煤的热分解-PPT课件

1、二二. . 煤的热分解煤的热分解2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程 热解、炭化与干馏：热解、炭化与干馏：将煤在惰性气氛中加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应的过程称为煤的热分解或热解。煤在工业规模条件下发生的热分解通常又称为炭化或干馏。煤在热解过程中放出热解水、CO2、CO、石蜡烃类、芳烃类和各种杂环化合物，残留的固体则不断芳构化，直至在足够高的温度下转变为固体炭或焦炭。这一过程取决于煤的性质和预处理条件，也受到热解过程的特定条件的影响。 煤的热解是煤热化学转化的基础。煤的热解是煤热化学转化的基础。煤的热化学转化是煤炭加工的最主要的方法，包括煤的干馏、气化和液化等。研究煤的热解化学

2、对煤的热加工过程和新技术的开发，如高温快速热解、加氢热解、等离子热解等有指导作用。同时研究煤的热解化学有助于阐明煤的分子结构。将煤在隔绝空气的条件下加热时，煤的有机质随着温度的升高发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）产物。2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程第一阶段：第一阶段：(室温室温350-400) 从室温到活泼分解阶段（Td,对非无烟煤一般为350-400oC）为干燥脱气阶段干燥脱气阶段。此阶段析出H2O（包括化学结合的）、CO、CO2、H2S（少量）、甲酸（痕量）、草酸（痕量）和烷基苯类（少量）等。脱水主要在120oC前，200oC左右完成脱气（C

3、H4、CO2和N2），200oC以上发生脱羧基反应。含氧化合物的析出源于包藏物、化学吸附表面配合物及羧基和酚羟基的分解。这一阶段煤的外形无变化。 不同煤种开始热分解析出气体的温度不同：泥炭为200-250oC；褐煤为250-350oC；烟煤为350-400oC；无烟煤为400-450oC。2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程第二阶段（第二阶段（Td550oC） 活泼分解阶段活泼分解阶段，以解聚和分解反应为主，析出大量挥发物（煤气和焦油），在450oC左右焦油量最大，在450550oC气体析出量最多。烟煤在350oC左右开始软化、粘结成半焦。烟煤（尤其是中等煤阶的烟煤）在这一阶段经历了软

4、化、熔融、流动和膨胀直到再固化。形成气、液、固三相共存的胶质体。液相中有液晶或中间相存在。胶质体的数量和质量决定了煤的粘结性和结焦性。固体产物半焦与原煤相比，芳香层片的平均尺寸和氦密度等变化不大，这表明半焦生成过程中缩聚反应并不太明显。2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程第三阶段（第三阶段（5501000oC） 又称二次脱气阶段二次脱气阶段。经过活泼分解之后留下的半焦几乎全部是芳构化的，其中仅含少量非芳香碳，但有较多的杂环氧、杂环氮和杂环硫保留下来。此外，还有一部分醚氧和醌氧。随着温度的不断升高，半焦逐渐变成焦炭。这一阶段的反应以缩聚为主。析出的焦油量极少，挥发分主要是多种烃类气体、氢

5、气和碳的氧化物。气体产物中占主要地位的是H2和CO，伴有少量GH4和CO2。氢主要是由芳香部分的缩聚作用产生，而碳的氧化物的来源是热稳定性较好的醚氧、醌氧和氧杂环。焦炭的挥发分小于2，芳香核增大，排列的有序性提高，结构致密、坚硬并有银灰色金属光泽。从半焦到焦炭，一方面析出大量煤气，另一方面焦炭本身的密度增加，体积收缩，导致生成许多裂纹，形成碎块。2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程 高挥发分烟煤热解（升温速度1.8oC/min）过程中气体产物的析出情况2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程 煤热解过程的化学反应煤热解过程的化学反应 产 品 来 源 过 程 焦油+液体 CO2 CO

6、(500oC) H2O CH4+C2H6 H2弱健连接的环单元羧基羰基和醚健杂环氧羟基烷基芳环C-H健蒸馏+热解脱羧基脱羰基开环脱羟基脱烷基开环2.1 2.1 煤的热分解过程煤的热分解过程 煤热解机理及其动力学研究内容：煤热解机理及其动力学研究内容： 煤在热解过程中的反应种类、反应历程、反应产物、反应速度、反应控制因素以及反应动力学常数（反应速度常数和反应活化能等）。这些研究对认识煤化学、炭化、气化和燃烧很重要，并可提供过程规模放大和反应器设计的依据。 煤热解动力学研究方法：煤热解动力学研究方法： 等温动力学；非等温动力学。 研究主体：研究主体： 胶质体生成动力学；脱气动力学。2.2 2.2

