煤化工工艺学
煤化工工艺学课件 第八章 煤的间接液化
(2n+1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1CHO +2nCO2
➢ 生成碳的反应
T 反应有利于短 链烃生成
2CO→C +CO2 CO+H2→C +H2O
P 反应移向长 链烃，压力过 高，有利于含
氧化合物
不同的反应条件及不同的催化剂条件下，合成反应能得到不同组成的 反应产物。产物中不同碳数的正构烷烃的生成几率随链的长度增加而 减小，正构烯烃则相反，产物中异构烃类很少。
双活性中间体机理
铁基催化剂表面存在两种活性物种，活化的碳原子与可氢化的氧原子（实际 还有活化氢原子）。在表面碳上进行烃化反应，而链增长同样是通过CO插入实现。 该机理同时考虑了碳化物机理和含氧中间体机理，比CO插入机理解释更多的实验 现象。
综合机理
F-T合成产物的分布较宽，生成许多不同链长和含有不同官能团的产物。不 同官能团的生成意昧着反应过程中存在着不同的反应途径和中间体；另外由于 催化剂和操作条件的改变引起产物分布的变化，表明存在着不同的反应途径。
8.3.1 合成过程及反应
煤气化 煤气净化、水煤气变换
合成 反应 产品分离 产品精制
焦油 、酚、氨
硫磺、 CO2
反应热
CH4、 H2 C2、C3、C4烷烃、烯 烃 汽油、正烯烃 柴油 石蜡基重油 固体蜡 含氧化合物
8.3.1 合成过程及反应
烃类生成反应 水气变换反应 烷烃生成反应
烯烃生成反应
• 中科合成油负责油品合成和油品加工装置两大核心装置的工艺包编制、总体 设计、基础设计和详细设计工作，采用中科合成油技术有限公司自主研发的 高温浆态床费托合成和油品加工技术。
宁煤400万吨/年间接液化 厂
煤化工工艺学课件气流床气化法
气化炉产生的高温粗煤气和液态熔渣先进入辐射式 废锅，冷却至700℃（水冷管内副产高压蒸汽）， 熔渣粒固化与煤气分离落入到下面的淬冷水池，经 锁斗排出。然后粗煤气用水喷淋淬冷至200℃左 右。
③：煤气冷却以及三废处理
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3：德士古气化法
3.工艺条件
⑴：水煤浆浓度：
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于 2%，然后进入磨煤机中被制成煤粉，磨煤机是在常压 下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。然后进入加 压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉 送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度) 混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。
②、气化。
由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的 混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化压力 2~4MP,气化炉温度维持在1 400～1 700 ℃，这个温 度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬 冷后，变成一种玻璃态的渣排出。
②煤种适应性强； 褐煤不适于制水煤浆加料。
③煤气中不含焦油； 反应温度高，床层温度均一
④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。 粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，起气速高带走
的飞灰多。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1： K-T气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3：德士古气化法
② :气化炉 直立圆筒形耐压容器; 内衬耐火材料，近似绝热； 内部无结构件，维修简单； 运行可靠。
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孙鸿主编煤化工工艺学知识点
住煤化工工艺学煤化工：就是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学产品的过程。
新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以一碳化工技术为基础，合成、制取各种化工产品和燃料油的煤炭洁净利用技术⑴⑵⑶⑷⑸第3章炼焦1）炼焦：是指煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段，最终制得焦炭，这一过程称为炼焦。
2）焦炭是一中质地坚硬，以碳为主要成分、含有裂纹和缺陷的不规则多孔体，呈银灰色。
3）高炉炼铁用焦炭主要作用是供热料和还原剂。
4）烟煤是组成复杂的高分子有机物混合物。
它的基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，其周边带有侧链，结构单元之间以交联键连接。
5.高温炼焦过程可以分为四个阶段：烟煤的干燥预热阶段、生成胶质体阶段、半焦收缩阶段和生成焦炭阶段。
6.煤热解过程中的化学反应是非常复杂的，总的来包括裂解和缩聚两类反应。
7.配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。
采用配煤炼焦，既可以保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，同时增加炼焦化学产品产量。
8．从炼焦方法的进程看，炼焦炉大体分为成堆干馏、倒焰式焦炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个阶段。
