《煤化学工业》PPT课件.ppt

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1、煤化学工业组长：梁晓满组员：李依珊智明明郝嘉岐幻灯片制作：李依珊梁晓满幻灯片解说：智明明主要内容煤化工发展简史煤化工范畴炼焦粗苯的回收煤的气化煤化工发展简史 煤化工的发展始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系。进入20世纪，许多有机化学品多以煤为原料生产，煤化学工业成为化学工业的重要组成部分。2020世纪世纪8080年代后期，煤化工有了新突破，成功地由煤年代后期，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；进行羰化制乙酐；2005 2005年，中国所产煤年，中国所产煤46%46%

2、用于火力发电；用于火力发电；17%17%用于炼焦；用于炼焦；13%13%建材工业；建材工业；5%5%化学工业；余为供热等其他用煤。化学工业；余为供热等其他用煤。炼焦化学工业年用煤超过炼焦化学工业年用煤超过21082108吨，生产冶金焦炭居吨，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，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。萘、蒽等产品则全部来自炼焦化学工业。煤化工范畴煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体

3、燃料以及化学品的过程。煤焦化煤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；及碳素材料等产品；煤气化煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料；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，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。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。煤低温干馏煤低温干馏生产低温焦油，经过加氢生产液体

4、燃料，低温焦油分离后可生产低温焦油，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。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。煤的低温干馏煤的低温干馏 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，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，可分称为煤干馏（或炼焦、焦化）。按加热终温的不同，可分500600为为低低温干馏；

5、温干馏；9001100 为为高温干馏；高温干馏；700900 为为中温干馏。中温干馏。煤低温干馏产品煤低温干馏产品 半焦半焦 半焦的孔隙率为半焦的孔隙率为30%50%，反应性和比电阻率都比高温焦炭高；原料煤的煤化度，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。越低，半焦的反应能力和电阻越高；半焦强度低于焦炭。煤焦油煤焦油 黑褐色液体，密度一般黑褐色液体，密度一般0.951.1g/cm3;含有酚类达含有酚类达35%；有机碱；有机碱1%2%；烷烃；烷烃2%10%；烯烃；烯烃3%5%；环烷烃；环烷烃 10%；芳烃；芳烃15%25%；中性含氧化合物（

6、酮、；中性含氧化合物（酮、酯和杂环化合物）酯和杂环化合物）20%25%；中性含氮化合物为；中性含氮化合物为2%3%；沥青达；沥青达10%。低温焦。低温焦油可生产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。物及其他成分。煤气煤气 低温干馏煤气低温干馏煤气密度密度为：为：0.91.2g/cm3 含有较多含有较多甲烷甲烷及其他及其他烃类烃类，煤气组成，煤气组成因原料煤性质不同而有较大差异。因原料煤性质不同而有较大差异。炼焦炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000左右（高温干馏），通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产

7、品的工艺过程。炼焦的煤包括：气煤，肥煤，焦煤，瘦煤，贫煤。焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，合成氨，生产化肥或用作加热燃料。生产化肥或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳芳香族化合物香族化合物，主要有硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、，主要有硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。倒焰式焦炉倒焰式焦炉废热式焦炉废热式焦炉蓄热式焦炉蓄热式焦炉。化学成分化学成分 高炉和铸铁的焦炭的化学成分高炉和铸铁的焦炭的化学成分灰分灰分 焦炭的灰分焦炭的灰分越低越好越低越好，灰

8、分每降低，灰分每降低1%，炼铁焦比可降低，炼铁焦比可降低2%，渣量较少，渣量较少2.7%2.9%，高炉，高炉 增产约增产约2.0%2.5%。硫分硫分 硫分转移到生铁中，使生铁呈热脆性，加快生铁腐蚀。硫分转移到生铁中，使生铁呈热脆性，加快生铁腐蚀。挥发分挥发分 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；当挥发分高左右；当挥发分高 于于1.5%时，则为生胶。时，则为生胶。水分水分 焦炭水分一般为焦炭水分一般为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。焦炭水分要稳定，否则将引起高炉炉温波动，

