煤化工

第一章1.煤化工定义：煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。

2.煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品。

3.煤干馏定义：煤在隔绝空气条件下，受热分解成煤气、焦油、粗笨和焦炭的过程称为煤干馏或者称炼焦、焦化。

4.按加热终温的不同：500~600℃为低温干馏；900~1100℃为高温干馏；700~900为终温干馏，高温干馏称为炼焦。

5.低温干馏的种类：半焦、煤焦油、煤气。

6.半焦的用途：一；用于电炉冶炼和化学反应；二一部分用作优质的民用和动力用燃料；三半焦是铁合金生产的优质炭料。

半焦可用作生产冶金型焦的中间产品，褐煤半焦也可用作高炉炼铁的喷吹料，以减少冶金用量，褐煤半焦用于粉矿烧结，也是适宜的。

7.干馏炉的供热方式：外热式和内热式。

8.鲁奇三段炉由上到下分为三段：干燥段、干馏段、煤炭冷却段。

（鲁奇三段炉为气流内热式炉）第三章1.炼焦定义：煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，可获得焦炭、化学产品（焦油）、化学产品和煤气。

2.成焦过程：煤由常温开始受热，温度逐渐上升，，煤料中水分首先析出，然后煤开始发生热分解，当受热温度在350~480℃左右时，煤热解有气态、液态和固态产物出现胶质体。

由于胶质体透气性不好，气体析出不易。

产生了对炉墙的膨胀压力。

当超过胶质体固化温度时，则发生粘结现象，产生半焦，在由半焦形成焦炭的阶段，有大量气体生成，半焦收缩，出现裂纹，当温度超过650℃左右时，半焦阶段结束，开始由半焦形成焦炭，一直到950~1050℃时，焦炭成熟，焦炭过程结束。

简言之：成焦过程分为煤的干燥预热阶段（小于350℃）、胶质体形成阶段（350~480℃）、半焦形成阶段（480~650℃）和焦炭形成阶段（650~950℃）。

3.胶质体特性：胶质体比较稠厚时，透气性较差，故在炼焦时能形成较大膨胀压力，此膨胀压力有助于煤的黏结作用，提高煤的膨胀压力，可以提高煤的黏结性。

4.成熟的焦饼，在中心面上有一条缝。

一般称为焦缝，其形成原因是由于两面加热，当两胶质体层在中心汇合时，两侧同时固化收缩，胶质层内又产生气体膨胀，故出现上下直通的焦缝。

5.里行气定义：由于胶质体透气性较差，在两胶质层之间形成的气体不可能横穿过胶质层，只能上下进入炉顶空间，这部分气体称为里行气。

6.外行气：有些气态产物沿着焦饼裂纹以及炉墙和焦饼之间的间隙进入炉顶空间，这部分气体成为外行气。

7.里行气和外行气的不同：里行气含有大量水蒸气，里行气中的煤热解产物是煤经一次热解产生的，外行气是经过高温区进入炉顶空间的，是经历二次热解作用的，里行气含量较少，只占到10%，外行气体量大，占有90%左右。

8.配煤的目的和意：炼焦使用单种焦煤，随着炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足，而且还存在着焦煤炼得的焦饼收缩小，推焦困难；焦饼膨胀压力很大，容易胀坏炉体；焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率低等缺点，因此采用配煤炼焦，扩大了炼焦煤资源，把不能单独练成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率。

