煤化工技术概述教学课件(40张)

1、二O一O年十月煤 化 工 生 产 技 术主要内容煤化工发展简史煤化工的范畴煤化工主要研究方向未来煤化工产业的发展趋势煤化工发展简史发展于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系，20世纪煤 化学工业成为化学工业的重要组成部分；1920年1930年间，煤的低温干馏发展较快，半焦用于民用无烟燃料， 焦油进一步加氢生产液体燃料；1931年，Bergius开发成功煤直接液化技术，获得诺贝尔化学奖；二战期间，德国发明F-T合成法，同时大力发展煤低温干馏技术，发展 煤焦油综合利用技术；二战结束后由于廉价石油的发现，煤化工技术的开发陷入搁置阶段。南 非由于石油短缺大力发展煤化工合成液体燃料（SAS

2、OL）。1973年由于中东战争和石油价格大涨，使得煤生产液体燃料及化学品 的方法又受到重视，欧美等国家加强了煤化工研究的开发工作，取得了 进展；20世纪80年代后期，煤化工有了新突破，成功地由煤制成乙酐：煤气 化制成合成气，再合成乙酸甲酯，进一步进行羰化制乙酐；2005年，中国所产煤46%用于火力发电；17%用于炼焦；13%建材工 业；5%化学工业；余为供热等其他用煤。 炼焦化学工业年用煤超过2108吨，生产冶金焦炭居世界首位，化学 肥料工业生产煤炭成为主要原料，以煤为原料生产的甲醇和以电石为原 料生产的氯乙烯占很高比例，萘、蒽等产品则全部来自炼焦化学工业。煤化工的范畴煤化工分类及产品示意图煤

3、焦化主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以 及碳素材料等产品；煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料；煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间 接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。煤低温干馏生产低温焦油，经过加氢生产液体燃料，低温焦油分离后可 得有用的化学产品。低温干馏的半焦（兰炭）可用作无烟燃料，或用作 气化原料、发电燃料以及碳质还原剂等。低温干馏煤气可做燃料气。煤化工主要研究方向介绍煤的低温干馏煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程， 称为煤干馏（或炼焦、焦化）。按加热终温的不同，可分

4、为：500600 为低温干馏；9001100 为高温干馏；700900 为中温干馏。褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤，适用于低温干馏加工。一般煤低温干馏产物和组成取决于原料煤的性质、干馏炉结构和加热条件。 一般焦油产率6%25%；半焦产率为50%70%；煤气产率为80200m3/t。煤低温干馏产品 半焦 半焦的孔隙率为30%50%，反应性和比电阻率都比高温焦炭高； 原料煤的煤化度越低，半焦的反应能力和电阻越高； 半焦强度低于焦炭。炭料名称孔隙率/%反应性（于1050，CO2）/mL/(gs）比电阻/(cm)强度/%褐煤中温焦364513.0-70前苏联列库厂半焦388.00.92161.

5、8长焰煤半焦50557.46.0146680英国气煤半焦48.32.7-54.560%气煤配煤焦炭49.82.2-80冶金焦（1025mm）44530.51.10.0120.0157785半焦和焦炭性质的对比煤焦油 黑褐色液体，密度一般0.951.1g/cm3； 含有酚类达35%；有机碱1%2%；烷烃2%10%；烯烃3%5%；环烷烃 10%；芳烃15%25%；中性含氧化合物（酮、酯和杂环化合物） 20%25%；中性含氮化合物为2%3%；沥青达10%。 低温焦油可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃，其中包括苯、萘的同系 物及其他成分。低温干馏粗煤气冷凝产生的焦油下水的密度略大于1.0g/cm3，它

6、与焦油上水 的区别是呈酸性或中性。焦油下水中含有低级醇类、甲酸和其他可溶于水的 酸类以及酚类，也含有含硫和含氮化合物。煤气 低温干馏煤气密度为：0.91.2g/cm3 含有较多甲烷及其他烃类，煤气组成因原料煤性质不同而有较大差异。褐 煤低温干馏煤气的烃类含量低，烟煤的含量可高达65%，所以其煤气热值 可达33.537.7MJ/m3.低温干馏煤气主要用于本企业加热和其他用途，多余的煤气可做民用煤气， 也可做化学合成原料气。固体热载体干馏工艺外热式干馏炉传热慢，生产能力小；气流内热式炉只能处理块状煤料。粉煤流化床干流装置的干馏气态产物中混入惰性气体，降低了煤气质量。采用固体热载体进行煤干馏，加热速

