1、煤的干餾熱解氣化1.十餾以往都是人們利用煤炭資源時都是采用的直接燃 燒方式來獲取所需的熱能量，這種方式獲取的可利用 能量少，而且還污染環境，因此再次基礎上人們對煤 進行干餾獲取它的產物再利用，不僅可以充分利用其 中的熱能量，更加比之前環保。1.1煤十餾的定義煤干餾是指煤是指煤在隔絕空氣條件下加熱，使煤中的有機 物受熱逐漸分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等 產物的過程。按加熱終溫的不同,可分為三種：9001100C為高 溫干餾，即焦化；700-900C中溫干餾；500600C為低溫干 餾（見煤低溫干餾）。1.2煤干餾的過程1煤干餾過程主要經歷如下變化；當煤料的溫度高于100度 時，煤

2、中水分蒸發出來；溫度升高到200度以上時，煤中結合水 釋放出來；高達350度以上時，粘結性煤開始軟化，并進一步形 成粘稠的膠質體（泥煤、褐煤等不發生此現象）；至400500度 大部分煤氣和焦油都析出，稱一次分解產物，在450550度，熱 分解繼續進行，殘留物之間變稠并固化形成半焦；高于550度， 半焦繼續分解，析出體積縮小變硬形成多孔焦炭。當干餾在室式 干餾爐內進行時，一次熱分解產物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸，發生二次熱分解，形成二次熱分解產物（焦爐煤氣和其他煉焦化學產品）。1.3煤干餾的產物、產率及分類1煤干餾的產物是煤炭、煤焦油和煤氣。煤干餾產物的產率 和組成取決于原料煤質、爐結構和加工條

3、件（主要是溫度和時 間）。隨著干餾終溫的不同，煤干餾產品也不同。低溫干 餾固 體產物為結構疏松的黑色半焦，煤氣產率低，焦油產率高；高 溫干餾固體產物則為結構致 密的銀灰色焦炭，煤氣產率高而焦 油產率低。中 溫干餾產物的收率，則介于低溫干餾和高溫干 餾 之間。按加熱終溫的不同,可分為三種：9001100C為高溫干 餾，即焦化；700900C為中溫 干餾；500600C為低溫干餾。 1.4煤干餾的應用1低溫干餾主要用褐煤和部分年輕煙煤，也可用泥炭。低溫干 餾煤焦油比高溫焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一。 高溫干餾主要用煙煤，因此干餾使煤粉和劣質煤得到了合理利 用，創造了可貴的經濟效益。高溫

4、干餾主要 用于生產冶金焦炭， 所得的焦油為芳烴、雜環化合物的混合物，是工業上獲得芳烴的 重要來源。工業上應用最廣、產品最多的是高溫干餾。工業上煉 焦的原理是將煤粉放在隔絕空氣的煉焦爐中加熱，煤粉分解得到 焦炭、煤焦油、焦爐氣、粗氨水、和粗苯等。這些產物可用于生 產化肥、塑料、合成橡膠、合成纖維、炸藥、染料、醫藥等。焦 炭主要用于冶金工業，其中又以煉鐵為主，它在生鐵成本中約占1/3 1/2,焦炭還可應用于化工生產，例如，以焦炭與水蒸汽 和空氣作用制成半水煤氣，制造合成氨，還可與石灰石高溫反應 制取電石，少量焦炭以瀝青配合制造碳精電極等。焦油約占焦化 產品的4%左右（低溫干餾得6 12%）是黑色粘

