煤化工工艺学论文

煤化工工艺学论文 资源、环境和人口是当前困扰人类社会发展的三大问题，这三大问题与能源都有密切的关系。迄今为止，我国能源一直是以煤为主的多元化结构。煤化学工业是以煤为原料，进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。这里我们对煤化工工艺学里的煤的低温干流坐详细的论述。一、煤的低温干馏概念煤的低温干馏是除了煤的直接液化和间接液化意外，由煤制取清洁燃料的又一最为可行的技术路线。通过煤的低温干馏不仅可以获得洁净的液体和气体燃料，而且可以得到清洁的固体燃料及固体或液体化学品，同时从根本上实现了煤的分级和梯级深加工和利用，是发展循环经济和低碳经济的最佳技术途径之一。二、焦化工业历史与革新随着焦化工业的快速发展，中国也成为世界焦炭生产、消费及贸易大国。中国第一座机械化焦炉建于20世纪20年代，自50年代开始，自主设计，建设的焦炉成为产业发展的主流。陕北兰炭产业的起源可追述到上世纪八十年代中期，神府东胜煤矿开始建设，由于运输困难，煤炭加工利用的水平较低，为了提高煤的附加值，当地老百姓发明了堆烧生产兰炭的方法。由于生产工艺简单，投资小，产品应用领域广、价值高，因此，土法兰炭厂在本地得到了迅猛发展。三、煤的干馏过程与干馏产物的应用1、煤的干馏过程干馏是指煤或油页岩等固体燃料在隔绝空气条件下进行加热分解成气、液、固三相产物的过程。按照干馏终温的不同，煤的干馏一般分为以下三类:1)低温干馏干馏温度：500-700℃2）中温干馏干馏温度：700-900℃3）高温干馏干馏温度：1000℃当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物。2、煤干馏产物煤干馏的产物主要是煤炭、煤焦油和煤气。煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。3、干馏产物的利用1）煤气的利用煤气可作为工业燃料气用于冶金、建筑行业等的加热炉，供燃气汽轮机发电、焦炉、干馏炉等用；还可作居民燃气用。2）焦油的利用煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，目前提取的主要产品有：（1）萘用来制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料。油漆及医药等用。（2）酚及其同系物生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等。（3）蒽制蒽醌燃料、合成揉剂及油漆。（4）菲是蒽的同分异构体，含量仅次于萘，有不少用途，由于产量大，还待进一步开发利用。（5）咔唑是染料、塑料、农药的重要原料。（6）沥青是焦油蒸馏残液，为多种多环高分子化合物的混合物。用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。四.干馏炉安全注意事项1.开工安全（1）备煤安全。备煤包括原料煤的装卸、贮存、输送、配煤、粉碎等工序。备煤车间运煤车辆多，装卸设备多，运输皮带多，事故多为机械伤害事故。机械伤害主要包括以下几个方面。①碰撞伤害：机械零部件迅速运动使在运动途中的人受到伤害。②夹挤伤害：机械零部件的运动可以形成夹挤点或缝，如手臂被两辊之间的辊隙夹挤，截获过往运动的衣服而被夹挤等。③接触伤害：机械零部件由于其锋利、有磨蚀性、热、冷、带电等，而使与其接触的人受到伤害，这可以是运动的也可以是静止的机械口。④缠结伤害：运动的机械零部件可以卷人头发、环状饰品、手套、衣服等而引起缠结伤害。⑤抛射伤害：机械零部件或物料被运转的机械抛射出而造成伤害。另外，煤是可燃性固体燃料，易发生自燃，且在处理中易于产生煤尘，煤尘在一定条件下还能爆炸。贮存煤的防火要求如下：①煤堆不宜过高过大，煤堆贮存高度可按表2.1执行。