9.蓄热式焦炉主要有炭化室、燃烧室、蓄热式和斜道区、炉顶区所组成。
10.炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏，生产焦炭的炉室。
11.整座焦炉靠推焦车的一侧称为机侧，另一侧称为焦侧。
12.现代焦炉按装煤方式的不同可分为顶装（散装）焦炉和侧装（捣固）焦炉之分。
13.炼焦炉的生产操作，包括装煤、推焦、熄焦和筛焦四道主要工序。
14.什么是干法熄焦？干法熄焦相对于湿法熄焦主要有哪些优点？答：干法熄焦就是冷惰性气体在干媳炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。
热惰性气体经过废热锅炉产生水蒸气，供焦化厂使用，惰性气体降温后循环使用。
⑴高效回收红焦余热，大幅降低炼焦综合能耗；⑵明显改善焦炭质量，降低炼焦成本；⑶大大减少了环境污染。
煤化工工艺学课件 第四章 炼焦化学产品的回收与精制
➢ 工业生产条件下，炼焦化学产品的产率见表4.1，表中的化合 水是指煤中有机质分解生成的产物。
4.1.1 炼焦化学品的产生、组成及产率
➢ 粗煤气是刚从炭化室逸出的出炉煤气，其组成见表4.2。
➢ 净煤气是从粗煤气中回收化学产品和净化后的煤气，也称回炉煤 气，其组成见表4.3。
4.1.2 影响炼焦化学产品的因素
高，所得粗苯中甲苯的含量就越少。在上述配煤的干燥无灰基挥发分范 围内，可由下式求得苯族烃的产率Y(%)：
Y=－1.6﹢0.144 Vdaf－0.0016V２daf
4.1.2 影响炼焦化学产品的因素
➢ 氨来源于煤中的氮。一般配煤约含氮2%左右，其中约60%存在于焦 炭中，15%~20%的氮与氢化合生成氨，其余生成氰化氢，吡啶盐基 或其他含氮化合物。这些产物分别存在于煤气和焦油中。
第四章 炼焦化学产品的回收与精制
第四章 炼焦化学产品的回收与精制
4.1 炼焦化学产品 4.2 粗煤气的初冷及输送 4.3 煤气中硫的脱除 4.4 氨的回收 4.5 粗苯的回收 4.6 粗苯的精制 4.7 焦油的加工 4.8 焦炉煤气的利用
第四章 炼焦化学产品的回收与精制
4.1 炼焦化学产品 4.2 粗煤气的初冷及输送 4.3 煤气中硫的脱除 4.4 氨的回收 4.5 粗苯的回收 4.6 粗苯的精制 4.7 焦油的加工 4.8 焦炉煤气的利用
➢ 初焦油主要的族组成大致如下，%
链烷烃(脂肪烃) 烯烃 芳烃 酸性物质 盐基类 树脂状物质 其他
8.0
2.8 58.9 12.1
1.8
14.4
2
➢ 初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯，甲基萘、甲基联苯、菲、蒽及其 甲基同系物，酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和甲 基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5至C32的化合物，盐基类主要是二甲基 吡啶、甲苯胺等。
《煤化工工艺学》课程历年考试
一、填空题（本大题共12小题,每空0.5分,共20分）1、干馏按加热终温不同可分为_ _ __、__ _ 和__ ___.2、干馏炉供热方式可分为__ __和__ __ ___ .3、煤成焦过程地四个阶段：___ __ 、_、_ _ __ 和_____ .4、解决焦炉高向加热均匀性地措施有____________ 、____________ 和____________ .5、构成粗苯回收地工段有____________ 、____________ 和____________.6、最终冷却和焦油洗萘工艺地特点是____________ 、____________ 和____________.7、间歇法制水煤气地六个阶段工作循环是吹风阶段、____________阶段、阶段、下吹阶段、____________阶段、____________阶段、空气吹净阶段.8、煤炭地下气化分为___________区、__________区、__________区和__________区.9、F-T合成可能得到地产品包括和,以及、等.10、F-T合成地固定床反应器是管壳式,类似换热器,管内填装管间通入,以便移走.11、IG工艺使用催化剂,糊相加氢主要采用、、和；气相加氢主要采用白土为载体地.12低温液相合成甲醇优点是、、和；五、简答题（本大题共5小题,每小题5分,共20分）1、简述F-T合成反应需在等温条件下进行地原因？2、德国直接液化新工艺（NewIG）地特点是什么？3、煤加氢液化中降低气态烃产率地措施主要有那些？4、甲醇合成中浆态床反应器(气液固三相反应器)有何特点？六、论述题（本题共15分）试述煤油共炼工艺地特点.七、流程绘制及分析题（本题共10分）绘制Synthol气流床F-T合成工艺流程图,并进行流程说明和分析流程特点.一．填空题（60分,每小题2分）根据煤化程度地不同,腐殖煤可分为__________、___________、__________和________四大类.煤地性质包括：_______________、_______________和______________.焦炭地生成过程大致可分为以下几个阶段：_______________、__________________、____________________、____________________.焦炉结构包括：____________、____________、____________、____________、____________.炼焦煤地制备工序包括：____________、____________、____________、____________、____________、____________,统称为备煤.6.炼焦配煤工艺有____________________和____________________.扩大炼焦配煤地基本途径：____________、____________、____________、____________.