7、煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学2.2.1 2.2.1 煤热解反应模型煤热解反应模型煤热解反应历程2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学单一的不可逆分解反应: 煤半焦+挥发产品连续的分解反应（Van Krevelen）: 煤中间塑性体半焦 + 一次挥发产品 焦炭 + 二次挥发产品两个平行的不可逆分解反应（Kobayashi）: 固体残留物+挥发分 煤 固体残留物+挥发分2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学多个平行连续的分解反应（Reidelbach Summerfield） 半焦+ 一次气体 中间残留物+ 一次气体 煤活化煤 半焦+ 二次气体 中间

8、残留物+ 一次焦油 二次气体 半焦+ 一次气体 2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 克瑞威仑（Krevelen）等人对煤的可塑行为提出“胶质体（metaplast）理论”。该理论假设焦炭的形成可由三个依次相连的反应表示。反应I是解聚反应，该反应生成不稳定的中间相，即所谓胶质体:2.2.2 2.2.2 胶质体反应动力学模型胶质体反应动力学模型 反应II为裂化过程，在该过程中焦油蒸发，非芳香基团脱落、胶质体再固化形成半焦。2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 反应III是二次脱气反应，在该反应中通过释放甲烷或在更高温度下释放氢使半焦密度增加，最后形成炭:

9、式中k1、k2和k3为反应速度常数。 2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 煤成焦过程反应动力学模型的建立：解聚和裂化反应都是一级反应，因此可以假定反应I、II及反应III都是一次反应。这样，焦炭形成的动力学可用以下三个方程式描述：式中t表示时间；P、M、G和R表示反应物P、中间产物M和反应产物G和R的质量。2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 基本假设：析出挥发分速度等于分解速度，不考虑二次反应。 实验方法：直接计量挥发物或利用热天平连续测定被加热煤样的失重变化，得到挥发物析出曲线。2.2.3 2.2.3 脱挥发分脱挥发分反应动力学模型反应动力学模型2

10、.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学式中 k为反应速度常数，v 和 v0为 t 和 t时析出的气体体积。k一般用阿累尼乌斯方程式关联。 上式所描述的热解反应中，预示析出挥发物的数量随时间推进而渐近地增加，一直到t=时达到其最大值。这与经常观察到的在一定反应时间出现挥发产品各个成分的最大产率，尤其是碳氢化合物及焦油的最大产率相矛盾。此外，v0值与热解过程的终温有关。 1 1）单一不可逆分解反应模型）单一不可逆分解反应模型 认为煤颗粒体积内均匀发生的一级不可逆分解反应。挥发分析出速度：)(0vvkdtdv2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学式中 ki表示分解反

11、应 i 的速度常数。在等温条件下积分上式得: 2 2）多个平行的不可逆分解反应模型）多个平行的不可逆分解反应模型 假设煤的热分解是由许多独立的代表了煤分子内不同键的断裂的化学反应所组成。煤分子中化学键强度的差异解释了不同温度范围内发生不同的化学反应。单一的有机质组分的热分解可以描述为一个不可逆的一级反应。起源于煤结构内部特定反应 i 的挥发物释放的速率就可以描述为： )(0,iiiivvkdtdv)exp(exp00,0,RTEtkvvviiiiivi、k0i、Ei 必须通过实验确定，在这种无穷多反应的情况下不可能解析模型。 2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 把上述问题

12、简化为各个反应的差别仅仅在于活化能Ei值不同，而所有反应的koi=k0，及反应次数如此之多，以致于可以假定活化能的变化是一个连续的统计分布函数f(E)（图），这样， f(E)dE就相当于活化能处于E和E+dE之间的一些分解反应所析出的挥发分潜在数量的分数。因此有 dv0 = v0f(E)dE， 01)(dEEf活化能分布曲线2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学 热解到达某一时刻时析出的挥发分总量，可以从各个反应 i 得到的挥发分之和求得。假定函数f（E）是活化能的高斯分布，其平均值为E。和标准偏差为。因此得到： 利用4个参数 v0、E。、 和 k0，就可将煤析出挥发分的实验

