煤炭焦化的发展进程
16页1、煤炭焦化的发展进程摘要:炼焦化学工业是煤炭化学工业的一个重要部分,煤炭主要加工方法是高温炼焦 (950-1050摄氏度)、中温炼焦、低温炼焦等三种方法。冶金行业一般采用高温炼焦来获 得焦炭和回收化学产品。产品焦炭可作高炉冶炼的燃料,也可用于铸造、有色金属冶炼、制 造水煤气;可用于制造生产合成氨的发生炉煤气,也可用来制造电石,以获得有机合成工业 的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等 产品,并获得净焦炉煤气、煤焦油、粗苯精制加工和深度加工后,可以制取苯、甲苯、二甲 苯、二硫化碳等,这些产品广泛用与化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。净焦 炉煤气可供民用和作为工业燃料。煤气中的氨可用来制造硫酸铵、浓氨水、无水氨等。炼焦 化学工业的产品已达数百种,我国炼焦化学工业已能从焦炉煤气、焦油和粗苯中制取一百多 种化学产品,这对我国的国民经济发展具有十分重要的意义。关键字:煤炭、焦化、环保、发展、产品煤是地球早期储存的太阳能,是宝贵的有机碳资源。目前全球探明的煤炭可采储量约 1.4万to 20世纪90年代以来,世界煤炭年产量一直徘徊于44亿t48亿t之
2、间,在世界 一次能源生产和消费总量中占 30 %左右。煤炭是世界经济发展的重要支柱之一,燃煤电站 提供世界电力的45%50%。据统计,当前煤炭衍生物可生产2.5万种工业产品,除电力外, 钢铁、化工和建材等都离不开煤炭的支持。煤炭生产是世界各主要产煤国家就业和社会稳定 的重要保障。我国煤炭资源十分丰富,为我国煤化工发展提供了资源保证。由于煤化工是一种技术含 量高,技术开发周期长,高投入的产业,所以我国煤化工比发达国家落后,产业没有形成规 模,局限于传统行业内的单一产品。例如煤的碳化仅限于炼焦与化产回收,煤的气化主要用 于化肥行业生产化肥。虽然70年代末引进了德国鲁奇气化80年代末引进了德士古水煤浆气 化, 90 年代末引进壳牌公司干粉煤气化生产合成氨未改变我国化肥行业仍主要采用上世纪 40年代常压固定床间歇气化生产合成氨的格局。煤制甲醇大都与合成氨联产,采用技术落 后的高压法:先进的低压法生产甲醇最大仅有上海的三联供一个厂,规模是年产20万吨,其 它规模均在 10 万吨/年左右。成焦机理研究的分类迄今为止有关成焦机理的研究结果大致可归纳为三类:第一类是基于烟煤的大分子结构 及其在热解过程
3、中由于胶质状塑性体的形成使固体煤粒粘结的塑性成焦原理,根据这个原 理,不同烟煤由于胶质体的性质和数量的不同,导致粘结的强弱,并由于气体析出数量和速 度的差异得到不同质量的焦炭。第二类是基于表面结合成焦原理,由于煤的岩相组成的差异, 决定了煤粒有活性与非活性之分,并且由于煤粒之间的粘结是在其接触表面上进行的,以活 性组分为主的煤粒,相互间的粘结呈流动结合型,固化后不再存在粒子的原形;而以非活性 组分为主的煤粒间的粘结呈接触结合型,固化后保留粒子的轮廓,从而决定最后形成的焦炭 质量。第三类即60 年代以来发展起来的中间相成焦机理,这是一种相对较新的理论。中间相成焦机理的形成与发展煤在受热炭化时,煤中小分子物首先脱离非共价键的束缚而逸出,与随后共价键裂解产 生的其它小分子物一起组成塑性流动相,裂解后产生的大分子自由基发生缩合反应,形成缩 合稠环芳烃,分子量可达1500 左右,在各向同性的液相体系中形成新相圆球状的可塑性 物质,这就是所谓的中间相小球体(mesophasesphere),初生的小球体仅百分之几微米,当 长大到零点几微米时,用光学显微镜就可以分辨出来。小球体的结构模型最初是由 T
4、avlorv1 提出,后来 Brooks 和 Taylor81 用电子衍射技术进行证实。小球体由大致平行 的分子层片堆集而成,存在着一条极轴,各层分子层片在其中心处与极轴垂直,所有的层片 中,实际上仅有包含着“赤道”的最大的层片是完全平面的,其它层片在从中心伸向边缘时 发生弯曲,成为曲面,越往两极,弯曲的越厉害,以达到层片在边缘处与小球体表面正交。对于中间相的发展过程,以沥青和芳烃化合物为原料的研究较多,一般规律是:a)裂解, 原料分子因加热而发生热分解;b)缩聚,分解产物再次缩聚成大的平面稠环大分子;c)成球, 稠环大分子在流动相中因扩散而相互平行堆砌,形成初生小球体;d)长大,小球体作为新相 不断地吸附周围的流动相而发生体积的扩大;e)接触,新球不断涌现,原来的小球不断地长 大,使流动相中小球体的浓度增加,球间的距离缩小,直到球与球相接触:0 融并,相邻的 相互接触的两个小球合并在一起,成为一个复球;g)重排,融并后的复球内部分子不断重排 而规则化;h)聚集,很多复球与单球结合在一起,成为中间相体;i)增粘,中间相体进一步吸 收周围的流动相而长大,基质消耗殆尽,系统的粘度迅速增加j
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