护炉设备主要包括：____________、____________、____________、____________、____________、____________及机焦侧操作台等.焦炉四大车有：____________、____________、____________、____________.焦炉煤气净化地产品有：____________、____________、___________、____________等.11.焦炉加热煤气有____________、____________、____________.焦炭在高炉冶炼中起三大作用：____________、____________、____________.13.焦炉产品主要是：____________和____________.14.煤气地三大危害：____________、____________和____________.15.煤气输送地鼓风机主要有两种：____________和____________.16.煤气脱萘地首要工序是____________________.国内普遍采用地脱硫方法有：____________________和____________________.18.氨回收地方法有：____________、____________、____________.19.氨回收原理（化学方程式）：____________________.20.氨回收设备有：____________________.粗苯主要来源于两方面：____________________和____________________.22.粗苯地性质：____________________.23.粗苯回收主要设备有：____________、____________、____________.24.苯加氢三种方式：____________、____________、____________.填料应满足地要求：___________________、____________________、____________________.焦油加工前地准备：_________、_________、_________、_________、_________.萘地分子式是_________、结构式为_________、萘地主要用途____________________.28.煤焦油沥青根据它地软化点不同,分为_________、_________、_________.29.甲醇地基本性质___________________________________.30.目前合成甲醇地方法有_________、_________、_________.二.问答题（40分）：1.简述莱托法高温加氢工艺流程.（8分）2合成甲醇地生产过程,不论采用怎样地原料和技术路线,大致可分为一下几个工序？（5分）2.简述煤炭气化地基础知识？（定义,用途,原理,工艺）（6分）3.简述煤炭液化地基本知识？（6分）4焦炉煤气净化地概念？（5分）6.炼焦化学产品地回收有哪些？方法是什么？一一列举出来?(10分)三.附加题（10分）画出整个煤化工行业地工艺流程图？一、填空题1.煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用地工业,简称（）.2.煤化工从煤加工过程区分,煤化工包括（）、（）、（）和合成化学产品等,煤化工利用生产技术中（）是应用最早地工艺.3.煤在隔绝空气条件下,受热分解生成（）、（）、（）和（）地过程,称为（）.按加热终温地不同,可分为三种：500-600摄氏度为（）；900-1100摄氏度为（）；700-900摄氏度为（）.4.煤在焦炉内隔绝空气加热到1000摄氏度左右,可获得（）、（）、（）.此过程称为高温干馏或（）,一般简称（）.5.焦炭主要用于（）.（）可以用来合成氨,生产化学肥料或用作加热燃料.炼焦所得地化学产品种类很多,特别是含有多种（）化合物.6.炼焦主要产品是（）,是炼铁原料,所以炼焦是伴随钢铁工业发展起来地二、简答题1.煤干馏俺加热终温进行分类？2.影响干馏产品地因素有哪些？3.炼焦炉地发展过程？4.炼焦地产品有哪些？一、填空题（每空1分,共10分）1. 从煤化工过程区分,煤化工包括、、和.2．发生炉中地原料层可以分为灰渣层、、、和干燥层.3.焦炉主要是由、和燃烧室三部分构成地.6.被称为使煤焦油综合利用地开拓者.三、简答题（每题5分,共15分）1．简述配煤地目地和意义？2．简述Shell煤气化炉地结构特点.3．简述现代水煤气发生炉地六个阶段工作循环.四、分析题（每题20分,共60分）1．根据炼焦化学产品回收与精制流程回答以下问题.（20分）（1）简述整个工艺流程.（7分）（2）其中焦油蒸馏地目地是什么？在此之前要进行哪些处理,为什么？（7分）（3）从煤气中回收有用物质和输送利用之前,为什么要先进行脱焦油雾、除萘、脱硫和洗氨等净化处理？（6分）2．德士古气化法（TEXACO）是一种以水煤浆为进料地加压气流床气化工艺.它是在德士古重油气化工业装置地基础上发展起来地煤气化装置.德国鲁尔化学公司和鲁尔煤炭公司取得了德士古气化专利.1977年建成日处理煤150t地示范厂,现在单炉生产能力已达到1832t/d.德士古水煤浆加压气化过程属于气流床并流反应过程.根据以上材料回答下列问题.（20分）（1）德士古气化炉型地基本特点及气化基本原理？（5分）（2）简述德士古气化工艺地工艺流程.（5分）（3）简单评价德士古气化法地优缺点.（5分）（4）为什么褐煤在目前尚不宜作为水煤浆地原料？（5分）11温克勒气化工艺地缺点主要是由什么造成地？12什么是煤间接液化？13费托合成原理14 了解F-T合成催化剂15简述煤间接液化中ICI法合成甲醇地方法P24416甲醇转化成汽油地原理是什么？17 Mobil技术将甲醇转化为汽油地关键是什么？原理是什么？18煤地直接液化与间接液化有什么不同?19煤与石油地比较20煤加氢液化原理煤化工工艺学复习题煤化工包含哪些内容？（范畴,page3）什么是煤地干馏？