9化工工艺学-第九章-煤的化学加工教案.pptVIP

(2) 焦炭裂纹的形成 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 煤在炉内结焦是一层一层(宏观煤层)进行的，各层收缩速度不一样。另外温度分布不均匀也使层间收缩不同。由于收缩速度不同，在相应各层之间产生了内应力，使焦炭形成裂纹。裂纹导致块状焦炭。各种煤的半焦收缩度与温度的关系如右图。 气煤(挥发分多的煤)半焦在刚形成半焦时就达到最大收缩度，加热到1000℃收缩度也最大。气煤焦炭裂纹最多、最宽、最深，焦块细长易碎。 易解分 裂解分 (3) 焦炭气孔的形成 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 肥煤半焦在500℃左右收缩度最大且半焦层较厚。裂纹情况稍次于气煤。以下是焦煤半焦和瘦煤半焦。随挥发分减少收缩度减小，裂纹减少。 气孔率：在成焦过程中，液相胶质固化时在中间留下许多气孔。气孔体积占总体积的百分比称为气孔率。 一般焦炭的气孔率约为35~55%，气孔太多、气孔壁太薄，焦炭强度越差。 结焦性：即在工业条件下粉碎煤形成焦炭的性能，结焦性包括保证结焦过程顺利进行的所有性质，粘结性是其中之一。结焦性好的煤，粘结性一定好，但粘结性好的煤结焦性不一定好。 (4) 焦炉煤料中热流动态 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 焦炉炭化室炉墙温度在装煤前达1100℃，装煤后温度下降。随着炼焦时间延长，炉内发生部分放热反应，温度又升高。焦炭形成后出焦时又恢复到装煤前的温度。煤在炉内不同部位温度变化规律不同。这是因为热量是从外向内逐渐传向煤的。温度分布情况如右图所示。 从图中曲线5看出，在加煤后8h才从100℃升高；从曲线4看出，100℃下的停留时间有4h。 焦化炉内煤层等温线 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 将温度与炉内煤与炉壁距离作图可得下图。由图可见不同部位的胶质厚度不同。 (5) 炭化室内成焦特征 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 由于是从外向内供热，同一时间不同部位的煤温度不同。其分布情况如右图所示。 炭化室内成焦特征 装煤后3小时靠近炉壁的煤已形成焦炭，而中心部位的煤还是湿煤。所以炭化室内各部位的煤同时进行不同成焦阶段。 装煤后8 小时内五种煤层同时并存。但之后，湿煤层、干煤层、胶质层、半焦层依次消失。 炉内中心两侧两个胶质层逐渐向中心移动，在中心汇合时出现最大膨胀压力，这个时间约为加料后11小时。操作中要特别注意。 半焦相邻层温度分布不一，收缩度不一，收缩应力使产生裂纹。加热速度快，收缩应力大，裂纹网多，焦炭碎。靠近炉壁处加热速度最快，收缩应力大，此处焦炭最碎。 成熟的焦饼中心处有一条缝。这是由于两面加热，胶质层在中心汇合所致。 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 (6) 焦炉内物料平衡 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 物料平衡与采用煤种及煤组成有关。一般有不同的经验公式计算。 大概规律：煤中的N有12~16%生成氨；S有23~24％生成硫化氢；O有55％生成水。 干煤的全焦产率约为65~75％。全焦中冶金焦( 块径＞25mm)约94~96%，中块焦( 块径10~25mm)约1.5~3.5%，粉焦( 块径＜10mm) 2.0~4.5% 每吨干煤产煤气300~420m3，焦油3~5%，180℃前粗苯产率为1~1.3%，氨产率0.2~0.3%。 9.4.3 配煤及焦炭质量 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 多数焦化厂都采用多种煤配合炼焦。因此评价炼焦用煤重点在于每种煤在配合炼焦过程中的作用。 (1) 配煤要求：配合煤的干燥无灰基挥发分为28~32%，胶质层厚度约16~20mm。配煤方法还没有从理论上完全解决。一般必须通过半工业试验和工业性炼焦试验来确定最佳方案。挥发分和粘结性有重要影响。高挥发分弱粘结性煤成焦气孔大，气孔壁薄，易脆成粉末；强粘结性煤形成的焦炭气孔均匀致密呈网状或纤维状结构，较坚固。 (2) 配煤原则：以强粘结性煤为核心，辅以补强材料，适当加弱粘结性煤、不粘煤及其它粘结剂组成。配煤的实质是提高煤料的粘结性，控制裂纹度，保证焦炭质量，扩大炼焦用煤来源。 日本配煤以强粘结性和纤维状组分强度为指标，体现在具体测试指标为最大流动度和平均反射率。 (3) 焦炭质量 《化工工艺学》第9章 煤的化学加工 焦炭化学成分要求如下表。 要求水分控制在2~6%之内，成熟焦炭的挥发份为1%左右，挥发份高于1.5%为生焦，另外还要控制碱性成分。机械强度