配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，是国家资源不但可以利用合理，而且还能获得优质产品。

9.炼焦用煤的种类：焦煤、气煤、瘦煤以及中间过渡性牌号煤类。

10.焦炭主要用于高炉炼铁，其余用于铸造、电气、电石和有色金属冶炼等。

挥发分，焦炭挥发分是鉴别焦炭成熟度的一个重要指标，成熟焦炭的挥发分为1%左右，当超过1.5%时，则为生焦。

11.焦炭强度包括耐磨强度和抗碎强度，耐磨强度用M10,抗碎强度用M40焦炉构造：焦化室、蓄热室、燃烧室、加煤车、推焦车、导焦车、熄焦车。

12.焦化室宽度是不等的，推焦车侧窄。

出焦侧宽。

13.焦炉加热系统由燃烧火道所构成的燃烧室、分配气体区段斜道以及蓄热室三部分组成。

14.炭化室墙表面积较大，为了获得成熟均匀，含挥发分比较一致的焦炭，要求火道高向和沿长度方向供热能满足要求。

即火道上下温度均匀。

措施：一高低灯头，火道中灯头高低不等；二，废气循环，火道中混入废气，拉长火焰。

三，分段燃烧，火道分段供入空气，增长燃烧区。

15.大容积焦炉的优点：焦炭收缩性好。

推焦功率小，堆密度大，由于结焦时间长，一次出焦量大，焦炉机械操作次数少，对环境污染减轻，由于炭化室中心距加大，蓄热室可利用的间距大。

16.焦炉砌筑材料：耐火砖、绝热材料、红砖、耐热混凝土、水泥，炭化室墙砖受热温度高达1550℃，并承受灰分和湿煤等的作用，温度剧烈变化。

由于导热要求，需要有良好的导热性能，一般用硅砖砌筑，对于温度变化剧烈，受热温度较低的蓄热室格子砖，则采用黏土砖。

（了解）17.干法熄焦和湿法熄焦相比的优缺点：由焦炉推出的赤热焦炭的温度约1050℃。

其中显热占炼焦耗热量的40%，采用湿法熄焦，方法方便，但是损失了这部分高温级的热量，而且耗用了大量熄焦用水。

污染了环境，而干法熄焦，即利用惰性气体将赤热焦炭冷却，得到的热惰性气体加热锅炉发生蒸汽，降了温的惰性气体，再循环利用，从而回收了赤热焦炭的热量，提高了炼焦生产的热效率。

和湿法熄焦相比，干法熄焦能回收热能和提高焦炭质量，提高了经济效益，由于干熄法没有污水和不排除有害气体，防止了环境污染，也改善了焦炉生产操作条件。

但是干法熄焦的装置复杂，技术要求高，基建投资大。

操作耗电多。

第四章1.影响煤气组成的因素：炼焦温度和二次热解作用。

2.粗煤气构成：煤气、焦油、粗笨、水。

3.煤气净化系统的作用（回收及利用前要净化处理的原因）：煤气中含有少量杂质，对煤气输送和利用有害，煤气中含有萘，能以固态析出。

堵塞管道，煤气中含有焦油蒸气，有害于回收氨和粗笨操作，煤气中含有硫化物，能腐蚀设备，并不利于煤气加工利用。

氨能腐蚀设备，燃烧时生成氧化氮，污染大气，不饱和烃类能形成聚合物，能引起管路和设备发生故障。

4.和正压相比，全负压的优点：全负压少了终冷工序，流程变短，煤气系统阻力损失小，此外，鼓风机置于流程后，机前处于负压，避免了冷却后又加热，加热后又冷却造成的温度起伏。

5.初冷的目的：回收利用焦油和水。

氨水分为两部分：一是集气管喷洒用循环氨水，二是初冷器冷凝氨水。

为了防止氯化铵在循环氨水中积累，部分循环氨水外排入剩余氨水中，并补充一部分冷凝氨水入循环氨水。

6.集气管来的氨水、焦油和焦油渣要分离的原因：一，氨水循环回到集气管进行喷洒冷却，它应不含焦油和固体颗粒物，否则堵塞喷嘴使喷洒困难。

二，焦油需要精制加工，其中如果含有少量水将增大耗热量和冷却水用量，此外，有水气存在与设备中，会增大设备容积，阻力增大；三，焦油中含有固体颗粒，是焦油灰分的主要来源，而焦油高沸点馏分即沥青的质量主要由灰分含量来评价。

7.煤气脱焦油雾原因：初冷器冷却之后还残有部分焦油，这部分焦油在回收车间后续工作中会被析出，特别是在硫酸铵工序，污染溶液和设备，恶化产品质量，并形成酸性焦油。

8.焦油化工采用多管式电捕焦油器，工作原理：管子中心导线常取负极，管壁则取为正极，焦油雾滴经过管中电场时变成带负电荷的质点，故沉淀在管壁而被补集，并汇流到下部导出。