干馏地主要产品是什么？按照温度区间不同,有几种？分别是什么？（page6）什么是半焦？有什么用途？（page7）鲁奇三段炉地工作原理是什么？（page14）立式炉又叫直立炉.考伯斯（Koppers）炉和伍德炉都是立式炉.(page17)托斯考（Toscoal）炉地主要工作原理是什么？与鲁奇鲁尔煤气化工艺有何异同？（page19）焦炭地主要用途是高炉炼铁.（page27）炼焦地主要化学产品有哪些？（page27）世界最大地焦炭生产国是中国.世界最大地焦炭出口国是中国.（page27）焦炭地成焦过程分分为煤地干燥阶段（<350℃）、胶质体…..（page28）通常情况下,哪些煤可以炼焦？（page34）配煤地目地和意义.（page33）衡量焦炭质量地指标有哪些？（page36~37）Page38 表3-5,铸造焦地价格最高.1.煤化工地范畴：煤地干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等.煤干馏定义：煤在隔绝空气条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭地过程,称为煤干馏（或称炼焦、焦化）.煤干馏分类：按加热终温地不同,可分为三种:500～600℃为低温干馏、700～900℃为中干馏、900～1100℃为高温干馏.低温干馏煤焦油成分：黑褐色液体,密度小于1g/cm3,含酚类、有机碱、烷烃、烯烃、环烷烃、中性含氧化合物、中性含氮化合物、沥青.4.干馏产品影响因素：原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力.5.低温干馏主要炉型：立式炉、水平炉、斜炉和转炉.新发干馏：固体热载体法,采用此法进行煤干馏,加热速度快,载体与干馏气态产物分离容易,单元设备生产能力大,焦油产率高,煤气热值高,适合煤粉干馏.7.煤地成焦过程包括哪些阶段：煤地干燥预热阶段、胶质体形成阶段、半焦形成阶段和焦炭形成阶段.配煤地目地和意义：从前,炼焦只用单种焦煤,由于炼焦工业地发展,焦煤地储量开始感到不足.而且还存在着煤炼地焦饼收缩小,推焦困难；焦煤膨胀压力很大,容易胀坏炉体；焦煤挥发分少,炼焦化学产品产率小等缺点.为了克服这些缺点,采用了多种煤地配煤炼焦. 意义：配煤炼焦扩大了炼焦煤资源,降低煤料地膨胀压力,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,多用结焦性差地煤,使国家资源不但利用合理,而且还能获得优质产品.9.炼焦用煤：主要由焦煤JM、肥煤FM、气煤QM、和瘦煤SM以及过渡性牌号煤类构成.10.焦炭用途：炼铁11.炼焦新技术：增大焦炉容积.12.粗煤气：炼焦过程析出地挥发性产物,简称粗煤气.炼焦地焦油和氨水分离地理由：①氨水循环回到集气管进行喷洒冷却,它应不含有焦油和固体颗粒物,否则堵塞喷嘴使喷洒困难.②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,有水汽存在于设备中,会增大设备容积,阻力增大.氨水中溶有盐,当加热高于250℃,将分解析出HCl和SO3,导致焦油精制车间设备腐蚀.③焦油中含有固体颗粒,是焦油灰分地主要来源,而焦油高沸点馏分即沥青地质量,主要有、由灰分含量来评价.焦油中含有焦油渣,在导管和设备中逐渐沉积,破坏正常操作.固体颗粒容易形成稳定地油与水地乳化液.炼焦产品（氨必须回收地原因）：排入大气造成污染、加剧腐蚀、在燃烧时生成有毒有腐蚀性地氧化氮、在粗苯回收中妨碍油水分离15.炼焦产品（氨和吡啶回收原理）：氨和吡啶溶于水,可以用水洗回收.氨和吡啶是碱性地,能溶于酸中.16.粗苯：脱氨后得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.（吸油吸收法）粗苯回收原理：吸收煤气中地粗苯可用焦油洗油,也可用石油地轻柴油馏分.焦油有良好地吸收粗苯能力.18.粗苯精制目地：得到苯、甲苯、二甲苯地产品,宝贵地基本有机化工原料.粗苯组成和苯地用途：粗苯中主要成分是苯,是纯苯地主要来源,还含有不饱和化合物,硫化物,饱和烃等. 用途：是有机合成地基础原料,可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯等,进一步可制合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及燃料、洗涤剂、农药、医药等多种产品.20.粗苯精制流程包括：初步精馏、化学精馏、最终精馏.煤气化,气化产品：煤气化过程是一个热化学过程.它是以煤或煤焦为原料,以氧气、水蒸气或氢气等做气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中地可燃部分转化为气体燃料地过程.气化时所得地可燃气体称为气化煤气,其有效成分包括一氧化碳、氢气及甲烷等.煤气化类型：自热式煤地水蒸气气化、外热式煤地水蒸气气化、煤地加氢气化、煤地水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然气、煤地水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然气.气化基本化学反应：C+O2、C+H2O、C+CO2、C+H2、H2+O、CO+O2、CO+H2O、CO+H224.煤气化气固反应器类型之床层：固定床、流化床、气流床25.气化效率：单位质量气化原料地化学热转化为所产生地煤气化学热地比例.26.容积气化强度（q m/v R）：d单位气化反应器地生产能力27.气化用煤地性质包括：水分、挥发性、粘结性、固定碳、反应性、灰分、煤地热稳定性、煤地机械强度、粒度.煤地反应活性：第一,当制造合成天然气时,是否有利于CH4地生成：第二,反应性好地原料,借助于水蒸气在更低地温度下尚进行反应,同时还进行CH4生成地放热反应,可减少氧地消耗：第三,当使用具有相同灰熔点而反应活性较高地原料时,由于气化反应可在较低地温度下进行,使得较易避免结扎渣现象.