煤热解技术资料共46页文档
煤热解原理
煤热解原理煤热解是指煤在高温下分解为煤焦油、煤气和焦炭的过程。
这一过程是通过将煤加热到高温，使其内部的化学键断裂，从而释放出各种化合物。
煤热解是研究煤的结构和性质的重要手段，也是煤化学工业中重要的生产过程之一。
煤热解的原理是基于煤的组成和结构特点。
煤是一种含碳化合物，其主要成分是碳、氢、氧和少量的硫、氮等元素。
煤中的碳是其主要组成元素，占据了煤的大部分质量。
当煤加热到高温时，其内部的化学键会发生断裂，从而产生各种气体和液体产物。
煤热解的过程可以分为两个主要阶段：干馏和蒸馏。
在干馏阶段，煤中的挥发分开始被释放出来，形成煤气和煤焦油。
煤气主要由一氧化碳、二氧化碳、甲烷等组成，而煤焦油则是一种具有复杂化学结构的液体。
在蒸馏阶段，煤焦油继续分解，产生更多的煤气和焦炭。
焦炭是煤热解的固体产物，其主要成分是碳。
煤热解的温度和反应时间对产物的分布和性质有重要影响。
通常情况下，较低的温度和短的反应时间会产生较多的煤焦油，而较高的温度和较长的反应时间则会产生较多的煤气和焦炭。
此外，煤热解的反应速率也会随着温度的升高而增加。
煤热解的产物具有广泛的应用价值。
煤焦油可以用作涂料、沥青、染料、塑料等的原料，也可以通过进一步处理得到高附加值的化学品。
煤气可以作为燃料用于发电、供热等，也可以用于合成天然气、液化石油气等。
焦炭是冶金工业中重要的还原剂和燃料，也可以用于制造电极、碳素材料等。
煤热解技术的发展与应用对于煤炭资源的高效利用和能源结构的优化具有重要意义。
通过研究煤热解的机理和控制方法，可以提高煤热解的效率和产物的质量，减少对环境的影响。
同时，煤热解也为煤炭资源的综合利用提供了新的途径和思路。
煤热解是一种重要的煤化学过程，通过加热煤使其分解产生煤焦油、煤气和焦炭。
煤热解的原理基于煤的组成和结构特点，通过断裂化学键释放出各种化合物。
煤热解的产物具有广泛的应用价值，对于煤炭资源的高效利用和能源结构的优化具有重要意义。
煤热解技术的发展与应用是当前煤化工领域的研究热点，也是实现绿色低碳发展的重要途径之一。
洁净煤燃烧技术——煤的热解与气化ppt课件
26
2020年5月3日
27
一、简介
煤炭气化技术 煤炭气化是将固体（煤、半焦、焦炭）或液体燃料（水煤浆）与气化剂（空气、 氧气、富氧气、水蒸气或二氧化碳等）作用而转变成燃料煤气或合成煤气。
28
29
30
三、煤气化技术主要工艺
31
1、固定床气化
也称移动床气化。因为在气化过程中，煤料与气化剂 逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降很 慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定气化床， 实际上，煤料在气化过程中的确是以很慢的速度向下 移动的，故以称为移动床气化
第一阶段：鼓空气燃烧煤蓄热，生产空气煤气
第二阶段：鼓水蒸气，生产热解煤气和水煤气
45
2、煤炭地下气化方法及工艺
46
47
48
总结
一、煤热解及意义 二、煤热解的分类及过程 三、煤炭热解技术与工艺 四、煤炭气化技术 五、煤炭地下气化技术
49
32
2、流化床气化（沸腾床气化）
以小颗粒煤为原料，并在气化炉内使其悬浮分散在垂 直上升的气流中，煤粒类似于沸腾的液体剧烈地运动 ，从而使得煤粒层几乎没有温度梯度和浓度梯度，从 而使得煤粒层内温度均一，易于控制，提高气化效率 。
33
3、气化床气化
34
Байду номын сангаас
4、熔浴床气化
也称熔融床气化，将煤粉和气化剂以切线方向 高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，池 内熔融物保持高速旋转。作为粉煤与气化剂的 分散介质的熔融物可以是熔融的灰渣、熔盐等 可熔融的金属。
项目三 煤转化为燃料的技术
任务一 煤的热解与气化技术
1
任务一 煤的热解与气化技术
一、什么是煤热解及意义 二、煤热解的分类及过程 三、煤炭热解技术与工艺 四、煤炭气化技术 五、煤炭地下气化技术
煤化学 3 煤的热解
煤热解的影响因素
热解过程中产生的挥发分由可燃气体混合
