§ 3.2 煤的成焦过程
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程1. 炼焦工艺概述炼焦是将煤炭进行高温加热，使其释放出挥发分和产生焦炭的过程。
通过炼焦工艺，煤炭中的有机质得以转化为焦炭，同时去除了其中的杂质，使其适合用于高炉冶炼。
炼焦工艺流程包括煤炭的选矿、煤炭的粉碎、煤炭的干燥、炼焦炉装料、炼焦过程和焦炭的处理等环节。
2. 炼焦工艺流程详解2.1 煤炭的选矿煤炭的选矿是指对原煤进行分级处理，去除其中的杂质和控制煤质的工艺。
选矿的目标是获得合适的煤质，以提高焦炭的质量和产量。
常用的煤炭选矿方法有浮选、重介质分选和手工分选等。
2.2 煤炭的粉碎煤炭经过选矿后，需要进行粉碎，将其粉碎为一定粒径的颗粒，以提高炼焦炉的装料性能。
常用的煤炭粉碎设备有破碎机、研磨机和球磨机等。
2.3 煤炭的干燥煤炭在炼焦过程中需要保持一定的干燥程度，以提高炭燃烧速度和焦炭质量。
煤炭干燥主要通过加热和通风的方式进行，常用的干燥设备有煤炭干燥机和煤炭烘烤机等。
2.4 炼焦炉装料炼焦炉装料是将干燥后的煤炭按照一定的配比装入炼焦炉的过程。
炼焦炉装料的目标是使煤炭得到均匀的加热和适当的气体流动，从而获得高质量的焦炭。
炼焦炉装料通常使用层装法、梯级装法和连续装法等装料方法。
2.4 炼焦过程炼焦过程是指煤炭在炼焦炉中经过高温加热、热解和还原等反应，生成焦炭和煤气的过程。
炼焦过程分为干馏过程和稳定焦炭过程。
干馏过程中，煤炭中的挥发分逐渐挥发出来，生成焦炭和煤气。
稳定焦炭过程中，煤炭的碳含量进一步提高，焦炭充分烧结。
炼焦过程需要控制温度、压力、气氛等参数，以优化焦炭的质量和产量。
2.5 焦炭的处理炼焦结束后，得到的焦炭需要进行处理，以去除其中的灰分和硫分等杂质，并进行分级和包装等工艺。
焦炭处理通常包括破碎、筛分、洗净和烘干等环节。
焦炭的处理是为了提高其质量和市场竞争力。
3. 总结炼焦工艺流程是将煤炭转化为焦炭的关键过程，其质量和效率对于高炉冶炼的稳定运行和产品质量有重要影响。
炼焦工艺流程涉及的环节繁多，包括煤炭的选矿、粉碎、干燥、炼焦炉装料、炼焦过程和焦炭的处理等。
煤炭炼焦原理
煤炭炼焦原理
煤炭炼焦是一种热化学过程，主要目的是将煤炭转化为焦炭，同时副产煤焦油、煤气和氨水等化工产品。
炼焦原理基于煤炭在无氧或低氧环境下的干馏过程。
炼焦过程通常分为以下几个阶段：
1. 预热和干燥：煤炭在进入炼焦炉前会被预热，以蒸发掉其中的水分。
这一阶段温度通常在100-200摄氏度之间。
2. 热解：随着温度的升高至约300-600摄氏度，煤炭中的挥发性组分开始分解，产生煤焦油、煤气和其他轻烃。
这些物质被回收利用，是重要的化工原料。
3. 缩聚：当温度进一步升高至600-1000摄氏度时，煤炭中的非挥发性组分开始发生缩聚反应，形成更大的分子结构，即焦炭。
焦炭具有高碳含量、低水分和低挥发分，是炼铁过程中的重要还原剂和燃料。
4. 冷却：炼成的焦炭需要被冷却以便于运输和使用。
通常采用水或空气进行冷却，但要避免焦炭因冷却过快而产生裂纹。
炼焦过程中会产生大量有害气体，如硫化物、氮氧化物等，因此需
要采取相应的环保措施来处理这些气体，以减少对环境的影响。
煤炭炼焦是一个复杂的热化学过程，它不仅提供了冶金工业所需的焦炭，还产生了多种有价值的化工产品。
然而，由于炼焦过程中环境污染问题，现代工业正在寻求更为环保的替代技术。
《煤化工工艺学》教案
《煤化工工艺学》教案中文名称：煤化工工艺学英文名称：Chemical Technology of coal授课专业：化学工艺学时：32一、课程的性质和目的：煤化工工艺学是煤化工专业学生的专业课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。
可供从事煤化工利用专业设计、生产、科研的技术人员及有关专业师生参考。
通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工工艺学的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。
二、课程的教学内容、各章内容及相应学时数本课程由下列7章组成：1章绪论1学时2章煤的低温干馏5学时3章炼焦8学时4章炼焦化学产品的回收与精制6学时5章煤的气化6学时6章煤间接液化4学时7章煤直接液化2学时根据本课程的特点，组成为下列内容：1绪论§1．1 煤炭资源§1．2 煤化工发展简史§1．3 煤化工的范畴§1．4 本书简介了解煤化工工业发展历史、煤化工工业在国民经济中的地位，煤化工发展趋势。
掌握化学加工工业的基本概况、特点，掌握石油、煤、天然气等能源概况。
重点：煤化工的范畴。
引言：煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。
煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。
、煤化工行业发展现状：1.煤炭逐步由燃料为主向燃料和原料并举过渡;2.近些年来，基于煤炭气化的新型煤化工得到了快速发展;3."十一五"期间，在煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气等方面的示范工程取得了阶段性成果。