发生炉煤气（空气煤气）：以煤或焦炭为原料,以空气和水蒸气作为气化剂通入发生炉内制得地煤气成为发生炉煤气.理想气化过程地理想情况：理想地制取发生炉煤气地过程应是在气化炉内实现碳与氧气所生成地二氧化碳全部还原为一氧化碳,这事,过程所释放地热量,正好全部供给给碳与水蒸气地分解过程.水煤气：是炽热地碳与水蒸气反应所生成地煤气,燃烧时火眼呈蓝色,又称为蓝色、水煤气. 提供水蒸气分解所需热量地方法：外部加热法、热载体法、用氧和水蒸气为气化剂地连续气化法、用水蒸气和空气为气化剂地间歇气化法.后两种较普遍常压流化床气化原理：采用0-10mm地小颗粒煤作为气化原料,气化剂同时作为流化介质,通过气化炉内地气体分布板自下而上经过床层,控制气化剂流速,使床内地原料煤全部处于流化状态,煤料在剧烈地搅拌和返混中,煤粒和气化剂充分接触,进行着化学反应和热量传递.利用碳燃烧放出地热量,提供给煤粒进行干燥、干馏和气化.33.温克勒气化工艺流程：原料地预处理、气化、粗煤气地显热回收、煤气地除尘和冷却.34.气流床气化法基本原理：炉内反应基本上与流化床内地反应类似,但其对熔渣-温度特性有一定要求.气流床气化法主要特征：气化温度高、煤种适应性强、煤气中不含焦油、需设置较庞大地磨粉、余热回收、除尘地辅助装置.36.什么是煤间接液化：煤气化产生合成气,再以合成气为原料合成液体燃料或化学产品,此过程称为煤地间接液化.什么是费托（F-T）合成：是以合成气为原料,生产各种烃类以及含氧化合物,是煤液化地主要方法之一. 它可得到哪些产品：气体和液体燃料,以及石蜡、乙醇、丙酮和基本有机化工原料,如乙烯、丙烯、丁烯和高级烯烃等.F-T合成地化学反应：基本化学反应是由一氧化碳加氢生成饱和烃和不饱和烃,反应式：nCO+ 2nH2→（-CH2-）n+ nH2O △H=-158KJ/mol（CH2） (250℃)39.F-T合成反应器：固定床反应器、气流床反应器、浆态床反应器40.甲醇用途：它是生产塑料、合成橡胶、合成纤维、农药和医药地原料.甲醇合成反应：CO+2H2≒CH3OH △H=-90.84KJ/mol（25℃）反应物中有CO2时还发生CO2+3H2≒CH3OH+H2O △H=--49.57KJ/mol（25℃）42.甲醇合成反应器：冷激式绝热反应器、管壳式等温反应器、浆态床反应器现在合成甲醇地三大缺点：①.由于受到反应温度下热力学平衡地限制,单程转化率低,在合成塔出口产物中甲醇含量极少能超过7%,因此不得不使用多次循环,这就大大增加了合成气制造工序地投资和合成气成本.②.ICI等方法要求原料中必须有5%CO2,从而产生了有害地杂质—水,为了使甲醇产品符合燃料及下游化工产品地要求,不得不进行能耗很高地甲醇-水分离.③ICI等传统方法地合成气净化成本很高.甲醇作为燃料地一些缺陷：甲醇能量密度低,溶水能力大,单位容积甲醇能量只相当于汽油地50%,故其装载、储存和运输容量都要加倍：甲醇作为燃料应用时,能从空气中吸收水分,再储存时会导致醇水互溶地液相由燃料中分出,致使发动机停止工作；此外,甲醇对金属有腐蚀作用,对橡胶有溶浸作用以及对人体有毒害作用. 甲醇用为燃料地有效方法之一是将其转化成：汽油甲醇转化汽油总反应：简化看成是甲醇脱水,反应式：n CH3OH→（CH2）n+n H2O 反应机理：2 CH3OH ≒CH3OCH3+ H2O≒轻质烯烃类+水≒脂肪烃+环烷烃+芳香烃46.甲醇转化汽油反应器：固定床式反应器、流化床式反应器47.甲醇利用地方法有：甲醇燃料、甲醇制烯烃煤制乙酐化学反应：C+H2O→CO+H2、CO+2H2→CH3OH、CH3OH+ CH3COOH→CH3COOCH3+H2O、CH3COOCH3+CO →(CH3CO)2O、(CH3CO)2O+纤维素→乙酸纤维+CH3COOH三、填空题：（每空 1分,共分）1、烟煤在地条件下,加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成固体,这一过程叫高温（也叫高温）.由高温炼焦得到地用于高炉冶炼、铸造和气化.炼焦过程中产生地经回收、净化后地气既是高热值地燃料,又是重要地有机合成工业原料.根据最终温度,有（900～1100℃）、（660～750℃）和（500～580℃）.炼焦可以得到地四种焦炭分别是：、、、.2、煤是由、、、、等元素组成地复杂地物.3、在煤炭工业中, 表示WY3 .这类煤地特点是：含碳量高、挥发分低、灰分含量低、含硫量低 .其主要供民用以及工业上合成氨气造气地原料.4、煤地工业分析也称技术分析,主要包括（M）、（A）、（v）和四个分析项目,利用其分析结果可初步判断煤地质量,判断煤地特征和在工业上地实用价值.wt6qbkCyDE5、煤中地水通常分为和水.二者地总和称为煤地全水分 .6、工业上通常用方法测定煤地全水分.7. M40表示焦炭____________强度指标. M10表示焦炭____________强度指标.8、焦炭生成过程地几个主要阶段是（1）干燥和预热（常温-200℃）；（2）生成（3）；（4）胶质体固化形成半焦（450-650℃）9、高炉焦炭地主要作用有（1）作为；（2）作用,提供矿石还原所需要地.（3）（4）.1．煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用地工业,简称煤化工.2．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地过程.从煤加工过程区分,煤化工包括煤地干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等.3．煤在隔绝空气地条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭地过程,称为煤干馏（又称炼焦、焦化）.煤低温干馏产品为：半焦、煤气、焦油.按加热终温不同分为：低.中.高温干馏煤低温干馏产物地产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件.4．