煤化工技术总结

1 / 16 煤化工技术总结 纵观近百年化学工业的发展历史，其间每次原料结构的变化总伴随着化学工业的巨大变革。 1984 年世界化石燃料探明的可采储量，煤约占 74，而石油约 12、天然气约 10，从资源角度看，煤将是潜在的化工主要原料。未来煤化工将在哪些领域，以什么速度发展，将取决于煤化工本身技术的进展以及石油供求状况和价格的变化。从近期来看，钢铁等冶金工业所用的焦炭仍将依赖于煤的焦化，而炼焦化学品如萘、蒽等多环化合物仍是石油化工所较难替代的有机化工原料；煤的气化随着气化新技术的开发应用，仍将是煤化工的一个主要方 面；将煤气化制成合成气，然后通过碳一化学合成一系列有机化工产品的开发研究，是近年来进展较快，且引起关注的领域；从煤制取液体燃料，无论是采用低温干馏、直接液化或间接液化，都不得不取决于技术经济的评价。 编辑本段发展条件 丰富、廉价的煤炭资源 一是煤炭资源丰富；二是煤炭廉价。有很多地方，煤炭资源丰而不富，如资源分布广而散，小矿多，大矿少，鸡窝矿多。这会导致煤炭供应数量的不稳定；成分上不 稳定。化工生产是要长周期稳定运行的，原料数量和质量不稳定，化工生产就无法正 常操作。一般地 讲，一个像样的煤化工项目，一年要消耗几百万吨煤炭，要保持煤化 工企业2 / 16 运行几十年，考虑到开采率等问题，没有几十亿吨的储量是难以满足煤化工企 业的要求的。如果当地煤炭资源储量不大，成分不稳定，或者灰粉太高，热值不高， 那么，就不必要硬去搞煤化工，还是把这些煤用作燃料为好。 煤炭价格是发展煤化工的另一个重要因素。煤价过高，就使得煤化工企业没有竞 争力。相对于石油化工和天然气化工而言，煤化工单位产品投资大，财务费用高。煤 价过高，单位产品成本就必然高，体现不出煤化工的优势。 XX 年美国一家煤化工公 司的 到厂煤价为 20 美元 bbl。在工作中遇到很多煤化工项目，有的原料煤价格很便 宜，在 100 元 t 以下，项目效益很好，如陕北、内蒙古等地；而有的地方虽然有煤 炭资源，但煤价很高，有的烟煤甚至达到 400 元 t 以上，有些山西无烟块煤到厂价 达到 700 多元 t 甚至还要高，项目竞争力很弱。 充足的水源 耗水量大是煤化工的一大特点。很多地方煤资源丰富，水资源却短缺。中国北方和沿海大部分地区都属于这种情况。有许多煤化工企业受缺水的困扰，常常出现煤化工企业与农业或其他工业争水现象 。要保持煤化工企 业正常运行，起码要保证每小时 上千吨新鲜水的供应。真正上规模的煤化工企业， 2000-3000t h 的用水量也是必要的。 3 / 16 同时，煤化工企业对水价也比较敏感。全国各地水价相差很大，一般南方靠近江 河的地方水价便宜，新鲜水价格 元 t，水资源费 元 t，大部分地区 水价格在 元 t。然而，有的地方要从很远地方调水，有些工业园区水价很高， 达到 元 t，企业难以承受。个别沿海缺水地区，选用海水淡化，水价至少达到 5 元 t，若煤化工企业用就承受不起。 交 通便利 煤化工企业产品和原料运输量大，交通运输显得十分重要，最好是靠近铁路或水运方便的地方。铁路、水运和汽运比较起来，一是铁路和水运在数量上可以很方便地满足要求，数量大了，汽运组织起来很麻烦；二是铁路和水运价格大大低于汽车运输 价格。目前铁路运价一般为 元，水运价格为 元， 而汽运价格为 元，相差甚大。三是汽车运输损耗大。当然，煤化工企 业坐在煤田上，靠皮带运输，可以大大减少原料煤的运输量。但产品还要运出去，还是有铁路好。国外的经验也是这样的。目前国内也有很多小型煤化工企业不靠铁路运 输，发展受到限制。 有一定的环境容量 中国煤炭资源丰富，但总体上说，煤含硫高，开发利用的环保要求高。 XX 年中国 SO2 排放和 CO2 排放分别4 / 16 占世界第一和第二，其中 90的 SO2 的排放来自煤的使用。 煤化工企业排污是不可避免的，即使经处理达到排放标准，总还是有三废要排放 的。这是不可回避的问题。中国南方煤质含硫量高，很多地方环境容量已经饱和或已 超标，尤其是山区较多的地区，废气扩散困难，很多地方酸雨严重，再发展煤化工已 没有余量，项目很难通过环保部门的审批。 煤化工替代燃料产品可分为三类：含氧燃料、合成油、气体燃料。其中含氧燃料技术成熟，是近期应予推广应用的重点；合成油与现有车辆技术体系和基础设施完全兼容，但其技术尚待完善，将在 2020 年发挥重要作用；气体燃料车优点很多，我国将从基础科学研究、前沿技术创新、工程应用开发等方面逐一突破。 第一章绪论 煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。 