7、度快，载体和干馏气态产物分离容易， 单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热之高，适合煤粉干馏。 托斯考（Toscoal)工艺 ETCH煤粉快速热解工艺 鲁奇鲁尔煤气化工艺 中国褐煤干馏实验干馏工艺托斯考（Toscoal)工艺煤在预热提升管内用热烟气加热。预热的煤与热瓷球加入干馏转化炉，煤被加热到500 ，进行干馏。产生的粗煤气和半焦在回转筛中分离，热半焦去冷却器，瓷球经提升器到加热器循环使用。ETCH粉煤快速热解工艺煤由煤槽经给煤器去粉煤机，此处供入热烟 气，约550，把粉碎了的粉煤用上升气流 输送到干煤旋风器，同时把煤加热100120 干煤由旋风器去加热器，在此与来自加热提升 管的热粉焦混合

8、，在干馏槽内发生热解反应并 析出挥发产物，经冷却冷凝系统分离为焦油和 煤气及冷却水。干流槽下部生成半焦和热载体 半焦，部分去提升管燃烧升温，作为热载体循 环使用。多余半焦作为产品送出系统。鲁奇鲁尔煤气工艺煤经4个平行排列的螺旋给料机，再通过导管进入干流槽。导管中通入 冷的干馏煤气使煤料流动，煤从导管呈喷射状进入干流槽，与来自集 合槽的热半焦相混合，进行干馏。 中国褐煤干馏试验大连理工大学开发干褐煤与热载体在混合器相混合，煤与半焦迅速传热，快速热解。煤焦混合物 进入干流槽，在此发生干馏反应并析出挥发物。半焦自干流槽去提升管下部， 与空气部分燃烧或由热烟气加热并流化提升，热胶回到集合槽再去混合器。

9、煤化工主要研究方向介绍炼焦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。 此过程成为高温干馏或高温炼焦。焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化肥或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要有硫酸 铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。倒焰式焦炉废热式焦炉蓄热式焦炉。中国第一家焦化厂是1914年开始修建的石家庄焦化厂。煤的成焦过程 随着温度的升高，连在核上的侧链不断脱落分解。芳核本身则缩合并稠环 化，反应最终形成煤气、化学产品和焦炭。成焦过程可分为干燥预热阶段（350）、胶质体形成阶段（350480 ）、 半焦形成阶段（4

10、80650 ）和焦炭形成阶段（650950 ）。焦炭质量 焦炭主要用于炼铁。为了加强高炉生产，要求焦炭可燃性好、发热值高、 化学成分稳定，灰分低、硫和磷等杂质少、粒度均匀、机械强度高、耐磨 性好以及有足够的气孔率等。物理性质：焦炭的真密度介于1.871.95g/cm3。焦炭块的视密度介于 0.780.98g/cm3。焦炭气孔率按下式d0-焦炭真密度 d-焦炭视密度焦炭气孔率值20%60%。焦炉生产的高炉用焦炭气孔率为43%50%；焦炭的电阻值与煤的性质、炼焦加热速度和终温有关。高炉用焦炭比电阻一般为0.070.10cm。焦炭比热容随炼焦终温提高和灰分减少而增加。高炉用焦炭平均比热容值介于1.4

11、1.5kJ/(kgK)。焦炭热导率与其构造和灰分含量有关，于常温下为0.460.93W/(m K),于1000为1.72.0化学成分 高炉和铸铁的焦炭的化学成分灰分 焦炭的灰分越低越好，灰分每降低1%，炼铁焦比可降低2%，渣量较少2.7%2.9%，高炉 增产约2.0%2.5%。硫分 硫分转移到生铁中，使生铁呈热脆性，加快生铁腐蚀。挥发分 焦炭挥发分是鉴别焦炭成熟的一个重要指标，成熟焦炭的挥发分为1%左右；当挥发分高 于1.5%时，则为生胶。水分 焦炭水分一般为2%6%。焦炭水分要稳定，否则将引起高炉炉温波动，并给焦炭转鼓指标 带来误差。碱性成分 K2O、NaO对焦炭在高炉中的性状影响大，严重降