13、数据关联起来。 022000002)()exp(exp21dEEEdTRTEkvvvT2.2 2.2 煤的热解机理及动力学煤的热解机理及动力学2.3.1 2.3.1 煤阶煤阶 在相近的热解条件下，煤阶对挥发分析出速度的影响表明它和煤的化学成熟程度有明显的关系。随着碳含量的增加和相应的挥发分的减少，活泼分解趋向于在越来越高的温度下和越来越窄的温度范围内进行，最大失重速率和最后的总失重逐渐减小。 就产物的组成而言，年青煤热解时煤气、焦油和热解水产率高，煤气中CO、CO2和CH4含量高，焦渣不粘结；中等煤阶的烟煤热解时，煤气和焦油产率比较高，热解水较少，粘结性强，可得到高强度的焦炭；高煤阶煤（贫煤以

14、上）热解时，焦油和热解水的产率很低，煤气产率也较低，且无粘结性，焦粉产率高。 煤的岩相组成对煤的热解也有显著影响。 2.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素2.3.2 2.3.2 温度温度 煤热解终温是产品产率和组成的重要影响因素，也是区别炭化或干馏类型的标志。随着温度的升高，使得具有较高活化能的热解反应有可能进行，同时生成了具有较高热稳定性的多环芳烃产物。随热解温度提高，煤总失重率增加。煤热解温度对生成芳香族化合物的影响 2.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素产品分布与性状终温/oC600（低温干馏）800(中温干馏)1000（高温干馏）产品产率产品产率焦，

15、%808275777072焦油，%910673.5煤气，Nm3/t(干煤)120200320产品性状产品性状焦炭着火点，oC450490700机械强度低中高挥发分，% 105 22.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素产品分布与性状终温/oC600（低温干馏）800(中温干馏)1000（高温干馏）焦油相对密度 1中性油6050.53540酚类 2515201.5焦油盐基12122沥青123057游离碳，%135410中性油成分脂肪烃，芳烃脂肪烃，芳烃芳烃煤气H2，%314555CH4，%553825发热量，MJ/m33125192.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程

16、的因素2.3.3 加热速度加热速度 加热速度对煤热解的温度-时间历程有明显的影响。脱挥发物速度呈现最大值时的温度及脱挥发物的最大速度随加热速度增加而增高。 很高的加热速度（高达105C/s）可使脱挥发物的温度范围移动高达400500oC，其主要原因是升温速度大大超过了挥发物能够逃离煤的速率。例如，当升温速度由1oC/s增至105oC/s时，褐煤挥发分脱除10至90完全程度的温度范围由400840oC变为8601700oC。2.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素2.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素 在很高的加热速度下，煤的最终总失重可超过用工业分析方法测得的

17、挥发分。2.3.4 压力和粒度压力和粒度 压力和粒度都是影响挥发分在煤的内部传递的参数，它们都对失重速率和最终失重有影响。这些参数的影响取决于有效气孔率（与煤化程度和煤岩组成有关）和释放出的物质的性质（随温度而变化）。 煤热解所处的压力与失重呈反比关系。其原因是较低的压力减小了挥发物逸出的阻力，因而缩短了它们在煤中的停留时间。例如，将某种高挥发分烟煤以650-750oC/s的升温速度加热至1000oC时，在100 Pa的压力下，失重约为5455；在0.1MPa下约为4748；在9MPa下约为3739。同时，焦油产率由约32降为11（Wt），气体产率由约4升为7（重量）。2.3 2.3 影响煤热

18、解过程的因素影响煤热解过程的因素 煤的粒度的影响表现为，粒度越大，热失重率越低，半焦产率越高，焦油产率越低，H2、CO和CO2的产率越高。例如，某高挥发分烟煤粒度由l mm降为0.05 mm时，大粒子的失重比小粒子的失重大约低34。但具有大量开孔结构的褐煤则测不出这种变化。这表明，当挥发物可以更自由地逸出时，二次反应受到了抑制。 2.3 2.3 影响煤热解过程的因素影响煤热解过程的因素2.4.1 快速热解分类与特征快速热解分类与特征煤热解过程根据加热速度和温度分类：（a）加热速度，oC/s：慢速热解： 1000oC)600oC10001100oC1200oC中温(750oC)短长-适中-2.4

19、 2.4 煤的快速热解煤的快速热解2.4.2 2.4.2 快速热解的物理化学基础快速热解的物理化学基础 煤热分解反应是一系列的平行的和相继的反应的总和，每个反应具有不同的反应速度常数和活化能。假定这些反应可由一系列的一级反应动力学方程式来描述，于是xRTEkdtdx)exp(0)exp(0RTEkk)11(exp2112TTREkk，（T2 T1） 在低温下活化能大的反应进行得较慢，但随着反应温度的升高，其反应速度常数却增加得较快，因此，当温度增高超过某一值时，活化能大的反应的反应速度可以超过活化能小的反应。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 如果煤以恒定速率dTdt = m加热，则xm