5、稠的油狀流 體，成分十分復雜，目前已驗明的約500多種，其中有苯、酚、 萘、蒽、菲等含芳香環的化合物和毗啶、喹啉、噻吩等含雜環的 化合物，它們是醫藥、農藥、染料、炸藥、助劑、合成材料等工 業的重要料。焦爐氣約占焦化產品的20%，其中的H2、CH4、 CO等可燃氣體熱值高，燃燒方便，多用作冶金工業燃料或城市 煤氣，與直接燃煤相比，環境效益極高。H2、CH4、C2H4等還 可用于合成氨、甲醇、塑料合成纖維等。1.5煤干餾技術及發展趨勢1.5.1低溫干餾技術現狀2煤的干餾技術除了按干餾溫度分類以外，還有其他多種分類方 法：按照氣氛可分為惰性氣氛熱解（不加催化劑），加氫熱解和 催化加氫熱解；按加熱速度

6、可分為慢速熱解。中速熱解。快速熱 解和閃裂解；按加熱方式可分為外熱式。內熱式和內外并熱式熱 解；按熱載體的類型可分為固體熱載體。氣體熱載體和氣一固熱 載體熱解；按固體物料的運行狀 態可分為固定床。流化床和氣 流床;按反應器操作壓力可分為常壓和加壓等煤熱解工藝的選擇 取決于對產品的要求，并綜合考慮煤質特點。工藝控制水平及最 終的經濟效益等。到目前為止，國內外研 究開發出多種各具特 色的煤干餾技術，有的處于試驗室研究階段，有的進入中試階 段，也有的達到了工業化階段。1.5.2國內外主要煤低溫干餾技術（1）外熱式爐（2）內熱式爐（3）固體熱載體低溫干餾技術Toscoal工藝，前蘇聯粉煤快速熱解工藝，

7、魯奇魯爾煤氣工藝。1.5.3新型干餾技術發展 煤炭的微波干餾技術 其具有加熱速度快，熱能量利用率高，以及更加環保安全。2.煤的熱解煤的熱解是指煤從固相變成氣、固、液三相產物的過程。通過加 熱催化劑與煤進行熱反應，使煤熱解生成我們所需的產物，更好 的加強了煤的利用已經清潔能源的生成。2.1熱解的定義氣化過程是煤炭的一個熱化學加工過程。它是以煤或煤焦為 原料，以氧氣（空氣、富氧或工業純氧）、水蒸氣作為氣化劑， 在高溫高壓下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為可 燃性氣體的工藝過程。氣化時所得的可燃氣體成為煤氣，對于做 化工原料用的煤氣一般稱為合成氣（合成氣除了以煤炭為原料 外，還可以采用天然氣

8、、重質石油組分等為原料），進行氣化的 設備稱為煤氣發生爐或氣化爐。煤炭氣化包含一系列物理、化學變化。一般包括干燥、燃燒、熱 解和氣化四個階段。干燥屬于物理變化，隨著溫度的升高，煤中 的水分受熱蒸發。其他屬于化學變化，燃燒也可以認為是氣化的 一部分。煤在氣化爐中干燥以后，隨著溫度的進一步升高，煤分 子發生熱分解反應，生成大量揮發性物質（包括干餾煤氣、焦油 和熱解水等），同時煤粘結成半焦。煤熱解后形成的半焦在更高 的溫度下與通入氣化爐的氣化劑發生化學反應，生成以一氧化 碳、氫氣、甲烷及二氧化碳、氮氣、硫化氫、水等為主要成分的 氣態產物，即粗煤氣。氣化反應包括很多的化學反應，主要是碳、 水、氧、氫、

9、一氧化碳、二氧化碳相互間的反應，其中碳與氧的 反應又稱燃燒反應，提供氣化過程的熱量。主要反應有：1、水蒸氣轉化反應C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤氣變換反應CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反應C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、完全氧化（燃燒）反應C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反應CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard 反應C+CO2=2CO-172KJ/mol 2.2熱解的研究一般認為煤的熱解過程是一個自由基過程。煤的熱解反應始于 鍵的斷裂，因此熱解反應需要的最小能量必須大于C C鍵 能，熱解反應首