12、低焦炭强度。机械强度 高炉用焦炭机械强度焦炭强度包括耐磨强度和抗碎强度，通常用转鼓测量。中国用米贡转鼓试验方法测定焦炭机械强度。用M40（M25）和M10表示焦炭机械强度。一般为M4070%80%； M107%11%。焦炭反应性影响焦炭反应的因素大体分为三类：原煤性质，如煤种、煤的岩相组成、煤灰分等； 炼焦工艺因素，如焦饼中心温度、结焦时间、炼焦方式等； 高炉冶炼条件，如温度、时间、气氛、碱含量等。焦炭反应性的测定方法有多种，现在国内测定冶金焦反应性方法为CO2反应性。 用200g焦炭，焦炭尺寸为（203）mm，在1100的温度下，通入5L/min的CO2， 反应2h,用焦炭失重的百分数作为反

13、应性指标。日本曾提出好的焦炭反应性指标为36%左右。有时用焦样反应的CO2容积速率mL/(gs)表征。炼焦化学产品的回收与精制煤化工主要研究方向介绍煤焦化工学产品回收和精制流程组分与组成 炼焦过程析出的挥发性产物，简称为粗煤气。 粗煤气中含有许多化合物，包括气态物质，如H2、甲烷、CO、CO2等；烃类；含 氧化合物，如酚类；含氮化合物，如氮、氰化氢、吡啶类和喹啉类等；含硫化合 物，如硫化氢、二氧化硫和噻吩等；水蒸气。 粗煤气组成的影响因素主要是：炼焦温度和二次热解作用。 煤热解生成的粗煤气由煤气、焦油、粗苯和水构成。热解温度对化学产品组成影响（以烟煤为例）低温煤焦油的加工利用现状低温干馏技术的

14、发展 低温煤焦油主要是有褐煤和高挥发性的烟煤经低温（500-700）干馏得 到的焦油，是煤受热分解的初级产物。 干馏温度一般在900 以下，如干馏产品以焦油为主要产品，则干馏终温 低于600 ，即低温干馏；如干馏产品以半焦为主要产品，则干馏终温在 800900 ，即中温干馏。 国外主要的低温干馏工艺：美国的Disco工艺、德国的鲁奇（Lurgi- spuelgas)工艺、固体热载体工艺（代表性的有美国的Toscoal工艺和德国 的鲁奇鲁尔（Lurgi-ruhrgas）工艺）、煤炭快速热解工艺（代表性的有 半焦-油-能法、西方研究公司热解法和加氢热解法）、中国的多段回转炉（MRF）热解工艺、辐射

15、炉快速热解等工艺。 低温煤焦油生产加工利用现状 低温煤焦油是以不粘煤和弱粘煤等非主焦煤为原料，通过低温干馏所得的 产物，是一种优良的原料油，可以生产成品油，也是燃料油的替代产品。中国陕北、内蒙古、新疆、宁夏、山西大同等地不粘煤和弱粘煤储量相对 丰富，尤其陕北煤质三低一高，即低灰、低硫、低磷、高发热量，其探明储 量为1460亿吨。全国低温煤焦油总年产量约为400多万t。由于低温煤焦油生产在建设初期引导不够，缺乏整体规划，集中度低、污 染严重、达不到环保要求，而且基本以分散经营、规模较小的个体民营企业 为主，以个人独资、股份制或合伙经营为主要方式，故未形成竞争优势的主 导企业。 根据国家发改委关闭

16、落后小半焦生产的指示，大部分产能低于1万t的小规模生产企业被关闭，目前低温煤焦油实际年产量约为200多万t。根据原煤粒度的大小不同，运用不同的工艺对煤进行加工。块煤采用直立式炉加工；粒煤采用横流气燃式干馏炉；末煤采用固体热载体工艺。 以块煤为原料、气体热载体立式方形干馏技术工艺 北京煤科院开发了多段回转炉热解工艺。 多段回转炉热解工艺 大连理工大学开发的DG热解工艺。 DG工艺流程以块煤为原料、固体热载体的快速热解工艺，产品半焦为焦粉，焦油收油率高约 80%90%。 低温煤焦油的利用途径低温煤焦油的加工途径主要分为燃料型、燃料-润滑油型和燃料化工型；燃料-润滑油-化工型工艺是发展方向；由褐煤低

17、温煤焦油加工后可得液体燃料、石蜡、沥青、电极焦、润滑油、酚和防腐油等；烟煤低温煤焦油加工后可得液体燃料、沥青和酚等。加工方式有先蒸馏后提酚或先碱洗脱酚后蒸馏等。 褐煤煤焦油加工工艺流程先蒸馏后提酚加工工艺流程先提酚后蒸馏加工工艺流程低温煤焦油加工利用中存在问题政策风险，半焦产业一直没有行业标准。2007年国家发改委 拟把半焦行业列入国家产业结构调整淘汰目录，并进行意见 征求，低温煤焦油生产也受影响。产业结构集中度低，企业规模化程度低，布局分散。产业资源浪费严重，吨焦耗煤、水、电量大，煤气直接排空 而未综合利用，焦油回收率低，粉尘污染和生态破坏问题突 出。低温煤焦加工产业链条短，加工深度不够。煤