煤低温干馏产品地产率和性质与原料煤地性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关.干馏炉地形式、加热方法和挥发物在高温区地停留时间对产品地产率和性质也有重要影响.煤加热温度场地均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响.5．一般压力增大,焦油产率减少,气态产物产率增加,半焦产率和强度增加.6．干馏供热方式：内热式和外热式.7.内热式与外热式相比地优点（1）热载体向煤料直接传热,热效率高,干馏耗热量低.（2）煤料在干馏不同阶段加热均匀,消除了部分料块过热现象.（3）内热式炉简化了干馏炉结构.8.沸腾床干馏炉：将粒度小于6mm地预先干燥过地粉煤连续加入沸腾炉,炉子用燃料气和空气燃烧加热,炉内形成沸腾地焦粉床层,煤料在炉内干馏.不粘结性煤用螺旋给料器加入,粘结性煤用气流吹入法.干馏地热量由焦炭、焦油蒸气以及煤气在沸腾层中部分燃烧和燃料气燃烧提供地.或者不送入燃料气和空气,则送入热烟气.干馏产物焦粉经过一满流管由炉子排出.在气体冷却系统中分出焦油、中油以及被燃烧烟气稀释了地干馏煤气.9.鲁奇三段炉流程：（1）煤在竖式炉中料层下行,热气流逆向通入进行加热.（2）粉状褐煤和烟煤要预先压块.（3）煤在移动过程中可分成三段：干燥段,干馏段,焦炭冷却段.在最上段循环热气流把煤干燥预热到150℃,在中段即干馏段,热气流把煤加热到500-850℃,在下段,焦炭被冷循环气流冷却到100-150℃,最后排出.9.托斯考法干馏非黏结性煤工艺流程—固体热载体干馏工艺将粉碎好地干燥煤在预热提升管内,用来自瓷球加热器地热烟气加热.预热地煤加入干馏旋转炉中,在此,煤和热瓷球混合,煤被加热至约500℃,进行低温干馏过程.瓷球在加热器中被加热.低温干馏产生地粗煤气和半焦在旋回筛中分离,热半焦去冷却器,瓷球经提升器到加热器循环使用.10.鲁奇鲁尔煤气工艺：11.煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右,可获得焦炭、化学产品和煤气.此过程称为高温干馏或高温炼焦,一般简称炼焦.炼焦炉地进展：倒焰式---废热式—蓄热式12.成焦过程：煤料在隔绝空气地条件下受热时,随着加热温度地逐渐升高,水分首先从煤中析出；当温度达到350～400℃时,原来分散地煤粒形成胶质体,并随温度地升高逐渐固化成半焦；在半焦阶段仍有大量气体析出,以后半焦逐渐收缩,出现裂纹、碎裂,直到1000 ℃左右时成为焦炭.煤地成焦过程可分为煤地干燥预热阶段（< 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 ℃）.13.成焦过程中地气体产物：（1）里行气：10%大量地水蒸气和煤一次热解产物（2）外行气：90%胶质体固化和半焦热解产生地大量气态产物.14.配煤地目地和意义：1、配煤就是将两种以上地单种煤料,按适当比例均匀配合,以求制得各种用途所要求地焦炭质量.2、焦煤炼焦地缺点（单种煤炼焦）：焦煤储量不足；焦饼收缩小,推焦困难；焦煤膨胀压力大,容易胀坏炉体；焦煤挥发分少,炼焦化学产品产率小.3、合理配煤地优势：提高焦炭质量,降低膨胀压力,增加收缩,利于推焦,增加炼焦化学产品产率等；扩大炼焦煤资源,少用好焦煤,多用结焦性差地煤,合理利用煤炭资源.15.炼焦用煤：气煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）、瘦煤（SM）及中间过渡性牌号煤.16.配煤地工艺指标：（1）配煤地工业分析,水分、灰分、挥发分、硫分.（2）黏结性和膨胀压力.（3）粉碎度.17.配煤地工业分析：①水分.水分高地不利影响：焦炉升温慢,延长结焦时间,影响炉体寿命；影响装炉煤堆密度ρ.水分过低地不利影响：破碎和装煤时造成煤尘飞扬恶化操作条件,使焦油中游离碳增加.②灰分.灰分地害处(配煤地灰分全部转入焦炭) a:灰分是惰性物质,灰分高则黏结性降低；灰分颗粒成为裂纹中心,配煤灰分高则焦炭强度降低. b:炼铁用焦耗量高,高炉生产能力降低.③挥发分.a:挥发分高：化学产品产率高,煤气产率高.b:挥发分过高：焦炭平均粒度小,抗碎强度低.c:挥发分过低：煤地黏结性差,耐磨强度降低,可导致推焦困难.④硫分：硫分害处（配煤中有80%左右转入焦炭）冶炼中焦炭中硫分转入生铁中,使生铁呈热脆性,加速铁腐蚀.18.焦炭强度：耐磨强度和抗碎强度,用转鼓测定.19.影响焦碳反应性地三大因素：a：原料煤性质b：炼焦工艺因素c：高炉冶炼条件20.焦炉主要是由炭化室、蓄热室和燃烧室三个部分构成,此外附有加煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等焦炉机械.焦炉加热系统由燃烧火道所构成地燃烧室、分配气体区段斜道区以及蓄热室三部分组成.加热系统地作用是由加热煤气与空气燃烧供热,煤气燃烧产生地热量经过炭化室墙传给炭化室内地炼焦煤料.21.煤捣固炼焦或煤成型是在炼焦前把煤料压实增大堆密度,可节省好地黏结性煤,并可改善焦炭质量,提高生产技术经济水平.22.捣固煤炼焦工艺是将煤由煤塔装入推焦机地捣煤槽内,再用捣煤锤于3min内将煤捣实成饼,然后推入炭化室,关闭炉门.在装煤入炭化室时,借助装炉煤气净化车把产生地粗煤气和烟尘吸出,该车位于炉顶,通过炭化室上部孔吸出气体,该气体在车上地燃烧室内烧掉,废气经冷却和水洗除尘后送入大气,防止黄烟排入大气.23.煤干燥可以用立管式流化加热法、沸腾床和转筒加热法.24.干法熄焦装置主要由冷却槽、废热锅炉、惰性气体循环系统和环境保护系统构成.焦炭从炭化室推出,落在焦罐中,焦罐由提升机提到干熄室顶部,这时将冷却室上部地预存室打开,焦炭进入室中,在室中焦炭放出地气体进入洗涤塔,然后收集,避免有害气体排入大气.进料室为锁斗式,进料后上部关闭,下部打开,焦炭下移到冷却室.在冷却室中,赤热地焦炭被气体冷却到200 ℃左右排出.冷却气体由鼓风机送入,在冷却焦炭地同时,气体温度升高,出口气体温度可达800 ℃,进入废热锅炉,发生高压蒸汽.气体经过两级旋风除尘后,再由鼓风机循环到冷却室中.25.焦炉煤气主要成分是H2和CH4.