3.2 煤的成焦过程
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。
炉 墙
焦 炭
半 焦
胶 质 体
干 煤
湿 煤
干 煤
胶 质 体
半 焦
焦 炭
炉 墙
8 期间
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。
§3、炼焦
§ 3．2 煤的成焦过程
§ 3．2 煤的成焦过程
1.成焦过程
～120℃ 煤的水分脱出 <350℃:煤干燥预热阶段 200℃ 释放空隙中的气体（CH 、CO 、CO、N ） 4 2 2
350～480℃:胶质体形成阶段 350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480 ～ 650℃:半焦形成阶段 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650 ～ 950℃:焦炭形成阶段
气 态 650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化 950℃焦炭成熟 产 物
煤干燥预热
胶质体
半焦
焦炭
半焦
成品焦碳
煤焦化原理
煤焦化原理
煤焦化是指将煤经过加热和部分氧化的过程，转化为焦炭、焦油和煤气的化学过程。
其主要原理如下：
1. 煤的成分变化：煤是一种含碳的有机物，其中还包含着氢、氧、氮等元素。
在焦化过程中，煤受热分解，碳和氢元素被转化为焦炭，而氧、氮等元素则大部分以气体的形式释放出来。
2. 热解反应：煤在高温环境中进行热解反应，主要是通过热解反应将煤的大分子结构分解成小分子。
在这个过程中，煤中的碳氢化合物被分解为可燃的气体，包括一氧化碳、氢气等。
3. 巨型炉管道：焦化过程通常在巨型炉中进行，炉内配置了多个炉管道。
煤通过炉管道进入炉内，在高温下被加热。
在炉管道内，煤发生热解反应，生成焦炭、焦油和煤气。
焦炭从炉底取出，焦油被冷却和凝固后分离出来，煤气则通过炉顶排出。
4. 热风吹入炉腔：为了加强煤的燃烧，焦化过程中还需要向炉腔中吹入热风。
热风中含有氧气，可以提供燃烧所需的氧气，促进煤的分解和燃烧反应。
5. 冷凝分离：焦油在炉内冷却后会凝结成为液体，通过冷却器进行冷却和分离。
而煤气则通过炉顶排出，并经过焦气净化系统进行净化处理，以满足工业和环境排放标准。
总之，煤焦化通过热解和燃烧的反应，将煤转化为焦炭、焦油
和煤气。
这一过程不仅可以提供煤气供应，还可以制备高质量的焦炭和有关产品。
煤的焦化过程及机理
—、煤的热解及分类煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是将煤在隔绝空气的条件下加热，煤在不同温度下发生一系列的物理变化和化学反应，生成气体(煤气)、液体(焦油)和固体(半焦或焦炭)等产物的过程。
煤的热解按照不同的方法有多种分类。
按照热解温度可分为低温热解(500~700℃)、中温热解(700~1000℃)和高温热解(1000~1200℃)。
按照加热速度可分为慢速热解(<1K/s)、中速热解(5~100K∕s)和闪速热解(500〜106K∕s)。
按照热解气氛可分为惰性热解(不加催化剂)、加氢热解和催化加氢热解。
按照固体颗粒与气体在床内的相对运动状态分为固定床热解、气流床热解和流化床热解等。
按照加热方式可分为内热式、外热式和内外热并用式热解。
按照热载体方式可分为固体热载体、气体热载体和气‐固热载体热解。
按照反应器内的压力可分为常压热解和加压热解。
二、煤的焦化煤的焦化又称煤炭高温干馏，是以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到950℃左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其他化工产品的一种煤转化工艺。
煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油、煤气和化学产品四类。
1、炼焦用煤及其结焦特性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，因此半焦收缩度依次减小，收缩裂纹依次减少，块度依次增加。
以上各种煤的结焦特性如下：(1)气煤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。
当半焦转化成焦炭时，收缩性大，所以，成焦后裂纹最多、最宽、最长，大部分为纵裂纹，所以焦炭细长易碎。
配煤炼焦时加人适当的气煤，可以增加焦炭的收缩性，便于推焦和保护炉体，同时可以得到较多的化学产品。
我国气煤储存量大，在炼焦时应尽量多配气煤，以合理利用炼焦煤资源。
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程
《炼焦工艺流程》
炼焦工艺是将煤炭加热至高温并在缺氧条件下进行干馏，从而产生焦炭和副产品的过程。
这一工艺起源于19世纪，如今已
成为炼焦煤和焦化气的重要生产方式。
在炼焦工艺中，煤炭被加热至高温，使其挥发性物质从煤体中释放出来并凝结为焦炭，而低挥发性物质则保留在焦炭中。
炼焦工艺的流程大致分为破碎、混配、煤气化、焦炭生产和副产品回收几个步骤。
