[煤化工工艺学]教案

《煤化工工艺学》教案

中文名称：煤化工工艺学

英文名称：Chemical Technology of coal

授课专业：化学工艺

学时：32

一、课程的性质和目的：

煤化工工艺学是煤化工专业学生的专业课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。可供从事煤化工利用专业设计、生产、科研的技术人员及有关专业师生参考。

通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工工艺学的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。

二、课程的教学内容、各章内容及相应学时数

本课程由下列 7章组成：

1章 绪论 1学时

2章 煤的低温干馏 5学时

3章 炼焦 8学时

4章 炼焦化学产品的回收与精制 6学时

5章 煤的气化 6学时

6章 煤间接液化 4学时

7章 煤直接液化 2学时

根据本课程的特点，组成为下列内容：

1绪论

§1．1 煤炭资源

§1．2 煤化工发展简史

§1．3 煤化工的范畴

§1．4 本书简介

了解煤化工工业发展历史、煤化工工业在国民经济中的地位，煤化工发展趋势。 掌握化学加工工业的基本概况、特点，掌握石油、煤、天然气等能源概况。

重点：煤化工的范畴。

引言：煤化学工业是以煤为原料经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。、

煤化工行业发展现状：1.煤炭逐步由燃料为主向燃料和原料并举过渡;2.近些年来，基于煤炭气化的新型煤化工得到了快速发展;3."十一五"期间，在煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气等方面的示范工程取得了阶段性成果。

煤化工发展趋势。1.产业结构调整与升级：从长远看，钢铁行业受出口疲软、房地产下行影响，库存增加，利润和开工率下降，焦炭和兰炭行业的需求和利润空间受到影响;合成氨\尿素、甲醇等产业产能过剩，因此，传统煤化工行业面临落后产能淘汰、技术升级换代。2.环境保护要求煤化工走清洁生产：更加严格的排放标准;落后技术的淘汰如常压固定床气化技术;水资源消耗的减量化：空冷技术、中水回用;粉尘治理、有机废水处理和脱硫脱硝技术的应用。3.能源效率提高：煤炭分级利用：焦油--固体燃料--化工产品;煤炭多联产：电力、热力、化工产品;工程设计的进一步优化;节能技术的应用。4.煤化工对石油化工替代性增强：煤气化的平台技术继续多样化与成熟化;煤化工产品技术多样化如芳烃、乙醇等;已有技术的继续进步：煤焦油的分离、加氢;乙二醇技术成熟;煤制烯烃、煤制油、煤制天然气等产业快速发展。

§1．1 煤炭资源

煤是地球上能得到的最丰富的化石燃料。按探明储量世界煤炭资源的储量、密度，北半球高于南半球，特别是高度集中在亚洲、北美洲和欧洲的中纬度地带，合占世界煤炭资源的96%，按硬煤经济可采储量计，以中国(占11%)、美国(占23.1%)和俄罗斯最为丰富，次为印度、南非、澳大利亚、波兰、乌克兰、德国等9国共占90%。中国 1991年末煤炭探明储量为9667亿吨，其中山西、内蒙古和陕西分别占27%、21%和16%。

§1．2 煤化工发展简史

18世纪末，煤用于生产民用煤气。1792年，苏格兰人W.默多克用铁甑干馏烟煤，并将所得煤气用于家庭照明。1812年，这种干馏煤气首先用于伦敦街道照明，随后世界一些主要城市也相继采用。1816年，美国巴尔的摩市建立了煤干馏工厂生产煤气。从此，铁甑干馏煤的工业就逐步得到发展。

第一次世界大战期间，钢铁工业高速发展，同时作为火炸药原料的氨、苯及甲苯也很急需，这促使炼焦工业进一步发展，并形成炼焦副产化学品的回收和利用工业。1925年，中国在石家庄建成了第一座焦化厂，满足了汉冶萍炼铁厂对焦炭的需要。

