ppt课件煤化工第一章第一节.ppt
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1、完整版教学课件完整版教学课件煤化工第一章第一节煤化工第一章第一节煤化工概论煤化工概论化工工程系化工工程系 高晓荣高晓荣 我国的煤炭资源我国的煤炭资源3 3炼炼炼炼 焦焦1 1榆林煤榆林煤 1 1概念概念2 24 46 6上节提纲上节提纲2 24 4煤化工煤化工5 5煤化工工艺及产品链煤化工工艺及产品链配煤炼焦配煤炼焦3 31 1焦炭的性质及其用途焦炭的性质及其用途 1 1炼焦用煤及其特点炼焦用煤及其特点2 2室式结焦过程室式结焦过程 4 46 6本节提纲本节提纲煤热解基本概念煤热解基本概念煤的热解煤的热解煤在隔绝空气的条件下进行加热,发生一系列物理变化和煤在隔绝空气的条件下进行加热,发生一系列
2、物理变化和化学反化学反 应,生成气体应,生成气体( (煤气煤气) )、液体、液体( (焦油焦油) )、固体、固体( (半焦或半焦或焦炭焦炭) )的过程的过程热解热解按其终温分为按其终温分为低温干馏低温干馏(500-600 (500-600 o oC) C) 以液体产物为目标以液体产物为目标 中温干馏中温干馏(700-800 (700-800 o oC) C) 制取燃料煤气制取燃料煤气 高温干馏高温干馏(950-1050 (950-1050 o oC) C) 炼焦炼焦煤热解的科学意义煤热解的科学意义研究煤结构的重要方法研究煤结构的重要方法芳香核中心芳香核中心 桥键和侧链官能团不断裂解,形成自由基
3、碎片桥键和侧链官能团不断裂解,形成自由基碎片士:士: 桥键桥键初始挥发物产生初始挥发物产生挥发性自由基碎片耦合或缩聚挥发性自由基碎片耦合或缩聚挥发物的反应挥发物的反应不挥发性自由基碎片(缩合芳香核)不挥发性自由基碎片(缩合芳香核) 之间缩聚之间缩聚一一半焦半焦/ /焦炭形成焦炭形成侧链侧链官能团官能团煤结构单元煤结构单元7一一. .焦炭的性质及其用途焦炭的性质及其用途 定义定义 煤的焦化煤的焦化又称煤炭高温干馏又称煤炭高温干馏,是以煤为原料是以煤为原料, 在在焦炉内隔绝空气加热到焦炉内隔绝空气加热到1000左右,可获得左右,可获得焦炭、化学产品和煤气焦炭、化学产品和煤气,此过程称为,此过程称为
4、高温干馏或高高温干馏或高温炼焦,简称温炼焦,简称炼焦炼焦。 外形外形 焦炭焦炭是一种质地坚硬,以碳为主要成分是一种质地坚硬,以碳为主要成分的含有裂纹和缺陷的不规则多孔体的含有裂纹和缺陷的不规则多孔体, ,呈银灰色呈银灰色。 用肉眼观察用肉眼观察焦炭焦炭都可看到都可看到纵横裂纹纵横裂纹;沿粗大的纵横裂纹掰开,仍含;沿粗大的纵横裂纹掰开,仍含有有微裂纹微裂纹的是的是焦块焦块。 第一节第一节 概概 述述8第一节第一节 概概 述述用途用途焦炭主要用于高炉冶炼、铸造和气化焦炭主要用于高炉冶炼、铸造和气化。煤气煤气可以用来合成氨,生产化学肥料或用作加热燃料。可以用来合成氨,生产化学肥料或用作加热燃料。炼焦
5、产品炼焦产品中含有中含有多种芳香族化合物多种芳香族化合物(粗苯、焦油、硫胺(粗苯、焦油、硫胺等),因此,炼焦工业可以给农业提供肥料和农药,合成等),因此,炼焦工业可以给农业提供肥料和农药,合成纤维的原料苯,塑料和炸药的原料酚和医药原料吡啶碱。纤维的原料苯,塑料和炸药的原料酚和医药原料吡啶碱。炼焦的进展炼焦的进展 煤成堆、窑式土法炼焦煤成堆、窑式土法炼焦 将煤置于地上或地下的窑中,依靠干馏时产生的煤气和部分煤的直将煤置于地上或地下的窑中,依靠干馏时产生的煤气和部分煤的直接燃烧产生的热量来炼制焦炭,称为土法炼焦。接燃烧产生的热量来炼制焦炭,称为土法炼焦。 土法炼焦成焦率低,焦炭灰分高,结焦时间长,
6、化学产品不能回收,土法炼焦成焦率低,焦炭灰分高,结焦时间长,化学产品不能回收,综合利用差。综合利用差。 倒焰式倒焰式 将成焦的炭化室和加热的燃烧室分开的焦炉,隔墙上设有通道,炭将成焦的炭化室和加热的燃烧室分开的焦炉,隔墙上设有通道,炭化室内煤干馏时产生的煤气经此流入燃烧室内,同来自炉顶的通风道内化室内煤干馏时产生的煤气经此流入燃烧室内,同来自炉顶的通风道内的空气混合,自上而下的边流动边燃烧,故称为倒焰式焦炉。干馏时所的空气混合,自上而下的边流动边燃烧,故称为倒焰式焦炉。干馏时所需热量从燃烧室经炉墙传给炭化室内的煤料。需热量从燃烧室经炉墙传给炭化室内的煤料。废热式废热式 将炭化室和燃烧室完全隔开