9.比较电捕焦油器置于鼓风机前与后的不同：置于机前煤气温度低，有利于焦油雾和萘晶粒析出，但机前为负压，绝缘子处易着火，置于机后较安全，机后煤气焦油含量少于机前，焦油雾滴也大于机前。

10.回收氨和吡啶的原理：氨和吡啶溶于水，可以用水洗回收，氨和吡啶是碱性的，能溶于酸中。

11.氨和吡啶的回收：饱和器法生产硫酸铵，无饱和器法生产硫酸铵，吡啶回收。

硫酸铵的重要质量指标之一是粒度大小，小粒子易吸收空气中水分而结块，给运输、储存和使用都带来困难且潮湿的硫酸氨有腐蚀性。

12.无水氨生产的原理：利用磷酸铵吸收焦炉煤气中的氨，吸氨富液解析以及所得氨气冷凝液精馏，得到无水氨（此法称弗萨姆方法）13.粗苯定义：脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合物，其中以苯含量为主，称之为粗苯。

14粗苯中很有苯系化合物，不饱和化合物还有硫化物等等。

粗苯为淡黄色透明液体，比水轻，不溶于水。

15.洗油的温度比煤气温度高，以防煤气中的水汽被冷凝下来进入洗油。

洗油的相对分子量变小，则苯在洗油中的物质的量浓度也变小，吸收效果将变好。

吸收剂的吸收能力与其相对分子质量成反比。

增加爱洗油循环量，可降低洗油中粗苯含量，因而可提高粗苯回收率，但循环量也不宜过大。

以免在脱苯蒸馏时过多的增加蒸汽和冷却水的耗量。

16.粗苯精制流程：初步精馏、化学精馏、最终精馏。

17.焦油蒸馏的目的：焦油各组分的性质有差别，但性质相近组分较多，需要先采用蒸馏方法切取各种馏分，使酚、萘、蒽欲提取的单组份产品浓缩集中到相应的馏分中去，再进一步利用物理的和化学的方法进行分离。

第五章1.煤的气化定义：它是以煤或煤焦为原料、以氧气，水蒸气或者氢气等做气化剂，在高温条件先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。

2.发生炉中的原料层可以分为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层和干燥层。

3.气固相反应器类型：固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉。

4.现代水煤气发生炉的六个阶段工作循环：第一阶段为吹风阶段，作用是加热燃料层，第二阶段为水蒸气吹净阶段，作用获得纯净的水煤气。

第三阶段为一次上吹阶段，作用：水煤气在炉内进行水煤气反应，制的的水煤气进入水煤气净化和冷却系统，然后进入储气罐。

第四阶段为下吹制气阶段，作用；由气化反应生成的水煤气从发生炉下部引出，进入水煤气系统。

第五阶段为二次上吹制气阶段，第六阶段为空气吹净阶段，作用，停止向发生炉通入水蒸气，将残存在炉内和管道中的水煤气吹入水煤气净制系统，为下一阶段做准备。

5.两段式完全气化炉的特点：把煤的干馏和气化在一个炉内分段进行，具有比一般发生炉较长的干馏段，获得的焦油质量较轻，净化过程较易处理。

6.灰团聚气化法的特点：灰渣的形式和排渣方式是团聚排渣。

与固态排渣相比，降低了灰渣中的碳损失，与液态排渣法相比，减少了灰渣带走的显热损失，从而提高了气化过程的碳利用率。

7.SHELL煤气化炉的结构特点：SHELL煤气炉采用膜式冷壁形式，主要由內桶和外桶两部分构成，包括膜式水冷壁，环形空间和高压容器外壳。

膜式水冷壁向火侧敷有一层比较薄的耐火材料，一方面为了减少热损失，另一方面更主要是为了挂渣，充分利用渣层的隔热功能，以渣抗渣。

以渣护炉壁，可以使气化炉热损失减少到最低，以提高气化炉的可操作性和气化效率，环形空间位于压力容器外壳和膜式水冷壁之间，设计环形空间的目的是为了容纳水i、蒸汽的输入输出和集气管，另外，环形空间还有利用于检查和维修，气化炉外壳为压力容器。

8.一段湿法制水煤浆工艺。

有开路和闭路之分。

优点：流程简单，设备少，能耗低，无需二次脱水。