9、并给焦炭转鼓指标 带来误差。带来误差。碱性成分碱性成分 K2O、NaO对焦炭在高炉中的性状影响大，严重降低焦炭强度。对焦炭在高炉中的性状影响大，严重降低焦炭强度。炼焦原理干燥预热胶质体形成半焦形成焦炭形式炼焦是将煤放在焦炉中加热，随着温度的升高（1000左右）。煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出成为煤气或煤焦油，残留下不挥发性产物就是焦炭。焦炭生产工艺流程焦炭生产过程分为：洗煤，配煤，炼焦，焦炭处理等工序，工艺流程如下：1.洗煤原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。2.配煤将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前提下

10、，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。3.炼焦将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。4.炼焦的产品处理将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。熄焦方法有干法和湿法两种。湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋6090s。干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为24h。在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。炼焦化学产品的回收与精

11、制炼焦化学产品的回收与精制煤焦化工学产品回收和精制流程煤焦化工学产品回收和精制流程组分与组成组分与组成 炼焦过程析出的挥发性产物，简称为炼焦过程析出的挥发性产物，简称为粗煤气粗煤气。粗煤气中含有许多化合物，包括气态物质，如粗煤气中含有许多化合物，包括气态物质，如H2、甲烷、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。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：粗煤气组成的影响因素主要是：炼焦温

12、度炼焦温度和和二次热解作用二次热解作用。煤热解生成的粗煤气由煤热解生成的粗煤气由煤气、焦油、粗苯和水构成煤气、焦油、粗苯和水构成。低温干馏技术的发展低温干馏技术的发展 低温煤焦油主要是有低温煤焦油主要是有褐煤和高挥发性的烟煤褐煤和高挥发性的烟煤经低温（经低温（500-700）干馏）干馏得到的焦油，是煤受热分解的初级产物。得到的焦油，是煤受热分解的初级产物。干馏温度一般在干馏温度一般在900 以下以下，如干馏产品以焦油为主要产品，则干馏，如干馏产品以焦油为主要产品，则干馏终温终温低于低于600，即低温干馏，即低温干馏；如干馏产品以半焦为主要产品，则干馏终；如干馏产品以半焦为主要产品，则干馏终温在

13、温在 800900，即中温干馏，即中温干馏。低温煤焦油的加工利用现状低温煤焦油的加工利用现状粗苯回收粗苯：粗苯：脱氨后的焦炉煤气含有苯系化合物，其中以苯的含量为主，称之为粗苯。粗苯组成和性质：粗苯组成和性质：粗苯组成（%）苯甲苯二甲苯（含乙基苯）三甲苯和乙基甲苯不饱和化合物硫化物555711222.56127120.31.8淡黄色，透明，液体，比水轻，不溶于水，易挥发易燃。l煤气化煤气化煤化工主要研究方向介绍煤化工主要研究方向介绍煤气化是一个热化学过程。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，在以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、

14、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。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：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自热式的水蒸气气化、外热式水蒸气气化外热式水蒸气气化、煤的加氢气化煤的加氢气化、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加氢气化结合制造代用天然气、煤的水蒸气气化煤的水蒸气气化 和甲烷化相结合制造代用天然气和甲烷化相结合制造代用天然气。自热式煤的水蒸气气化自热式煤的水蒸气气化外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加氢

15、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加氢气化相结合煤的水蒸气气化和甲烷化相结合煤的水蒸气气化和甲烷化相结合 间接液化间接液化煤炭的间接液化是煤气化产生煤炭的间接液化是煤气化产生合成气（合成气（CO+H2），），再以合成气再以合成气 为原料为原料合成液体燃料和化学产品合成液体燃料和化学产品。反应器类型：反应器类型：固定床反应器固定床反应器、气流床反应器气流床反应器、浆态床反应器浆态床反应器。煤气化 直接液化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，从而转化解和加氢，从而转化 为液体油类的工艺。为液体油类的工艺。直接液化与间接液化的对比：直接液化与间接液化的对比：直接液化直接液化热效率较高，对原料的热效率较高，对原料的要求高，较适合于生要求高，较适合于生 产汽油和芳烃；产汽油和芳烃；间接液化间接液化允许液化采用高灰分的劣质煤，较适允许液化采用高灰分的劣质煤，较适合于生产柴油、含氧合于生产柴油、含氧 的有机化工原料和烯烃等。的有机化工原料和烯烃等。