度范圍大，到出的揮發(fā)物二次熱解作用較小等。干餾爐的供熱方式可分為外熱式和內熱式。外熱式爐供給煤料是由爐墻外部傳入的。煤料裝在干餾室內，熱量通過(guò)爐墻導入，爐墻外部燃燒加熱。- 般外式干餾爐的煤氣燃燒和加熱是在燃燒室內進(jìn)行的，燃燒室由火道構成,燃燒室位于干餾室之間，供入煤氣和空氣于火道中燃燒。由于干餾室和燃燒室不相通，干餾揮發(fā)物與燃燒煙氣不想混合，保證了揮發(fā)產(chǎn)物不被稀釋。但是外熱式供熱方式帶來(lái)了嚴重缺點(diǎn)，由于導熱系數小，煤料加熱不均勻，導致半焦質(zhì)量不均勻。內熱式爐借助熱載體吧熱量傳給煤料,氣體熱載體直接進(jìn)入干餾室，穿過(guò)塊粒狀干餾料層，吧熱量傳給料層。氣體熱載體-般是燃料煤氣燃燒的煙氣，熱載體也可以是固體，近年來(lái)，內熱式方法得到廣泛利用。結束語(yǔ):煤化工的發(fā)展始于18世紀后半葉，19 世紀形成了完整的煤化學(xué)工業(yè)體系。進(jìn)入20世紀，許多有機化學(xué)品多以煤為原料生產(chǎn)，煤化學(xué)工業(yè)成為工業(yè)的重要組成部分。參考文獻:[1]李大尚.煤制油工藝技術(shù)分析與評價(jià)[]. 煤化工，2003，31(1):15-21.[2] 郁向民，李文鵬，徐顯明，夏志輝，曾群英.我國煤化工技術(shù)現狀及其發(fā)展趨勢[J].云南化工，2005, 32(2):57-62.中國煤化工YHCNMH G