物、二氧化碳和水蒸气等组成，其中可燃 气体主要包括一氧化碳、氢气、气态烃和 少量酚醛。
挥发分的质量和成分与其热解的条件有关，
主要取决于加热速率、加热的最终温度和 在此温度下的持续时间及颗粒尺寸等因素。
研究表明，随着加热温度的升高，挥发分
的总析出量及挥发物中气态和液态碳氢化
8
对于不同煤种，大约在120～450℃时，挥 发分从煤中析出。 影响挥发分析出速率的有煤粉颗粒的温度、 在炉内的停留时间、压力、粒径等。 由于煤的物理及化学结构都很复杂，其热 解挥发也是极其复杂的过程，包括最初的 一些化学键的破裂，不稳定的中间产物的 形成以及形成最终的稳定的热解产物。
9
热解过程不仅包括了气体和焦油的生成还 包括了焦油在气相中的二次反应。当温度 达到约600K时，一次热解反应开始，主要 产物为轻质的气体和焦油。这些挥发物的 逸出顺序为: H2O、CO2、CO、CH4、焦油、 H2。当重质焦油分子发生缩聚和交联形成 半焦时，热解过程便逐渐终止。焦油分子 的交联过程也会生成一些气体产物，如CH4 和CO2等.
多方程热解模型和分布活化能模 型
dVi dt
ki (Vi* Vi )
Vi* V*f(E)dE
f ( E )dE 1
0
f(E) 21exp[(E2E20)2]
V V * 0 1exp -A texp R E T f(E)dE
21
基于煤结构的网络机理模型
以煤的结构为基础模拟煤的热解机理的模 型有：热解产物的组分模型、官能团-解聚、 蒸发与交联(FG-DVC)模型，FLASHCHAIN模型 和化学渗透脱挥发分(CPD)模型。
16
煤的热解过程
特殊煤的热解速率曲线
（1）总体变化规律基本一致，但热解失重速率变化较大；（2）最大热 解失重速率峰值向前或向后推移；（3）碱土金属不同催化作用显现； （4）二次热解明显
煤热解特征参数
由热失重实验测定煤热解转化率时，可按下式计算：
W0—试样原始质量，mg；W—试样在某一时刻的质量，mg；Wf— 试样热解到规定终点时残余质量，mg；△W—试样在某一时刻的失 重，mg；△Wf—试样在规定热解终点的失重，mg。 定义如下几个热解特征温度：
热分析（thermal analysis）技术
热失重法的原理是:通过热天平测定煤热解中挥发分析出离开系统后 造成的质量损失，联用计算机自动收集和处理数据，从热分析曲线 上获得相关的动力学参数。
常用热分析技术包括:热重法(TG)、微商热重法(DTG)、差热分析 (DTA)、差示扫描量热法(DSC)、逸出气分析(GEA)。联用技术如： TG-DTA，TG-DTA-DTG，TG-MS和TG-FTIR联用等。 借用热分析技术来研究煤的热解及反应动力学，获得反应速度、反 应产物、反应控制因素、反应煤种及反应动力学常数。 煤热解常用热失重法来研究煤热解动力学。研究方法如：用程序升 温热重法，不同升温速率下的热天平研究了煤的热解及其动力学。 加热速度采用等温和程序升温两种，后者可以避免等温条件下热解 的不便，具有热解效果的可靠性，所以一般在实验中采用线性升温 的方法。
煤的热解过程或阶段
第一阶段，室温～300℃，干燥脱气阶段，煤的外形基本无变化。在120℃以前 脱水，CH4、CO2和N2等气体的脱除大致在200℃完成。褐煤在200℃以上发生 脱羧基反应，约300℃开始热解反应，烟煤和无烟煤一般不发生变化。 第二阶段，300℃～600℃，这一阶段以解聚和分解反应为主，形成半焦。生成 和排出大量挥发物，在450℃左右焦油量排出最大，在450℃～600℃气体析出量 最多。煤气成分主要包括气态烃和CO、CO2等;焦油主要是成分复杂的芳香和稠 环芳香化合物。烟煤约350℃开始软化、熔、融、流动和膨胀直到固化，出现一 系列特殊现象，形成气、液、固三相共存的胶质体。在500℃～600℃胶质体分 解、缩聚，固化形成半焦。煤化程度低的褐煤不存在胶质体形成阶段，仅发生激 烈分解，析出大量气体和焦油，形成粉状半焦。 第三阶段，600℃～1000℃，以缩聚反应为主，半焦变成焦炭。该阶段析出焦油 量极少，挥发分主要是煤气(H2和CH4)，又成为二次脱气阶段。从半焦到焦炭， 一方面析出大量煤气，另一方面焦炭本身密度增加，体积收缩，形成具有一定强 度的碎块。
煤热解