首先，原料煤炭需要经过破碎和混配，以确保炉内反应的均匀性。
接下来，原料煤炭会被送入气化炉，经过高温干馏产生焦炭和煤气。
其中，产生的煤气还可以用于热能回收或其他化工生产。
最后，焦炭会被送入冷却车间进行冷却和分选，产生出不同规格的焦炭产品。
与此同时，炼焦工艺也会产生一些副产品，如焦油、煤气、苯、酚和氨等。
这些副产品可以再利用，如焦油可以作为沥青和石油添加剂，而煤气则可用于城市煤气、发电和加热。
这些副产品的回收能够有效减少生产成本、提高资源利用率，也有利于环境保护。
总的来说，炼焦工艺流程是一个复杂而高效的生产过程，既可以生产焦炭等重要工业原料，又可以回收和利用各种副产品，具有重要的经济价值和环保意义。
随着技术的不断进步，炼焦工艺也在不断完善和创新，将为煤炭资源的利用和化工产业的发展带来更多可能。
炼焦工艺流程
炼焦工艺流程炼焦是将煤炭经过一系列热解、脱挥发和结焦反应，最终得到焦炭的工艺过程。
下面将介绍一下常用的炼焦工艺流程。
首先，煤炭要经过破碎和煤气化前处理。
破碎是将大块煤炭破碎成适合进一步处理的小颗粒。
然后，煤炭进入煤气化前处理区，通过煤气化炉将煤转化为煤气和焦煤。
煤气化炉中加入一定数量的空气或蒸汽，在高温条件下促使煤与气体发生热解反应，产生一种高热值的煤气。
此外，还会产生一些含灰、含硫、含硫化物等的气体和液体，需要进行进一步处理。
接下来，煤气和液体进入净化过程。
首先是精灰分离，通过离心脱灰机将大部分灰分从煤气中去除。
然后是脱硫，将含硫物质反应转化为硫酸钙并去除。
再经过脱氰、脱氨处理，将氰化物和氨气等有害物质去除。
随后，煤气进入焦化过程，通过焦炉对煤气进行热解和结焦反应。
在焦炉内，煤气被加热至高温，发生裂解和结焦反应，其中挥发分被排出，形成焦炭。
焦炉的温度、气流、焦炉炉喉与炉衬的结构等都会对焦化反应产生影响，需要进行优化和控制。
最后，焦炭被冷却和处理。
焦炭在焦炉内形成后，会继续进行高温退火和冷却。
冷却过程非常重要，直接影响到焦炭的质量和使用效果。
冷却后，焦炭还会经过筛分和质量检测。
筛分是根据焦炭的粒度对其进行分级和分类，以满足不同需求。
质量检测则是对焦炭的质量指标进行检测，确保其符合生产要求。
总结起来，炼焦工艺流程包括煤炭破碎和煤气化前处理、煤气和液体净化、焦化和焦炭冷却处理等环节。
每个环节都需要进行精细化的操作和控制，以保证最终产品的质量和效益。
炼焦工艺涉及到煤炭化学反应、传热传质、流体力学等多个领域的知识，是一个复杂而重要的工艺过程。
不断改进和优化炼焦工艺，可以提高炼焦效率，减少能耗和环境污染，具有重要的意义。
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课题名称：§ 3．2 煤的成焦过程
课题时限：2学时
授课类型：单一课的传授
教学目的：了解焦炉煤料中热流动态，炭化室内成焦特征；
掌握煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里
行气和外行气的析出途径的差别。
教学方法：讲授、提问、讨论、
教学内容：1.成焦过程
2．煤的黏结和半焦收缩
3.焦炉煤料中热流动态
4.炭化室内成焦特征
5.气体析出途径
教学重点：煤成焦的过程，煤的粘结性和半焦收缩对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别
教学难点：煤成焦的过程，煤的粘结性对产品焦炭的影响，里行气和外行气的区别
教学资源：媒体素材、课件、
教学过程：教学计划、备课、上课（1、激趣导入；2、新授；3、小结）、作业处置、
参考资料：《煤化工基础》李玉林化学工业出版社 2006北京
《煤化工工艺学》陈启文化学工业出版社 2008北京
《煤化学产品工艺学》肖瑞华冶金工业出版社 2006北京
思考题：简述煤的成焦过程？
作业题：什么是里行气和外行气？
小结：1.成焦过程
干燥预热阶段、胶质体形成阶段、半焦形成阶段和焦炭形成阶段2．煤的黏结和半焦收缩
粘结性和结焦性的关系，如何提高粘结性，半焦收缩对焦炭的影响
3.焦炉煤料中热流动态
4.炭化室内成焦特征
成焦阶段原料的变化、裂纹、半焦收缩和焦缝
5.气体析出途径
里行气和外行气
教学内容详细资料如下：
§ 3．2 煤的成焦过程
1.成焦过程
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）。
～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
<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
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
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）
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。
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。
炉墙
炉墙
8期间
8后
11期间
焦 炭
15左右
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）。