煤化工i工艺学课件3.2 煤的成焦过程.ppt

§ 3、炼焦 § 3．2 煤的成焦过程 § 3．2 煤的成焦过程 1.成焦过程 350℃:煤干燥预热阶段 350～480℃:胶质体形成阶段 480 ～ 650℃:半焦形成阶段 650 ～ 950℃:焦炭形成阶段 煤干燥预热 胶质体 半焦 焦炭 气 态 产 物 ～120℃ 煤的水分脱出 200℃ 释放空隙中的气体（CH4、CO2、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 半焦 成品焦碳 焦油 2．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）。 ②黏结性与结焦性关系 黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好的煤其黏结性一定好） 名词：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 液相膜开始有些软化，许多煤粒的液相膜汇合在 一起，形成气、液、固三相一体的粘稠混合物。 ③提高黏结性 ⑵半焦收缩 ①半焦收缩： 半焦不稳定部分受热裂解，生成气态产物；残留部分不断缔合增炭，产生体积收缩 ②气孔 焦炭是孔状体，气孔率低，气孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭强度高。 惰性成分细碎 黏结形成分不宜过细 控制粒度 堆积密↑ 提高膨胀压力 增大加热速度 ③裂纹 收缩应力→裂纹（裂成焦块，裂纹多则焦炭细） 3.焦炉煤料中热流动态 ⑴供热 两侧炉墙供热（靠近炉墙煤料温度先升高，温度速度快；远离炉墙的温度后升高，升高速度慢） ⑵不同部位煤料温度随加热时间变化（图3-2）. ①炉墙温度 加入煤时，炉墙温度迅速下降 ②靠近炉墙煤料温度 ③炭化室中心温度 加煤后8小时方由100℃升高（才脱完水分） ⑶不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min ②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大的裂纹多，焦块小。 ⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）. ①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。 4.炭化室内成焦特征 ⑴炭化室内同时进行着不同成焦阶段 ①装煤约8小时期间，炭化室同时存在着湿煤层、干煤层、胶质体层、半焦层和焦炭层。 ②两胶质体层在装煤后11小时左右在中心汇合。 ③装煤后15小时左右，焦炭成熟。 ⑵膨胀压力 过大时可危及炉墙（最大膨胀压力出现在两胶质体中心汇合时）。 ⑶裂纹 靠近炉墙的焦炭裂纹多，有焦花之称。 ⑷焦缝 成熟焦饼中心面上有一条缝称焦缝，上下直通。 5.气体析出途径 ⑴里行气（10%左右） ①形成与两胶质体之间，不可能横穿过胶质体，只能上行进入炉顶空间，这部分气体称为里行气。 ②没有经历二次解热作用；含大量水蒸气，含煤一次热解产物（主要CH4及其同系物，还有H2、CO2、CO及不饱和烃等） ⑵外行气（90%左右） ①产生胶质体外侧（由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物）沿焦饼裂缝及炉墙与焦饼间隙进入炉顶空间，此部分气体称外行气。 ②经过高温区，经二次热解作用，二次热解产物（主要H2，及少量CH4）。 ◆炭化室内成焦过程如图所示。 ⑶气体中的化学产品 ①原料煤性质对化学产品产率的影响较大。 挥发分高，煤气和粗苯产率都高。 ②温度对化学产品产率影响较大（炉墙温度、焦饼温度）。