20、tTREkdtdx)(exp00连续加热时燃料粒子在不同分解时间内的分解程度 E=5300,k0=2；- E=10600,k0=64 2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 在加热速度不大时，在较低温度时燃料已经有大部分分解了，但在高速加热时，则即使到了500oC燃料还没有发生显著的分解。 由图可见，分解反应活化能对图上的曲线性质有很大的影响，在低速加热时活化能高的反应要在较高的温度下才能达到同样的分解程度。在更高的加热速度下，可以想象，虚线和实线会在较高的温度下相交。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 在以低速将燃料粒子加热至指定的某一温度时，x的值（也就是尚未分解的燃料粒子的量）永

21、远小于高速加热时的x值，这也就是说，当加热速度很高时，燃料热加工的控制过程将是热分解过程。借加热速度的增加，可以使加热过程和热分解过程（包括其分解产物的扩散过程）在时间上，因而也可以在空间上，区分开来。这一点对实践有很重要的意义。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 在低速加热时（低于30-60oC/min），将燃料粒子加热至指定温度所需的供热速度比化学反应（即分解）的速度要慢得多，在尚未达到最终温度时，燃料粒子内已经发生化学反应和分解产物的扩散，而当供热速度很快而超过化学反应的速度时，则显然可以发生这样的情况，即当燃料粒于均匀地被加热到指定温度时，实际上仍未发生初次化学变化，或者变化得很

22、小。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 燃料热加工时的加热速度（加热强度）不仅影响到分解过程的“数量”（分解的相对程度），而且还影响到分解过程的“质量”（这体现在分解产物的组成上），这是因为，当加热速度很高时（如每秒升高数百度以上时），主要进行的将是活化能大的反应。在升温过程中只有很少部分的有机物进行了分解，而主要部分是在最终的指定温度下进行定温分解，这样，改变最终温度和终温下的分解时间就可以人为地调节具有不同的反应速度常数和活化能的分解反应，使之向着我们所希望的方向进行，这一点是在低速加热时做不到的。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解慢速（a）和快速（b）煤热解得到的气体的组成2

23、.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 2.4.3 2.4.3 加氢快速热解加氢快速热解 煤热解分阶段进行：初始阶段首先脱掉羟基，然后是某些氢化芳香结构脱氢、甲基断裂和脂环开裂。热解过程中发生的变化结果是由于裂解时至少生成两个自由基而引发的。这些自由基随既可以通过分子碎片周围的原子重排，或通过与另外的分子相互碰撞而得到稳定。稳定后的结构，视挥发性和温度情况，可以作为挥发产品析出，或者作为半焦的结构碎片残留下来。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解 低煤化度和中等煤化度煤有机结构中含有的氢数量，理论上在热解时足够使碳原子全部转化为挥发产品。但是煤中氢的分布结构决定了它主要是以水的形式（从羟基

24、）和以饱和的和不饱和的轻质烃（CH4、C2H6、C2H4及其它）的形式析出，使得基本芳香结构失去了在解聚过程中必要的氢。这种内部氢的无效利用，可以解释为什么热解过程不可能不形成重质的焦油和半焦。不从外部引入氢，不可能使芳香结构破裂，而且在高温下延长加热时间只能使芳香环进一步脱氢和缩聚。 当热解环境中有足够的氢时，由于自由基稳定化作用使二次反应中断，从而挥发产品产率就增加。因此，如果热解过程的目的是获得高转化率的气体和液体，那么此过程就应该在还原性的，即富含氢的环境中进行。2.4 2.4 煤的快速热解煤的快速热解三三. . 煤的低温干馏煤的低温干馏煤的干馏煤的干馏是在隔绝空气条件下把煤加热至一定

25、温度，使煤转化成气体产物（煤气）、液体产物（焦油、水）和固体产物（半焦或焦炭）的过程。干馏终温低于700oC称低温干馏，高于900oC称高温干馏或炼焦。特点：特点：就原料和产物组成结构而言，干馏过程利用煤分子结构中潜在优势，使富氢部分产物以优质液态和气态能源或化工原料产出，同时产生贫氢的半焦或焦炭。同一煤种和它的半焦相比，半焦含有的污染物少于原煤，因此半焦替代煤燃烧对环境保护有利。与煤气化和液化相比，低温干馏是比较温和和经济的过程，其投资和运行成本都远低于气化和液化。3.1 3.1 煤的干馏煤的干馏低温干馏适用于褐煤、烟煤等可生成较多焦油和煤气的煤种。低温干馏早期主要用于生产煤气和无烟燃料半焦