7、,炭化室内生产的荒煤气送到回收车间将炭化室和燃烧室完全隔开,炭化室内生产的荒煤气送到回收车间分离出化学产品后,再送回燃烧室内燃烧或民用。分离出化学产品后,再送回燃烧室内燃烧或民用。 燃烧后产生的高温燃烧后产生的高温废气直接从烟囱排出。废气直接从烟囱排出。 蓄热式蓄热式 高温烟气先经蓄热室后降温,热量用来预热空气等高温烟气先经蓄热室后降温,热量用来预热空气等。11二、炼焦用煤及其特点二、炼焦用煤及其特点l 炼焦用煤主要有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤,它们炼焦用煤主要有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤,它们的煤化程度依次增大,挥发分依次减小,因此半的煤化程度依次增大,挥发分依次减小,因此半焦收缩度依次减小,收缩裂
8、纹依次减少,快度依焦收缩度依次减小,收缩裂纹依次减少,快度依次增加。次增加。l 单种煤的结焦特性是配煤结焦的基础,单种煤的结焦特性是配煤结焦的基础,了解并掌了解并掌握单种煤的结焦特性,是指导配煤比变化的主要握单种煤的结焦特性,是指导配煤比变化的主要依据依据。12(1)气煤)气煤 l 气煤的煤化程度较小,挥发性大,煤的分子结构中侧链多且长,含气煤的煤化程度较小,挥发性大,煤的分子结构中侧链多且长,含氧量高。在热解过程中,不仅侧链从缩合芳环上断裂,而且侧链本氧量高。在热解过程中,不仅侧链从缩合芳环上断裂,而且侧链本身又在氧键处断裂,所以生成了较多的胶质体,但黏度小,流动性身又在氧键处断裂,所以生成
9、了较多的胶质体,但黏度小,流动性大,其热稳定性差,容易分解。在生成半焦时,分解出大量的挥发大,其热稳定性差,容易分解。在生成半焦时,分解出大量的挥发性气体,能够固化的部分较少。当性气体,能够固化的部分较少。当半焦转化成焦炭时,收缩性大,半焦转化成焦炭时,收缩性大,产生了很多裂纹,大部分为纵裂纹,所以焦炭细长易碎产生了很多裂纹,大部分为纵裂纹,所以焦炭细长易碎。l 在配煤中,气煤含量多,将使焦炭块度降低,但配以适当的气煤,在配煤中,气煤含量多,将使焦炭块度降低,但配以适当的气煤,可以增加焦炭的收缩性,便于推焦,又保护了炉体,同时可以得到可以增加焦炭的收缩性,便于推焦,又保护了炉体,同时可以得到较
10、多的化学产品。较多的化学产品。由于我国气煤贮存量大,为了合理利用炼焦煤资由于我国气煤贮存量大,为了合理利用炼焦煤资源,在炼焦时应尽量多配气煤。源,在炼焦时应尽量多配气煤。13(2 2)肥煤)肥煤l 肥煤的煤化程度比气煤高,属于中等变质程度的煤。从分子结构看,肥煤的煤化程度比气煤高,属于中等变质程度的煤。从分子结构看,肥煤所含的侧链较多,但含氧量少,隔绝空气加热时能产生大量的分肥煤所含的侧链较多,但含氧量少,隔绝空气加热时能产生大量的分子量较大的液态产物,因子量较大的液态产物,因此,肥煤产生的胶质体数量最多,其最大胶此,肥煤产生的胶质体数量最多,其最大胶质体厚度可达质体厚度可达25mm以上,并具
11、有良好的流动性能,且热稳定性能也好。以上,并具有良好的流动性能,且热稳定性能也好。肥煤胶质体生成温度为肥煤胶质体生成温度为320,固化温度为,固化温度为460,处于胶质体状态的,处于胶质体状态的温度间隔为温度间隔为140。如果升温速度为。如果升温速度为3/min ,胶质体的存在时间可达,胶质体的存在时间可达50min,由此决定了,由此决定了肥煤黏结性最强,是我国炼焦煤的基础煤种之一。肥煤黏结性最强,是我国炼焦煤的基础煤种之一。l 在配煤中,在配煤中,加入肥煤后,可起到提高黏结性的作用,所以肥煤是炼焦加入肥煤后,可起到提高黏结性的作用,所以肥煤是炼焦配煤中的重要组分,并为多配入黏结性差的煤创造了
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