高炉煤气主要可燃成分为CO. 焦炉中地煤气燃烧过程一般可分成三个阶段：煤气和空气混合；将混合物加热到着火温度；空气中地氧和煤气中地可燃成分起化学作用.26.焦炉热效率：焦炉除去废气带走地热量外所放出地热量,占供给总热量地百分数.焦炉热工效率：传入炭化室地炼焦热量,占供给总热量地百分数.它们是评价焦炉热工好坏地指标. 27.按煤料成型挤压条件可分为冷：压和热压成型两大类. 按快速加热地方式热压型焦可分为气体热载体工艺和固体热载体工艺两类.28.热压型焦：将具有一定黏结性地单种煤或配合煤,快速加热到塑性温度后趁热压制成型,所得热压型煤进一步炭化得热压型焦.煤料在快速加热至胶质体状态,使其中部分液态产物来不及热分解和热缩聚,从而增加胶质体地停留温度范围,改善了胶质体地流动性和热稳定性,使单位时间内气体析出量增加,增大膨胀压力,由此改善变形粒子接触,提高煤地黏结性.在此条件下施以外压,进一步提高了煤粒间地黏结.29.粗煤气：炼焦过程中析出地挥发性产物（由煤气、焦油、粗苯和水构成）.。
煤化工工艺学第5章 煤炭的气化
（2）加压移动床气化鲁奇加压移动床气化是目前 世界上应用最多的加压气化方法，其对煤质的要求 包括：
入炉煤的水分过高时，会促使褐煤块碎裂，造成氧耗量 显著增加、增加净化系统的负担、增加污水处理的投资 和操作费用、给原料预处理造成困难等，通常要求入炉 褐煤水分含量控制在20％以下，越低越好。 煤中灰分含量过高，将导致消耗增加，气化强度低，煤 气产率低，灰渣含碳量增加，煤气热值低，一般控制入 炉煤的灰分含量小于20％时较为经济。
④作为冶金还原气 煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。在冶金工 业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 在有色金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化 物也可用还原气来冶炼。因此，冶金还原气对煤 气中的CO含量有要求。 ⑤作为联合循环发电燃气 整体煤气化联合循环发电（简称IGCC）是指煤在 加压下气化，产生的煤气经净化后燃烧，高温烟 气驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压 过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。
5.1.2煤气的种类
根据所使用的气化剂的不同，煤气的成分与发热 量也各不相同，大致可以分为空气煤气、混合煤 气、水煤气和半水煤气等。
（1）空气煤气
空气煤气是以空气为气化剂与煤炭进行反应的产物，生成的 煤气中可燃组分（CO、H2）很少，而不可燃组分（N2、CO2） 很多。因此，这种煤气的发热量很低，用途不广。随着气化 技术的不断提高，目前已不采用生产空气煤气的气化工艺。
5.1.1煤炭气化的概念
煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及 压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧 气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含 有 C O 、 H 2、 C H 4等 可 燃 气 体 和 C O 2、 N 2 等 非 可 燃 气 体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即 气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。 煤的气化是一个复杂的多相物理及化学过程 ，是 煤或煤焦与气化剂(空气、氧气、水蒸气、氢等) 在高温下发生化学反应将煤或煤焦中有机物转变 为煤气的过程。气化过程发生的反应包括煤的热 解、气化和燃烧反应。
《煤化工工艺学》——炼焦
二、配煤用煤
⑷ 瘦煤 挥发分低，黏结性差 炼焦产品特点：焦炭块大，抗碎强度高，耐磨性 差（易成焦粉）；化学产品产率和煤气产率低。 ⑸ 贫煤 没有黏结性，不结焦，不能单独炼焦；配煤中可 起瘦化剂的作用。
三、配煤的工艺指标
1. 配煤的工业分析 ① 水分（一般＜10%，焦化厂8%~10%）
2. 半焦收缩
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。
二、煤的黏结和半焦收缩
2. 半焦收缩
气孔： 焦炭是孔状体，若气孔率低、气孔小、 气孔避厚、气孔壁强度高，则焦炭强度高。 裂纹 收缩应力导致产生裂纹（裂成焦块，裂纹多则 焦炭细）
三、焦炉煤料中热流动态
四、焦炭的用途
1. 高炉炼铁（供热燃料、还原剂、疏松骨架） 要求：冶金焦反应率要小(C+CO2反应降低焦炭强度)、一定的块 度、 强度 2. 铸造用焦（熔化炉料：其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑 料柱保持其良好的透气性。 ） 要求：铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够 的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。 3. 气化用焦 要求：反应能力要高于化工气化用焦，对强度要求不严，但要 求反应性好，灰熔点较高。 4. 电石焦 对焦炭的质量要求不高, 要求尽量提高固定碳含量。
硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽、沥青等。 用于化学肥料、农药、合成纤维的原料、塑料等。
③ 煤 气
可用来合成氨、生产化学肥料或用做加热燃料。
二、炼焦炉的发展
1. 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，化学产品 不能回收，综合利用差。
《煤化工工艺学》——炼焦化学产品的回收与精制
热氨水喷洒原因：
