煤化工工艺学教案

煤化工工艺学教案内容摘要：

原料：非黏结性、弱黏结煤，直接使用黏结性煤，氧化破黏后使用 设备：干馏转炉 内热式；热载体：热瓷球 流程：非黏结性煤 Toscoal 工艺， 430~540℃ 产物：煤气，焦油，半焦 ETCH 粉煤快速热解工艺 原料：粉煤 设备：干馏炉；内热式 热载体：热烟气或气固联合热载体 4~6t/h 实验 原料：褐煤， 1000kg 热载体：半焦 产物：半焦， 328k 焦油， 42kg 煤气， 58m3，热值 ETCH175 实验 原料：褐煤；水 28~45%，干燥基灰分 6~45% 设备：干馏槽；内热式； 热载体：热烟气， 550℃ 热半焦，配入少量空气 流程： ETCH175 工艺流程 产物：半焦粉， 34~56% 焦油， 4~10% 热解水， 3~10% 煤气， 5~12% 鲁奇鲁尔煤气（ LurgiRuhrgas， LR）工艺 原料：褐煤； 0~20mm；内在水 8~11% 设备：干馏槽；内热式； 热载体：热半焦 配入少量空气、煤气或油 流程： LR 褐煤干馏流程 产物：半焦，挥发分 15~21%；炼焦配煤瘦化剂 焦油，含尘 %，回配入半焦 中油，含尘 % 热解水 煤气，含轻油 中国褐煤干馏实验 原料：褐煤； 0~5mm；水 20~40%；油页岩 设备：干馏槽；内热 式； 450~670℃ 热载体：半焦，配入少量空气、煤气 700~750℃ 流程： 大连理工大学新法干馏实验流程 产物：半焦，微孔； 灰分少，热值高，反应性好，比电阻大 还原剂，炭质吸附剂，高炉喷吹燃料 焦油 热解水 煤气，含轻油 3 炼焦 167。 3 ． 1 概述 167。 3 ． 2 煤的成焦过程 167。 3 ． 3 配煤和焦炭质量 167。 3 ． 4 现代焦炉 167。 3 ． 5 炼焦新技术 了解焦炉耐火砖、砌筑和烘炉，型焦。 理解煤的成焦过程，配煤对焦炭质量的影响，煤气燃烧和焦炉热平衡，焦炉传热基础，焦炉流体力学基础。 掌握现代焦炉炼焦的特点、炼焦新技术、重点：炼焦原料煤、焦炉、炼焦新技术。 难点：炼焦原料煤，焦炉，炼焦新技术。 167。 3 ． 1 概述 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。 此过程称为高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。 焦炭主要用于高炉炼铁。 煤气可以用来合成氨，生产化学肥料或用作加热燃料。 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、酚、萘、蒽和沥青等。 焦炭在高炉炼铁中是不可缺少的炉料，对高炉炼铁技术进步的影响率在 30%以上，在高炉炼铁精料技术中占有重要的地位。 焦炭对高炉炼铁的作用是：主要的热量来源。 高炉炼铁炭素 (包括焦炭和煤粉 )燃烧所提供的热量，占高炉炼铁总热量来源的 71%。 随着喷煤比的提高，焦炭用量在逐步减少。 但是，焦炭的用量总是要大于喷煤量。 理论最低焦比为 250kg/t, 焦炭在风口燃烧掉 55%～ 65%。 (2)还原剂。 焦炭还原作用是以 C 和 CO 形式来对铁矿石起还原作用。 炉料到风 口焦炭溶反应为 25%～ 35%。 (3)生铁的溶碳。 在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中。 一般铸造生铁含碳 %左右，炼钢生铁在 %左右。 生铁渗碳消耗焦炭 7%～ 10%。 (4)炉料的骨架作用。 焦炭在高炉内是起骨架作用，支撑着炼铁原料 (烧结矿，球团矿，天然块矿 )，又起到煤气的透气窗作用。 焦炭的 4 种作用中，提供热源的主导作用不会改变，这就决定 3 个理论焦比最低值。 低于这个最低值，高炉炼铁就难以正常生产，或经济上就不合算了。 在各种条件下高炉炼铁中碳的还原作用和渗碳功能不会有较大的变化。 在高喷煤比条件下 ，焦炭的骨架作用会显得更加突出，相应对焦炭的质量要求也会越来越高。 否则，是难以实现高喷煤比，高炉炼铁不能正常生产。 焦炭从料线到风口平均粒度减少 20%～ 40%。 劣质焦炭和热反应性差粉化率会很大。 宝钢高炉缸内的焦炭粒度可达 33mm。 自 20 世纪 80 代以来，随着我国经济的快速发展，我国的炼焦产业也进入了一个快速发展期。 1991 年，我国的焦炭产量跃居世界第一， 1994 年，我国焦炭年产量首度超过 1亿吨，到 2020 年，我国焦炭出口量占到世界焦炭贸易量的 60%，成为全球最大的焦炭生产国。 截至 2020 年末，我国炼焦产业规模以上企业有 733 家，资产总额达 亿元，同比增长 %。 2020 年，炼焦产业实现销售收入 亿元，同比增长 %。 实现利润总额 亿元，同比增长 %。 从企业经济类型来看，私营企业数量最多，其企业数量占行业的 %，资产占行业的 %。 随着国内及世界钢铁工业迅猛发展，其对炼焦产品的需求急剧增长，投资日趋升温，行业产能迅速扩张。 但是炼焦产业资源消耗高，生产排放大，特别是排放物中有害物质多，造成严重的资源浪费和环境污 染，对国民经济健康可持续发展带来巨大压力，从而也阻碍了炼焦产业的快速发展。 为了加快调整炼焦产业结构，使焦化企业向规模化、现代化、环保型方向发展，国家制定了 焦化行业准入条件 标准。 如企业的焦炉炭化室高 以上 (含 )，规模能力 60 万吨以上，环比基本达到国家要求等，经省级环保部门核实推荐和专家组评议标准合格，可进入 焦化行业准入条件 行列，并由主管部门发布。 167。 3 ． 2 煤的成焦过程 成焦过程基本概念 ．煤的黏结和半焦收缩 ⑴ ．粘结性： ① 粘结性：干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。 胶质体：煤干馏在 350～ 480℃ 时，煤粒表面上出现含有气泡的液相膜，此时 ～ 120℃ 煤的水分脱出 200℃ 释放空隙中的气体（ CH CO CO、 N2） 350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化 950℃ 焦炭成熟 350℃ :煤干燥预热阶段 350～ 480℃ :胶质体形成阶段。