根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主要是：腐殖煤、腐泥煤、残殖 腐殖煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。 腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物5 / 16 形成。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。 残殖煤：由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。 腐殖腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。 整个成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用过程和煤化作用 煤化程度由低到高依次是：褐煤、烟煤、无烟煤。 第二章炼焦 炼焦概念 煤在焦炉内隔绝空气、加热到 1000左右、可获得焦炭、化学产品和煤气的过程 . 炼焦产品 焦炭 90%用于高炉炼铁，其余用于机械工业、铸造、电石生产原料、气化以及有色金属冶炼。 化学产品 硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽、沥青等。用于化学肥料、农药、合成纤维的原料、塑料等。 煤气 可用来合成氨、生产化学肥料或用做加热燃料。 焦炭的分类： 6 / 16 焦炭通常按用途分为冶金焦、气化焦和电石用焦等。 冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于 90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。 焦炭在高炉中则起着热能源、还原剂和疏松骨架三个作用。 成焦过程 1 200释放空隙中的气体 2350 480胶质体形成阶段： 350煤热解、软化膨胀形成胶质体 3480 650半焦形成阶段： 480胶质体分解、收缩、固化形成半焦 4650 950焦 炭形成阶段： 650半焦分解、开始向焦炭转化 950焦炭成熟 气体析出途径 1 里行气 在胶质层之间形成的不能横穿胶质层，只能上行进入顶空间的气体； 没有经过高温区进入顶空间，是煤经一次热解产生。 2 外行气 在胶质层外侧，因胶质体固化和半焦热解形成的，沿焦饼裂纹以及炉墙和焦饼之间的空隙进入顶空间的气体； 经过高温区进入顶空间，煤经二次热解产生。 里行气量少，占 10%左右，外行气量大，占 90%左右 7 / 16 炼焦用煤及其结焦 特性 气煤、肥煤、焦煤、瘦煤及中间过渡性牌号煤。 气煤 挥发分含量最高，半焦收缩量最大，黏结性差，膨胀压力较小。 炼焦产品特点：焦炭碎、强度低；可得较多化学产品 肥煤 挥发份高，灰分高，半焦收缩量大，产生胶质体数量最多，黏结性最好，膨胀压力大。 炼焦产品特点：焦炭碎、强度低；可提高化学产品产率和煤气产率。 焦煤 挥发分适中，半焦收缩量小，黏结性高，膨胀压力大，胶质体透气性最差，但热稳定性高。 炼焦产品特点：焦 炭裂纹少、块大，强度高。 瘦煤 挥发分最低，半焦收缩性最低，黏结性差 炼焦产品特点：焦炭块大，抗碎强度高，耐磨性差，化学产品产率 和煤气产率低。 配煤 就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。 焦煤炼焦的缺点 8 / 16 焦煤储量不足 推焦困难，膨胀压力大，容易损坏炉墙 焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率低 合理配煤的优势 提高焦炭质量 扩大炼焦煤源， 合理利用煤炭资源 增加炼焦化学产品产率等 配煤的工艺指标 水分影响 配煤中水分大时 水的蒸发要吸收大量热，使焦炉升温速度减慢； 装煤时使炭化室砌体骤冷，内应力负荷增大，影响炉体寿命； 降低煤料堆密度； 使焦炭强度降低。 配煤水分太低时 在破碎和装煤时造成煤尘飞扬，恶化操作条件， 会使焦油中游离碳含量增加。 一般情况下，焦化厂把水分控制在 8 10%； 灰分影响 配煤中的灰分全部转入了焦炭中，焦炭的灰分高带来的影响： 灰分是惰性物质，灰分高则黏结性降低；灰分颗粒9 / 16 成为裂纹中心，配煤灰分高则焦炭强度降低。 炼铁用焦和石灰石耗量高，高炉生产能力降低。 所以 ,配煤要求灰分 挥发分影响 挥发分高，化学产品产率高，煤气产率高。 挥发分过高 焦炭平均粒度小，抗碎强度低。 挥发分过低 煤的黏结性差，耐磨强度降低，可导致推焦困难。 