增大水滴蒸发蒸汽压，加快蒸发速度，改善煤气冷却。
控制循环氨水中固定铵盐含量的原因：
固定铵盐（氯化铵、硫氰铵和硫酸铵） ：难水解，加 热不分解的铵盐；
挥发铵盐（硫化铵、氰化铵和碳酸铵）：易水解，加热 可分解的铵盐；
危害：腐蚀焦油车间蒸馏设备； 措施：将一部分氨水外排入剩余氨水中，并补充一部分 冷凝氨水，冷凝氨水中主要含有挥发铵盐，约占 80%~90%。
一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet 2）
3. 粗煤气（又称出炉煤气）的组成
4. 净煤气（又称回炉煤气）的组成
一、炼焦化学产品的产生、组成和产率（sheet 3）
5. 炼焦化学品的产率（以干配煤为基准）
6. 影响化学产品产率的因素：
配煤的影响 炼焦操作条件的影响
炉墙温度 炉顶空间温度 炼焦炉的压力
氨水用量大的原因：
粗煤气和喷洒氨水之间换热，是在小水滴表面进行的， 桥管和集气管的喷头空间小，煤气和小水滴接触的时间 短； 喷洒氨水中含有煤和焦炭的尘粒、焦油及腐蚀性盐类， 容易堵塞喷嘴小孔，故喷嘴的孔径不能太小，约 2.5 mm，故而形成的小水滴较大，使煤气和小水滴间的换 热面积小，为了达到预期的冷却效果，就需要大量喷洒 氨水； 由于氨水量大，可使集气管中的重质焦油能和氨水一起 流动，便于送回回收车间。
低温干馏与高温干馏产品比较
二、炼焦化学产品的用途
1. 2. 3. 4. 净煤气 ：钢铁等工业的重要燃料，经深度脱硫后可作民
用燃料或化工合成原料。
氨：制硫酸铵、无水氨或浓氨水； 硫化氢：生产单斜硫和硫的原料； 氰化氢：制黄血盐（钠）；
5.
6.
粗苯：制苯、甲苯、二甲苯和溶剂油等；
煤化工工艺学重点
煤化工工艺学复习重点绪论1.煤化工：以煤为原料经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料和化学品的过程。
2.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。
3.煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等。
第二章煤的低温干馏1、煤干馏：煤在隔绝空气的条件下，受热分解成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程称为煤干馏(或称炼焦或焦化)。
2、煤低温干馏过程特点：（1）热加工过程（2）常压生产（3）不用加氢不用氧气（4）实现了煤的部分气化和液化。
3、煤热解：煤在各种条件下受热分解的统称。
4、低温干馏产品：半焦、煤气、焦油5、干馏产品的影响因素：原料煤性质、加热终温、加热速度、压力、加热条件。
6、干馏供热方式1)外热式(由护墙外部传入热量)2)内热式(借助热载体传热，载体和煤料粗直接接触）7、低温干馏炉因加煤和煤料移动方向不同1）立式炉2）水平炉3)斜炉4）转炉8、托斯考工艺p19.*第三章炼焦1、炼焦煤在焦炉内隔绝空气、加热到1000℃左右、可获得焦炭和化学产品和煤气的过程(又称高温干馏、炼焦)。
2、成焦过程a)<350℃:煤干燥预热阶段b)350一480℃:胶质体形成阶段c)480一650℃:半焦形成阶段d)650一950℃:焦炭形成阶段3、粘结性：干馏时粘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)。
4、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)5、提高钻结性的方法：提高膨胀压力、控制粒度、隋性成分细碎、黏结形成分不宜过细、增大加热速度、增加堆积密。
6、气体析出途径(1)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，这部分气本称为里行气。
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)(2)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经过高温炼焦用煤区，经二次热解作用，二次热解产物〔主要H2，及少量CH4）7、炼焦用煤主要有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤，及中间过渡性牌号煤。
煤化工工艺学第8、9章
煤 化 工 工 艺 学
2、有关环保法规
《中华人民共和国环境保护法》 《建设项目环境保护管理办法》 《关于防治水污染技术政策的规定》 《环境空气质量标准》 《大气污染物综合排放标准》 《锅炉大气污染物排放标准》
9.2 煤化工生产中的主要污染物
9.2.1
煤 化 工 工 艺 学
焦化工业的主要污染物
1、大气污染物
煤 化 工 工 艺 学
2、石墨化的三个阶段 （1）第一阶段1000~1500℃ （2）第二阶段1500~2100℃ （3）第三阶段2100℃以上 3、石墨化过程的影响因素 （1）原始物料的结构
（2）温度 （3）压力 （4）催化剂
煤 化 工 工 艺 学
2200℃ 加压有利 熔解-再析出 Fe、Co、Ni 形成-分解 B、Ti、Cr、V 4、石墨化程度的测定 （1）测定碳质材料石墨化后的真比重 2.266 （2）测定材料的比电阻 （3）利用x射线测定晶恪参数
煤 化 工 工 艺 学
煤 化 工 工 艺 学
（2）分子大小和极性的不同
煤 化 工 工 艺 学
2、碳分子筛的特点 （1）与活性炭的区别
孔径分布和孔隙率 （2）与沸石分子筛 的区别
8.4.2
碳分子筛的制备
8.4.2.1 碳分子筛的主要制备工序 原料煤粉碎、加粘结剂捏合、成型和炭化等
煤 原料煤 化 工 工 艺 学
3、碳素产品的性能
煤 化 工 工 艺 学
8.5.3
碳素纤维的应用
1、碳素纤维增强复合材料的种类
煤 化 工 工 艺 学
煤 化 工 工 艺 学
2、影响因素 碳纤维含量 碳纤维本身力学性能 碳纤维排列 碳纤维与基体相容性 3、碳纤维增强复合材料的用途 （1）航空和宇航 （2）汽车 （3）其他