煤热解是煤转化的关键步骤,煤气化、液化、焦化和燃烧都要经过或发生热解过程。
在不同的工艺中,煤热解的加热速率和环境气氛是不同的。
煤炭高温焦化(温度在950℃左右)在19世纪初已有生产,长期以来其主要目的是生产炼铁用焦炭和燃料气,烃类液体产率约为煤重的5%,作为其副产品,煤焦油蒸馏物是有机化学工业的原料。
煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同的温度下发生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程。
煤热解的结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品，尤其是低阶煤热解能得到高产率的焦油和煤气。
焦油经加氢可制取汽油、柴油和喷气燃料，是石油的代用品，而且是石油所不能完全替代的化工原料。
煤气是使用方便的燃料，可成为天然气的代用品，另外还可用于化工合成。
半焦既是优质的无烟燃料，也是优质的铁合金用焦、气化原料、吸附材料。
用热解的方法生产洁净或改质的燃料，既可减少燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的较高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用煤资源的广泛意义。
总之，热解能提供市场所需的多种煤基产品，是洁净、高效地综合利用低阶煤资源提高煤炭产品的附加值的有效途径。
各国都开发了具有各自特色的煤炭热解工艺技术。
中国煤化工行业又出新闻：一种已经有上百年发展历史的传统煤化工技术——煤热解居然老树开新花，带起了一股研发与上马热潮。
作为一种老工艺，煤热解为何引起了业内的重新关注？其作为一条传统工艺，用于发展新型煤化工又是否可行？针对这些问题，CCIN记者采访了多位业内专家。
因经济价值不高久被冷落。
煤热解原理(一)
煤热解原理(一)煤热解什么是煤热解煤热解是一种将煤转化为有用化学品和能源的过程。
它是一种煤化学处理技术，通过在高温和缺氧条件下对煤进行加热分解，将煤中的有机物转化为气体、液体和固体产品。
煤热解原理煤热解的原理是在充分加热的情况下，煤中的有机质分解产生气体、液体和固体副产品。
这个过程可以通过以下几个步骤来解释：1.脱挥发分：在煤热解过程中，首先煤中的挥发分会被蒸发出来，形成煤气。
这个过程被称为脱挥发分。
2.减挥发分：继续升温将煤中的有机质分解为液体和固体产物，同时释放出大量的气体。
这个过程被称为煤减挥发分。
3.炭化反应：在高温下，煤中的碳会逐渐形成炭化物。
这个过程类似于煤变为焦炭的过程。
煤热解产品煤热解可以产生多种产品，包括以下几类：1.煤气：煤热解过程中，脱挥发分释放出的气体可以被收集，经过净化后可用于发电、供热等用途。
2.煤焦油：煤热解过程中，减挥发分产生的液体产品。
煤焦油可以用于制备化工原料、润滑油等。
3.煤焦炭：煤热解过程中，炭化反应产生的固体产物。
煤焦炭常用于炼钢、制造电极等领域。
煤热解技术应用煤热解技术在能源和化工领域有广泛的应用，包括以下几个方面：1.煤热解发电：通过煤热解产生的煤气，可以用于发电，减少对传统燃煤发电的依赖，降低对环境的影响。
2.煤热解化学品制备：通过煤热解产生的煤焦油，可以制备出各种化工原料，例如苯、甲醇等，为化工行业提供了新的原料来源。
3.煤热解炼钢：煤焦炭作为高质量的炭素材料，被广泛应用于炼钢过程中，提高了炼钢的效率和产品质量。
煤热解的优势和挑战煤热解作为一种煤化学处理技术，具有以下优势和挑战：优势：•能源多样化：煤热解可以将煤转化为多种形式的能源，减少对石油等传统能源的依赖。
•化工原料多样性：煤热解可以产生多种化工原料，为化工行业提供了更多的选择。
•低碳排放：煤热解过程中可以控制废气中的排放物，降低了温室气体的排放。
挑战：•高温高压条件：煤热解需要在高温高压的环境下进行，对设备和工艺条件要求较高。
煤的热解及挥发份的燃烧-6
1燃烧学Combustion26.1 煤的组成与特性6.2 煤的热解6.3 热解产物的组成6.4 煤热解反应动力学6.5 热解产物的燃烧6 煤的热解及挥发份的燃烧3概述u 煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。