表2.1煤堆贮存高度要求煤的种类贮存期限/月 煤堆高度/m 煤堆宽度/m 煤堆长度 褐煤 1.5 1.5~2 <20 不限烟煤 3 2~2.5 <20 不限瘦烟煤 6 2.5<20 不限无烟煤 6 不限 不限 不限②较大的煤仓中，煤块与煤粉应分别堆放。③经常检查煤堆温度，自燃一般发生在离底部1/3堆高处，测量温度时应在此部位进行。如发现煤堆温度超过65℃，应立即进行冷却处理。④室内贮煤最好用非燃烧材料建造的库房，室内通风要良好，煤堆高度离房顶不得少于1.5米。⑤为使煤堆着火之初能及时扑灭，煤仓应有专用的消防水桶，铁铲，干沙等灭火工具。（2）电气安全。为了有效地防止电气安全事故，除了在思想上提高对安全用电的认识，还必须依靠一些完善的技术措施，通常可采用绝缘、屏护、安全间距、保护接地或接零、漏电保护等技术或措施。（3）检修安全。化工装置和设备检修可分为计划检修和非计划检修。计划检修是指企业根据设备管理、使用的经验以及设备状况，制定设备检修计划，对设备进行有组织、有准备、有安排的检修。计划检修可分为大修、中修、小修。非计划检修是指因突发性的故障或事故而造成设备或装置临时性停车进行的检修。为了给检修特别是动火安全创造条件，制定周密的检修方案特别是安全准备措施，并付诸实施是十分必要的，以下是检修动火前的一些准备措施。1）隔绝措施。包括有效地切断煤气、氨气等来源，采用插盲板、关闸阀加水封的方法进行可靠隔离，要注意单靠一般闸阀隔断气源是不可靠的。2）放空措施。将所要检修的槽、罐、管道全部彻底放空排净。为确保置换彻底，放散时间要充分，要创造设施内煤气的流动条件，增大煤气与空气的接触面。3）置换措施。在插堵盲板切断各种可燃物来源并放空后，对各容器设备通入蒸汽、氮气或烟气进行置换和清扫。同时打开炉、管的顶部放散管排气，并随时排出残渣和冷凝液，清扫置换时间一般在48h左右，并进行测定，确认清扫合格。4）注水措施。由于可燃物与空气混合是动火作业最危险的因素，凡要动火并可灌水的设备容器都可采取注满水的办法，不仅杜绝可燃物与空气混合的条件，而且将油渣封在水底，还起着直接冷却降温的作用。为动火安全提供了可靠条件。5）可燃物清除措施。检修动火周围有油垢、油渣等可燃物应尽量清除，没有条件清除的铺上沙子覆盖。槽罐底部清出的油青,要及时运出，减少着火的危险性。6）降温措施。检修操作温度等于或高于物料自燃点的密闭设备，不得在停止生产后立即打开大盖或人孔盖；用蒸汽清扫可能积存有硫化物的塔器后，必须冷却到常温方可开启。7）停机措施。转动设备的清扫、加油、检修和内部检查，均必须停止设备运转，切断电源并挂上检修牌，方可进行。（4）防火防爆安全。由于易然易爆物质只有与空气混合达到适当比例时，才能形成爆炸性的物质。因此，防火防爆技术措施就是防止这种条件的形成。1）杜绝火源的具体措施。杜绝火源是防止火灾爆炸的基本措施之一，而火源是多种多样的，因而具体措施也复杂繁多。从理论和实践上看，需要杜绝的火源有以下二类：①化学火源的预防为防明火应禁止吸烟，动火、生火炉。②物理火源的预防防止机器轴承摩擦发热起火，防止工具敲击摩擦起火，采用铜、铝合金等不产生火花的工具，禁止穿着带钉鞋、靴进人禁火区。2)消除导致火灾爆炸的物质条件。杜绝漏油、漏液、漏气，消火跑、冒、滴、漏，保持设备密闭性，是防止形成爆炸性混合物的有效措施。采取通风排气是防止爆炸性混合气体在车间或容器内积聚形成的一项有效措施。以上内容简单总结了煤的低温干馏的一些基础常识及干馏煤的工艺流程和生产中应注意的安全事项。中国低阶煤储量较大，约占全部煤的42%以上，其中褐煤约占14%。这些低阶煤多产于华北地区，是低温干馏的优良原料。目前这些煤的90%用于直接燃烧，且多为低阶煤。由于低阶煤含有较多的挥发分，进行低温干馏时可以回收相当数量的焦油和煤气，与煤气化或者液化相比，利用了没分子结构中含氢的