1920～1930年间，煤低温干馏的研究得到重视并较快发展，所得半焦可作民用无烟燃料，低温干馏焦油则进一步加工成液体燃料。1934年，在中国上海建成拥有直立式干馏炉和增热水煤气炉的煤气厂，生产城市煤气。

第二次世界大战后，由于大量廉价石油和天然气的开采，除炼焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外，工业上大规模由煤制取液体燃料的生产暂时中止，不少工业化国家用天然气代替了民用煤气。以石油和天然气为原料的石油化工飞速发展，致使以煤为基础的乙炔化学工业的地位大大降低。

1973年中东战争以及随之而来的石油大幅度涨价，使由煤生产液体燃料及化学品的方法又重新受到重视。欧美等国对此又进行了开发研究工作，并取得了进展。如在煤直接液化的方法中发展了氢煤法、供氢溶剂法(EDS)和溶剂精炼煤法(SRC)等；在煤间接液化法中发展了SASOL法，将煤气化制得合成气,再经合成制取发动机燃料；亦可将合成甲醇再转化生产优质汽油，或直接作为燃料甲醇使用。

由于石油的消耗量大，而煤的资源极为丰富，煤化工将得到进一步的发展。基于中国油气匮乏、煤炭资源相对丰富，中国煤化学工业将有所发展。特别是新型煤化工，依靠技术革新，可实现石油和天然气资源的补充及部分替代。2009年，煤制油、煤制烯烃、煤制天然气和煤制乙二醇等被国家发改委确定为重点示范发展方向。发电、工业锅炉和民用煤占全部煤炭开采量的80%左右，多为直接燃烧，大多利用率较低、污染严重。为了有效、经济和合理地利用煤，中国需要发展煤转化技术，实现煤的综合利用。

§1．3 煤化工的范畴

从煤加工过程区分，煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化、和合成化学品等，如图，

图 煤化工分类及产品示意图

煤的气化是指煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程。 煤的液化是指将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料（直接）或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品（间接）的过程。

煤低温干馏，煤干馏方法之一，指采用较低的加热终温 (500~600℃)，使煤在隔绝空气条件下，受热分解生成半焦、低温煤焦油(见煤焦油)、煤气和热解水过程。

§1．4 本书简介

2煤的低温干馏

§2．1 概述

§2．2 低温干馏产品

§2．3 干馏产品的影响因素

§2．4 低温干馏主要炉型

§2．5 立式炉生产城市煤气

§2．6 固体热载体干馏工艺

理解煤的热解基本规律和特点。

掌握低温干馏产品的种类，低温干馏主要炉型，影响干馏产品的因素，固体热载体干馏工艺。

重点：低温干馏主要炉型，影响干馏产品的因素，固体热载体干馏工艺流程

难点：固体热载体干馏工艺流程

§2．1 概述

煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。

按加热终温分：

低温干馏：500~600℃

中温干馏： 700~900℃

高温干馏：900~1100℃

特点：常压，不用加氢，不用氧气；工艺过程简单，加工条件温和；投资少，生产成本低。

原料：低阶煤

§2．2 低温干馏产品

煤低温干馏产物的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。焦油产率为6~25%；半焦产率为50~70％；煤气产率为80~200m3／t(原料干煤)。

2.2.1 半焦

低温干馏半焦的空隙率为30%~50%，反应性和比电阻都比高温焦炭高得多。原料煤的煤化程度越低，半焦的反应能力和比电阻越高。

半焦的机械强度一般不高，低于高温焦炭。半焦块度与原料煤的块度、强度和热稳定性有关，也与干馏炉的结构、加热速度以及温度梯度有关。

半焦和焦炭性质

半焦用途：

民用和动力燃料

铁合金生产炭料 （高比电阻0.35~20Ω·m，块度3~6mm）

生产冶金型焦

高炉炼铁的喷吹料

粉矿烧结

2.2.2 煤焦油

性质：黑褐色液体、密度0.95~1.1g/cm3、酚类35%、有机碱1~2%、烷烃2~10%、烯烃3~5%、环烷烃10%、中性含氧化合物20~25%、中性含氮化合物2~3%、沥青10%