u 热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这些焦油和气体称为挥发分。
u 挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成。
其中可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。
u 煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升温速度、加热最终温度和在此温度下的持续时间。
根据升温速度不同，将热解过程分为慢速热解和快速热解：n 慢速热解：加热煤粒的升温速度小于2℃/s;n 快速热解：加热煤粒的升温速度大于104℃/s ；n 居于慢速热解和快速热解之间的热解过程为中速热解。
4了解煤粉射流的着火、燃烧中污染物的形成、结渣；理解煤粉气流的流动与分配；掌握气流燃烧的热工况、煤粉气流的着火过程、煤粉气流的燃尽过程。
6 煤的热解及挥发份的燃烧5u 显微组份：无机与有机两大类u 无机：岩石u 有机：镜质组、壳质组和惰质组6.1 煤的组成与特性676.1 煤的组成与特性8910111213u 煤化学l 煤的结构：大分子煤模型-化学成分与化学结构l 煤的结构与热解的关系l 键的断裂l 功能团的分解6.1 煤的组成与特性1415161718u 煤热解的物理因素l 煤的热塑性煤的软化20-500摄氏度l 煤的内部结构l 传质过程l 传热过程6.1 煤的组成与特性19煤中的大分子在温度较高是某些弱键断裂而形成轻质的气态物质和焦油的过程。
惰性气氛中析出过程氧化气氛中析出过程氢气气氛中析出过程6.2 煤的热解u 煤热解的定义20u 煤的热解的试验研究方法l 工业分析l 热天平l 电热栅l 流化床l 夹带流l 粉煤火焰l 激波加热l固定床6.2 煤的热解2122232425266.2 煤的热解u各种影响热解的因素u温度u加热速率u压力u粒度u煤种u气氛2728 29303132336.3 热解产物的组成u 甲烷u 二氧化碳u 一氧化碳u 氢气u 轻质烃温度高，二氧化碳浓度减少，一氧化碳和氢气浓度增加。
煤的热解与粘结成焦 (2)资料
16
Coal chemistry
2011 版
9.3.1 胶质体反应动力学
➢ 20世纪50年代，荷兰克勒维伦(D.W.Wan Krevelen)等全面地研究了 胶质体的生成和缩聚反应动力学，提出胶质体生成和转化成焦炭的三 个按顺序发生的反应
➢ I 粘结性煤(P) k1 胶质体(M)
E1
➢
Ⅱ 胶质体(M) k2
22
Coal chemistry
2011 版
9.3.2.2非等温研究
➢ 非等温研究的主要优点是： ➢ （1）可以避免将试样在一瞬间升到规定温度T所发生的问题； ➢ （2）在原则上它可以从一条失重速率曲线算出所有动力学参数，大
大方便和简化了测定方法。
➢ 此法也要假定分解速率等同于挥发物析出速率。对于任一反应或反应 序列，气体析出速率与浓度的关系为：
E2
半焦(R) + 一次气体(G1)
➢ Ⅲ 半焦(R)
k3 E3
焦炭(S) + 二次气体(G2)
➢ K1，k2，k3为反应速度常数；E1，E2，E3为活化能
➢ 反应 I 为解聚反应
➢ 反应Ⅱ 为裂解缩聚反应
➢ 反应 Ⅲ 为缩聚脱气反应
17
Coal chemistry
2011 版
9.3.1 胶质体反应动力学
与固相之间的缩聚和固相内部的缩聚等。这些反应基本在550～600 ℃前完成，结果生成半焦。
➢ 2）从半焦到焦炭的缩聚反应 ➢ 反应特点是芳香结构脱氢缩聚，芳香层面增大。苯、萘、联苯和乙烯
等也可能参加反应。
13
Coal chemistry
2）从半焦到焦炭的缩聚反应
1 2 3 4
2011 版
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6
、露凝无源自游氛，天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来