10、先從這些橋鍵裂解成自由基碎片開始。煤在 300 C熱解時有自由基形成，隨溫度升高自由基濃度大大增力口。 煤熱解中自由基機理與低級烴熱解機理類似，均按照自由基鏈 式機理進行。Penninger 3對類似煤結構的四氫萘、四氫菲、二 氫菲和蒽的裂解和加氫裂解研究表明，經過自由基途徑裂解 的 速度比鍵裂解開環的速度快得多，因此縮聚芳烴的裂解過程 是:（1）氫（自由基）進攻最外層芳環;（2）環烴鍵連續打開;（3） 側鏈裂解。Suuberg 4指出：煤熱解自由基過程從弱鍵斷裂引 發。煤的熱解大體上包括以下反應：產生自由基的結構2自由 基（1）自由基+結構敏感物中間產物（2）中間產物產物 +自由基（3） 2

11、自由基穩定產物（4）許多研究者研究煤以恒 定速率加熱時，揮發物組分逸出的順序依次為:化學結合水、 CO2、CO、高級烴、低級烴和氫。2.3熱解分類（1）加氫熱解（2）催化熱解（3）甲烷活化熱解（4）焦爐煤氣共熱解煤的氣化隨著我國經濟高速發展，國民生產對能源的需求大大提高，而我 國的煤炭資源緊缺，每年從國外進口大量的煤炭，但是還是解決 不了日益增多的煤炭需求。因此要大力發展煤氣化充分利用煤炭 資源，從根源上解決這一問題。3.1煤炭氣化的定義煤炭氣化是指煤在特定的設備內，在一定溫度 及壓力下 使煤中有機物質與氣化劑（如蒸汽/空氣或 氧氣等）發生一系列化 學反應，將固體煤轉化為含有CO、H2、CH4

12、等可燃氣體的過程。 煤炭氣化時，必須具備三個條件，即：氣化爐、氣化劑、供給熱 量，三者缺一不可。不同的氣化工藝對原料的性質要求不同， 因此在選擇煤氣化工藝時，考慮氣化用煤的特性及其影響極為重 要。氣化用煤的性質主要包括煤的反應性、粘結性、結渣性、熱 穩定性、機械強度、粒度組成以及水分、灰分和硫分含量等。3.2煤氣化技術發展現狀4（1） 固定床氣化技術以魯奇（Lurgi）為代表的加壓每塊氣 化技術。（2）流化床氣化技術 以恩德爐、灰熔聚為代表的氣化技術。（3）氣流床氣化技術 以國外主要是美國GE公司水煤漿技術、 荷蘭殼牌（Shell）粉煤技術和德國未來能源公司的GSP技術， 國內主要有四噴嘴對置

13、式水 煤漿氣化爐、四噴嘴干煤粉加壓氣 化爐、多元料漿氣化技術（MCSG）、二段干煤粉加壓氣化爐和 HTL航天爐等。3.3煤氣化存在問題和發展前景灰渣粘溫特性差帶來的排渣困難和堵塞問題、氣化爐氧耗增 大，熔渣失去對水冷壁的保護，導致氣化爐和其它相關設備的腐 蝕加重，此外就是干煤粉氣化飛灰帶出量多，易造成合成氣冷卻 器發生玷污和沉積和堵塞陶瓷過濾器，灰含量較高，反性差的煤 會導致飛灰含碳量增高，飛灰循環系統和磨粉系統負荷加大。雖 然此項技術目前不能在工業中推廣使用，但是以其高壓氣化壓、 超高溫度、煤種不受限制等優勢是煤氣化技術發展的趨勢和方向 之一。目前，國內各大煤氣化企業都在研究新型潔凈煤氣化技術， 這些煤氣化技術的發展特點有以下共性：常壓向中高壓發展；溫 度向超高溫發展；煤種不受限制；更加潔凈節能等。三者之間的區別與聯系三者都是通過加熱使煤炭生成其他產物，成為更加清潔，能 源利用率高的能源，或生成所需要的產品。而不同的事干餾是隔絕空氣單一加熱，而熱