配煤要求挥发分 25-32% 硫分影响 硫是高炉炼铁的有害成分， 煤中的硫分有 80%左右转入焦炭， 焦炭硫分一般要求小于 %， 为了满足焦炭硫分要求，因此配煤中的硫分应控制在 1%以下。 降低配煤中硫含量的途径： 一是通过洗选除掉部分无机硫。 二是配合煤料时，适当将高、低硫煤的调配使用。 膨胀压力 膨胀压力：黏结性煤的炼焦特征。 影响膨胀压力的因素： 原煤的性质； 10 / 16 原料煤的处理条件和加热条件 。 膨胀压力在炼焦中的作用： 使胶质体均匀化； 有助于煤的黏结； 过大时能损坏炉墙。 安全膨胀压力： 粒度的影响 装炉配煤粒度要求小于 3mm 的占 90%； 煤粉碎粒度应少含有过大或过小的颗粒，特别要求小于 mm 要少。否则增加煤粒的表面积，减少煤的堆密度，严重影响焦炭的质量。 大颗粒含量大，裂纹中心多，影响焦炭质量 焦炉的构造 焦炉主要部分构成 炭化室 煤隔绝空气干镏 的地方，焦炭形成的场所。 燃烧室 是煤气燃烧的地方，煤气与空气在其中混合燃烧，产生的热量传给炉墙，间接加热炭化室中煤料，对其进行高温干馏。 蓄热室 回收燃烧室废气的热量来预热空气和贫煤气的地方。 炼焦新工艺 炼焦新技术可分为两部分： 11 / 16 一是扩大炼焦煤源 对配煤的预处理技术，如增加堆密度的有掺油、捣固、装炉煤的干燥、预热、与型煤混装等； 增加煤料胶质体的有添加粘结剂或人造黏结煤 减少收缩裂纹的如添加瘦化剂 二是型焦 配煤的预处理技术 配煤掺油 掺油优点 由于煤粒吸附碳氢化合物分子，在表面形成单分子层薄膜，产生润滑作用，减少了由煤粒表面水分造成的颗粒间的附着力，使煤料流动性高，堆密度增大 掺油量增加，煤料的堆密度随之增加 捣固炼焦 方法： 利用高挥发份弱黏结性或中等黏结性煤为炼焦煤的主要配煤组分，将配合煤在入炉前在捣固机内捣实成略小于炭化室的煤饼后，从焦炉机侧推入炭化室内的炼焦方法 原理： 因为通过对煤粉的捣固， 使炼焦煤堆密度增加，有利于提高煤料的膨胀压力和黏结性。 效果： 优点： 12 / 16 原料范围宽 可配入高挥发分弱黏结性煤有效减少主焦煤配比，降低生产成本。 提高焦炭强度 增大焦炭强度、提高焦炭产量和质量。 2 缺点：捣固机庞大，操作复杂，投资高，炭化室有效利用率低，结焦时间长。 干煤炼焦 干煤炼焦是将装炉煤预先干燥，使其水分降到 6%以下，然后再装炉炼焦。 干煤炼焦的效果 改善焦炭质量或增加高挥发分弱黏结性煤的配 用量 提高炼焦炉的生产能力 降低炼焦耗热量 预热煤炼焦 煤预热 利用热废气将煤料进行干燥并预热到 200 250再装炉炼焦。 预热煤炼焦有下述显著效果 A 提高经济效益。 煤饼的相对密度增加 ,炉温降低或缩短结焦，焦炭和化工产品增产。 B 焦炉加热用燃料减少。 C 提高了焦炭质量。 13 / 16 煤干燥后 ,入炉时相对密度增加 ,焦炭强度可增加 1% 2%。 D 有利于环保 煤料水分的降低大大减少了污水排放量 ,有利于环保。 E 利于延长焦炉炉体使用寿命 煤料水分稳定 ,可使焦炉操作保持稳定 ,有利于延长焦炉炉体使用寿命。 配型煤炼焦 方法原理 将装炉煤的 30%40%，加湿到 11%14%，加 6%7%的软沥青为粘结剂，然后用蒸汽加热到 100，混合均匀，在成型机中压块成型，再与其余的粉煤混合装炉炼焦 煤化工系 2016-2016 学年第二学期工作总结 半年来，在院领导的带领指导下，在其他科室的支持帮助下，坚持以邓小平理论为指 导，认真贯彻江泽民“三个代表”重要思想，深入学习党的十七大会议精神，全心全意做好各项工作。认真履行学院制定的各项规章制度，团结一致，共同奋进，较好地完成了本系的各项工作任务。 一、注重政治学习，不断提高政治理论水平 组织全系教师认真学习了 “伊犁技师培训学院教职工文明礼仪规范”、进一步学习“学院法制进学校创建工作实施方案”等相关文件。教育全系教师要树立正确的世界观、14 / 16 人生观、价值观，发扬党的优良传统，牢固树立“团结稳定是福，分裂动乱是祸”和“三个离不开思想”的思想，大力营造和睦相处、和 衷共济、和谐稳定的舆论氛围。通过学习，使各教师不断提高自己的思想道德修养。 二、认真抓好教育教学水平，促进本系教师整体工作水平的提高 今年是我院的院系建设年，端正行风，转变工作作风，全面提高工作质量，也是我系的中心工作。这个活动期间，首先是组织本系教师认真学习了“安全教育月活动”、“民族团结月活动”等有关文件，重点学习了安全教育月活动一文，使本系教师深刻领会文件内涵，进一步提高安全教学质量和教育教学水平。 三、较好地完成了校领导交办的各项工作任务 1. 开学初 制定了本系的“教育教学活动计划”并照准执行； 2. 本学期共审批 13 名教师的教学计划