26、。随着快速热解技术的发展，以液体产品为主要目标的基于快速热解和加氢快速热解的工艺日益受到重视。煤低温干馏煤气煤气，视干馏方式不同而有不同的发热量、化学组成和产率，煤气密度为0.9-1.2kg/m3。低温干馏煤气可以作为燃料气用于燃气气轮机发电或家庭生活。经过调制或转化，也可以作为还原剂用于冶金工业，作为合成气用于化学工业，或者作为含氢气体用于煤化学工业。 3.2 3.2 煤低温干馏产品煤低温干馏产品 干馏的液体产品焦油焦油随过程不同而有宽范围的挥发性和芳化度，以及各种馏分的不同含量，它们是有机化合物的重要来源。低温干馏焦油外观为黑褐色，密度一般小于1.0g/cm3，焦油中含酚类达35%,有机碱

27、1-2%，烷烃2-10%,烯烃3-5%，环烷烃可达10%，芳烃15-25%，中性含氧化合物（酮、酯和杂环化合物）20-25%，中性含氮化合物（主要为五元杂环化合物）2-3%，沥青达10%。低温焦油二次转化和加氢可制得液体燃料（燃料油、动力油）。低温焦油亦可用于炭电极生产或作为粘结剂用于型煤生产。低温焦油液体水（包括带入水和热解水）密度略大于1g/cm3，含有低级醇类、甲酸和其他可溶于水的酸类及酚类，呈酸性或中性，须处理后排放。3.2 3.2 煤低温干馏产品煤低温干馏产品 干馏固体半焦半焦具有比传统焦炭高的气孔率以及高化学活性的特征。半焦的这些性质预示其可在流化床设备中直接燃烧或气化，以获得热量

28、或合成气；半焦比电阻较高，是铁合金生产的优良原料；半焦还可用于成型燃料生产，作为瘦化剂用于炼焦配煤或作为半成品用于矿石烧结。3.2 3.2 煤低温干馏产品煤低温干馏产品 3.3.1 3.3.1 工艺原理的实现工艺原理的实现 煤低温干馏工艺需要解决以下问题： 提供工艺过程需要的热量； 处理固体（煤）的粘结倾向； 气、液（焦油）及固体（焦）三相产品的分离； 各相产品改质成为有用产品； 处理有毒产物和副产品； 有效并且经济地完成任务。 工艺的中心问题是强化热加工过程强度，并使过程朝目标方向进行。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺 煤干馏过程构成：（l）燃料的加热过程一-物理过程；（2）燃料

29、有机质的热分解过程一-化学过程；（3）分解初次产物在固体内部的扩散过程物理过程；（4）初次挥发产物在反应空间中的二次反应过程-化学过程。 过程进行的总的程度，决定于其中从动力学上来说是最慢的一个过程，即所谓控制步骤。在通常的条件下（例如加热速度小于50oC/min时）,控制性的过程是煤粒的加热过程；当提高加热速度超过通常的范围例如达到300oC/s），煤分解速率开始起主导作用。 实现煤快速加热的基本条件是控制煤具有较小的粒度和与此相适应的加热方式。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺 3.3.2 3.3.2 低温干馏典型工艺低温干馏典型工艺 低温干馏的方法和类型：按加热方式有外热式（间

30、接）、内热式（直接）；按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同有气体热载体和固体热载体两种；按煤的运动状态分为固定床、移动床、流化床和气流床等。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺（1 1）连续式外热立式炉）连续式外热立式炉- -考伯斯炉 干馏所需热量由加热炉墙传入。此炉对原料煤要求有一定的粘结性，并具有一定块度（75mm，其中10mm的75%)，以利获得焦块，并使干馏室煤料有一定透气性。原料煤可以是弱粘性煤，虽然热稳定性好的不粘结性煤也可以生产煤气，但所得产品焦炭强度差，碎焦多。煤的挥发分约为2580（d）。 为了强化生产，由干馏室（或称炭化室）下部吹入回炉煤气，冷却赤热焦