18、气化煤化工主要研究方向介绍煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在 高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤的气化类型可归纳为五种基本类型：自热式的水蒸气气化、外热式水蒸气气化、 煤的加氢气化、煤的水蒸气气化和加氢气化结合制造代用天然气、煤的水蒸气气化 和甲烷化相结合制造代用天然气。自热式煤的水蒸气气化外热式煤的水蒸气气化煤的加氢气化煤的水蒸气气化和加氢气化相结合煤的水蒸气气化和甲烷化相结合煤气化的另外一种方式：煤炭的地下气化 煤气化方法分为：固定（移动床气化法）、流动床气化法、气流床气化法煤炭气化联合循环发电

19、（IGCC） IGCC工艺方块流程煤化工主要研究方向介绍 煤液化间接液化煤炭的间接液化是煤气化产生合成气（CO+H2），再以合成气 为原料合成液体燃料和化学产品。间接液化中的Fischer-Tropsch合成和MTG的Mobil工艺都已 经工业化。反应器类型：固定床反应器、气流床反应器、浆态床反应器。 直接液化煤炭的间接液化是将煤在较高温度和压力下与氢气反应使其降解和加氢，从而转化 为液体油类的工艺。直接液化与间接液化的对比：直接液化热效率较高，对原料的要求高，较适合于生 产汽油和芳烃；间接液化允许液化采用高灰分的劣质煤，较适合于生产柴油、含氧 的有机化工原料和烯烃等。直接液化的代表性工艺：德

20、国的IG工艺、美国的SRC-/工艺、日本的NEDOL 法、神华煤直接液化工艺。采用两个串联的全返混反应器，催化剂活性高，用量少；采用超细铁粉催化剂，催化活性高，用量少； 取消溶剂脱灰工序，固液分离采用成熟的减压蒸馏法； 循环溶剂全部催化加氢； 液化粗油精制采用离线加氢方案； 油收率高，用神华煤做原料时，油收率为55%以上。未来煤化工产业的发展趋势以洁净能源为主要产品。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。 煤炭-能源化工一体化。紧密依托

21、于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，形成煤炭能源化工一体化的新兴产业。高新技术及优化集成。根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益 。同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化建设。建设大型企业和产业基地。以建设大型企业为主，在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业。 未来煤化工产业的发展趋势有效利用煤炭资源。新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，如高硫煤或高

22、活性低变质煤作化工原料，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，使各种煤炭达到物尽其用，充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用。新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣等废物和余能的利用。 经济效益最大化。通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥资源与价格优势，资源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建设的资金投入，降低生产成本，提高综合经济效益。 环境优化。通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友好。人力资源充分发挥。通过新型煤化工产业建设，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、建筑业、装备

23、制造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥我国人力资源丰富的优势。1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了

24、，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！

25、8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境

26、考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。16、在路上，我们生命得到了肯定，一路上，我们有失败也有成功，有泪水也有

27、感动，有曲折也有坦途，有机遇也有梦想。一路走来，我们熟悉了陌生的世界，我们熟悉了陌生的面孔，遇人无数，匆匆又匆匆，有些成了我们忘不掉的背影，有些成了我们一生的风景。我笑，便面如春花，定是能感动人的，任他是谁。17、努力是一种生活态度，与年龄无关。所以，无论什么时候，千万不可放纵自己，给自己找懒散和拖延的借口，对自己严格一点儿，时间长了，努力便成为一种心理习惯，一种生活方式！18、自己想要的东西，要么奋力直追，要么干脆放弃。别总是逢人就喋喋不休的表决心或者哀怨不断，做别人茶余饭后的笑点。19、即使不能像依米花那样画上完美的感叹号，但我们可以歌咏最感人的诗篇；即使不能阻挡暴风雨的肆虐，但我们可以左

28、右自己的心情；即使无法预料失败的打击，但我们可以把它当作成功的一个个驿站。20、能力配不上野心，是所有烦扰的根源。这个世界是公平的，你要想得到，就得学会付出和坚持。每个人都是通过自己的努力，去决定生活的样子。1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