低温焦油比高温焦油轻，低温焦油中含有较多脂肪烃和环烷烃以及多烷基酚、二元酚和三元酚等化合物，故平均相对分子质量较低。

用途：

生产发动机燃料、酚类、烷烃及芳烃，由低温焦油提取的酚可以用于生产塑料、合成纤维、医药等产品。泥炭和褐煤焦油中含有大量的蜡类，是生产表面活性剂和洗涤剂的原料。低温焦油适于深度加工，经催化加氢可获得发动机燃料和其他产品。

2.2.3 煤气

密度：0.9~1.2g/cm3

组成：甲烷、其他烃类

用途：本企业加热燃料和其他用途、民用煤气、化学合成原料

§2．3 干馏产品的影响因素

低温干馏产品的产率和性质与原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。干馏炉的形式、加热方法和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。

通过实验获得不同种类褐煤低温干馏的焦油产率差别较大，烟煤低温焦油产率与结构有关，由气煤到瘦煤，随着变质程度增高焦油产率下降，腐植煤的低温干馏焦油产率一般较高。

原料煤对低温干馏焦油的组成影响显著，因原料煤的性质不同，所产的低温焦油组成有较大差异。低温干馏的温度为600℃，所得焦油是煤的一次热解产物，称一次焦油。

烟煤一次焦油的组成与泥炭和褐煤焦油的相同，但含量有明显差别。烟煤一次焦油内中性含氧化合物比褐煤焦油少。随着煤的变质程度增高，含氧量降低，焦油中酚类含量明显减少。

煤气中氨和硫化氢含量与原料煤中氮和硫的含量及其形态有关。

2.3.2 加热终温

煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素，也是区别干馏类型的标志。随着温度升高，活化能大的热解反应发生有可能进行，生成多环芳烃产物，具有热稳定性。

