学习情境二任务一室式结焦过程的原理炼焦工艺87课件.pptx

《炼焦工艺》授课教师：郑焱学习情境二任务一室式结焦过程的原理

2任务二室式结焦过程的原理单元一煤的结构及煤的热解过程单元二煤的黏结和成焦机理单元三炭化室内的结焦过程单元四炼焦过程的化学产品

3单元一煤的结构及煤的热解过程一、煤的分子结构目前煤结构的研究方法大致可归纳为三类：(1)物理研究法如红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、显微分光光度法扫描电镜；(2)物理化学方法如溶剂抽提和吸附性能研究等；(3)化学研究方法如氧化、加氢、卤化、水解、热解和官能团分析等方法。

41．煤的基本结构单元煤是以有机体为主，并具有不同的分子量，不同化学结构的一组“相似化合物”的混合物。煤是许许多多的基本结构单元组合而成的大分子结构。基本结构单元包括规则部分和不规则部分，规则部分为结构单元的核心部分，由几个或十几个苯环、脂环、氧化芳香环及杂环（含氮、氧、硫）组成；在苯核的周围连接着各种含氧基团和烷基侧链，属于基本结构的不规则部分。

5图2-1不同煤的结构单元(或部分)模

62．煤基本结构单元的边缘基团主要有含氧官能团和烷基侧链，还有少量的氮和硫的官能团以及桥键。煤中含氧官能团随煤的变质程度加深而减少。煤中的氧相当一部分是以非活性状态（即比较不易起化学反应和不易热分解的那部分氧）存在，主要是醚键和杂环中的氧，它们整个存在于成煤过程中。

73．煤的结构参数（1）芳碳率指煤的基本结构单元中，属于芳香族结构的碳原子数与总的碳原子数之比。（2）芳氢率是煤的基本结构单元中，属于芳香族结构的氢原子数与总的氢原子数之比。（3）芳环率是煤的基本结构单元中，芳香环数与总环数之比。（4）环缩合度指数

8二、煤的热解过程1．煤的热解过程煤的热解是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同温度下发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。煤的热解也称为煤的干馏或热分解。按热解最终温度的不同可分为：高温干馏（950～1050℃），中温干馏（700～800℃）和低温干馏（500～600℃）。

9图2-2有黏结性烟煤的热解过程

10有黏结性的烟煤热解过程大致可分为三个阶段：（1）第一阶段（室温～300℃）干燥、脱吸①120℃前，脱水干燥；②120～200℃，脱吸过程；③近300℃时，褐煤开始分解，生成CO2、CO、H2S，同时放出热解水及微量焦油。而烟煤和无烟煤此时变化不大。

11（2）第二阶段（300~550℃或600℃）煤热分解、解聚为主，形成胶质体并固化而形成半焦。①300～450℃，剧烈分解，解聚，析出大量的焦油和气体。②450～550℃（或600℃）时，胶质体分解、缩聚、固化成半焦。

122．煤的差热分析基本原理是：将试样和参比物（用与试样热特性相似的，在实验温度范围内，不发生相变化和化学变化的热惰性物质为参比物）在相同的热条件下加热（或冷却），记录在程序控制温度下，被测试样和参比物的温度差与温度（或时间）的关系曲线（DTA曲线）如图2-3所示。

13图2-3煤的差热分析曲线(1)在150℃左右，有一个吸热峰，表示此阶段是吸热效应。是煤析出水分和吸附气体的过程。相当于前面热化学分析的干燥脱吸阶段。

14(2)在350~550℃范围内，有一个吸热峰，表明此阶段是吸热效应。在这一阶段煤发生解聚、分解生成气体和煤焦油（蒸汽状态）等低分子化合物。相当于热化学分析的胶质体阶段。(3)在750~850℃的范围内，有一个放热峰，表明此阶段为放热效应。是煤热解残留物互相缩聚，生成半焦的过程。相当于热化学分析的半焦生成阶段。

15单元二煤的黏结和成焦机理如图2-4所示。图2-4黏结与成焦过程阶段示意图由图可见煤的结焦过程大体可分为黏结过程和半焦收缩两个阶段。煤的黏结性取决于胶质体的生成和胶质体的性质。

16一、胶质体的生成及性质1．胶质体液相的来源煤分子结构单元之间各种桥键的断裂形成自由基碎片，其中分子量不太大的、含氢较多的生成液态产物，且以芳香族化合物居多。

17烟煤炼焦时随温度的变化煤胶质体半焦焦炭气态产物干燥预热软化、膨胀固化、收缩100350