31、炭，吹入气流被加热，在上升过程中热量传给冷的煤料、强化传热过程，提高了炉子生产能力。 煤料由上部加入干馏室，干馏所需热量主要由炉墙传入。火道加热用燃料为发生炉煤气或回炉的干馏气。干馏室下部焦炭被吹入的冷气流冷至150200，落入焦槽并喷水冷却后排出。 国内曾用考伯斯炉来生产城市煤气。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺 考伯斯炉考伯斯炉1.干馏室；2.上部蓄热室；3.下部蓄热室；4.煤槽；5.焦槽；6.加热煤气管 3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺（2 2）连续式内热立式炉）连续式内热立式炉 又称气流内热式炉，典型炉型为德国开发的鲁奇（Lurgi）低温干馏炉。适用于年轻非粘结

32、性块煤（20-80mm），粉状褐煤和烟煤需预先压块。煤在炉中不断下行，热气流逆向通入进行加热。煤在炉内移动过程分成三段：干燥段、干馏段和焦炭冷却段，故又名三段炉。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺在上段循环热气流把煤干燥并预热到150；在中段，即干馏段，热气流把煤加热到500850；在下段，焦炭被冷循环气流冷却到100150后排出。排焦机构控制炉子生产能力。上部循环气流温度保持在280。循环气和干馏煤气混合物由干馏段引出，其中液态产物在后续冷凝冷却系统分出。大部分净化煤气送到干燥段和干馏段燃烧炉，有一部分直接送入焦炭冷却段。剩余煤气外送，可以作为加热用燃料。冷凝冷却系统包括初冷器、焦

33、油分离槽、终冷器以及苯洗塔。一台处理褐煤型煤300500t/d的鲁奇三段炉，可得型焦150250t/d；焦油1016t/d；剩余煤气180220m3t煤。3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺Lurgi低温干馏炉示意图低温干馏炉示意图1干燥段；2干馏段；3连通管；4干燥段炉排；5引风道；6集气室；7挡板；8风机；9通风道；10混合室；11干燥段燃烧室；12燃烧器；13干馏段炉排；14半焦槽；15引风道；16通风道；17风机；18混合室；19加热煤气道；20干馏煤气集气室3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺（2 2）连续式内热立式炉）连续式内热立式炉- -流程流程 1煤槽；2干馏炉

34、；3预热段；4干馏段；5冷却段；6燃烧器7前冷器；8电扑焦油器；9冷却器；10分离器3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺（3 3）固体热载体干馏法）固体热载体干馏法 外热式干馏装置传热慢，生产能力小。气流内热式的燃烧废气稀释了干馏的气态产物，且只能处理块状煤。采用固体热载体进行煤干馏，加热速率快，单元设备生产能力大，干馏煤气未干馏煤气未被稀释、热值高被稀释、热值高，焦油产率高焦油产率高，适合粉煤干馏适合粉煤干馏。 典型工艺有以瓷球作为热载体的美国Toscoal法，以热半焦为热载体的前苏联ETCh工艺和德国鲁奇一鲁尔煤气工艺（Lurgi-Ruhrgas，LR）。3.3 3.3 煤低温干馏

35、工艺煤低温干馏工艺以瓷球作为热载体的美国Toscoal法3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺鲁奇一鲁尔煤气工艺流程图鲁奇一鲁尔煤气工艺流程图1干燥管；2锤式粉碎机；3，旋风分离器；4干燥管风机；5.电除尘器；6沉降分离室；7混合器；8炭化室；9气流加热管；10空气预热器；11鼓风机；12炭化室旋风分离器；13三级气体净化冷却器；14旋风分离器；15煤气风机；16分离器3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺大工新法干馏工艺流程图大工新法干馏工艺流程图3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺 实验用褐煤样实验用褐煤样：大雁（GDY）、满洲里（GMZ）、黄县（GLC）和先锋（GYX

36、），低灰，水分含量较高。 3.3 3.3 煤低温干馏工艺煤低温干馏工艺实验方法和条件：实验方法和条件： 原料褐煤从煤槽到混合器与热载体半焦相混合，由于混合强化和煤粒子较细均匀分散，因此煤与半焦之间换热迅速，加热速率很快，从而发生快速热解。煤焦混合物由混合器去反应槽，在此完成干馏反应并析出挥发产物。半焦从反应槽去提升管下部，与空气部分燃烧或由热的烟气加热并流化提升，热半焦回到集合槽再去混合器，完成循环利用。 干馏挥发产物从反应槽导出后，经过滤除尘器，冷却冷凝出焦油和冷凝液。煤气经过干燥脱去水分，在-30 oC左右条件下冷冻，回收煤气中轻质油。煤气由抽气机输送。 煤样粒度为05mm，经过干燥，含水小于10%。实验加料量约5kg/