煤化程度高的煤，煤开始热解温度也高，其中东北泥煤160℃ ，褐煤 200~290℃ ，长焰煤320℃，气煤 320℃，肥煤350℃，焦煤360℃

焦油形成约于550℃结束，故510-600℃为低温干馏的适宜温度。

温度↑，焦油产率↓，酚类↓，烃类↓，中性含氧化合物↑，沥青烯↑，煤气产率↑ ，H2↑，半焦和焦油产率↓

块度↑，焦油产率↓，煤气产率↑

2.3.3 加热速度

速度↑，半焦产率↓，焦油产率↑，热解水产率↓，煤气产率↓

2.3.4 压力

压力↑，半焦产率↑ ，焦油产率↓，煤气产率↑

§2．4 低温干馏主要炉型

特点：受热：均匀，过程：易控，原料：类宽，粒径范围大，挥发物：二次热解作用小

供热方式：外热式，内热式

低温干馏煤料受热方式

内热式低温干馏与外热式相比，有下述优点。

2.4.1 沸腾床干馏炉

原料：粉煤，0~6mm

设备：沸腾炉 内热式；热载体：煤气燃烧所得烟气

流程：粉煤沸腾床干馏法

产物：煤气，中油，焦油，焦粉

2.4.2 气流式内热炉

原料：块煤或型煤，20~80mm，非黏结性煤

设备：鲁奇三段炉（干燥、干馏、焦炭冷却）内热式；热载体：煤气燃烧所得烟气 流程：气流内热式干馏流程

产物：煤气，焦油，焦炭

2.4.3 立式炉

原料：块煤，

设备：外热式立式炉 外热式； 热源：发生炉煤气，回炉煤气

产物：煤气，焦油，焦炭

§2．5 立式炉生产城市煤气

特点：立式炉生产的煤气热值高

原料：大同、抚顺弱黏煤

设备：考伯斯立式炉 外热式；

热源：发生炉煤气，回炉煤气 JLW、JLK、JLH-D型立式炉

流程：立式炉生产城市煤气流程

产物：干馏煤气，焦油，焦炭

§2．6 固体热载体干馏工艺

特点：加热速度快

载体与干馏气态产物分离易

生产能力大

焦油产率高

煤气热值高

适合粉煤干馏

2.6.1 托斯考工艺

原料：非黏结性、弱黏结煤，直接使用黏结性煤，氧化破黏后使用

内热式；热载体：热瓷球>12.7mm

流程：非黏结性煤Toscoal工艺，430~540℃

产物：煤气，焦油，半焦

2.6.2 ETCH粉煤快速热解工艺

原料：粉煤

设备：干馏炉；内热式

热载体：热烟气或气固联合热载体

2.6.2.1 4~6t/h实验

原料：褐煤，1000kg

热载体：半焦

产物：半焦，328k 焦油，42kg 煤气，58m3，热值19.4MJ/m3

2.6.2.2 ETCH-175实验

原料：褐煤；水28~45%，干燥基灰分6~45%

设备：干馏槽；内热式；

热载体：热烟气，550℃

热半焦，配入少量空气

流程： ETCH-175工艺流程

产物：半焦粉，34~56%

焦油，4~10%

热解水，3~10%

煤气，5~12%

2.6.3 鲁奇鲁尔煤气（Lurgi-Ruhrgas，LR）工艺

原料：褐煤；0~20mm；内在水8~11%

设备：干馏槽；内热式；

热载体：热半焦 配入少量空气、煤气或油

流程： LR褐煤干馏流程

产物：半焦，挥发分15~21%；炼焦配煤瘦化剂

焦油，含尘21.1%，回配入半焦

中油，含尘0.2%

热解水

煤气，含轻油

2.6.4 中国褐煤干馏实验

原料：褐煤；0~5mm；水20~40%；油页岩

设备：干馏槽；内热式；450~670℃

热载体：半焦，配入少量空气、煤气 700~750℃

流程： 大连理工大学新法干馏实验流程

产物：半焦，微孔； 灰分少，热值高，反应性好，比电阻大 还原剂，炭质吸附剂，高炉喷吹燃料

焦油

热解水

煤气，含轻油

3炼焦 §3．1 概述 §3．2 煤的成焦过程 §3．3 配煤和焦炭质量 §3．4 现代焦炉 §3．5 炼焦新技术

了解焦炉耐火砖、砌筑和烘炉，型焦。

理解煤的成焦过程，配煤对焦炭质量的影响，煤气燃烧和焦炉热平衡，焦炉传热基础，焦炉流体力学基础。

掌握现代焦炉炼焦的特点、炼焦新技术、重点：炼焦原料煤、焦炉、炼焦新技术。 难点：炼焦原料煤，焦炉，炼焦新技术。 §3．1 概述

煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，可获得焦炭、化学产品和煤气。此过程称为高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。

焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化学肥料或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要有硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。

焦炭在高炉炼铁中是不可缺少的炉料，对高炉炼铁技术进步的影响率在30%以上，在高炉炼铁精料技术中占有重要的地位。焦炭对高炉炼铁的作用是：主要的热量来源。高炉炼铁炭素(包括焦炭和煤粉)燃烧所提供的热量，占高炉炼铁总热量来源的71%。随着喷煤比的提高，焦炭用量在逐步减少。但是，焦炭的用量总是要大于喷煤量。理论最低焦比为250kg/t, 焦炭在风口燃烧掉55%～65%。

(2)还原剂。焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁矿石起还原作用。炉料到风口焦炭溶反应为25%～35%。

(3)生铁的溶碳。在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中。一般铸造生铁含碳3.9%左右，炼钢生铁在4.3%左右。生铁渗碳消耗焦炭7%～10%。

(4)炉料的骨架作用。焦炭在高炉内是起骨架作用，支撑着炼铁原料(烧结矿，球团矿，天然块矿)，又起到煤气的透气窗作用。

焦炭的4种作用中，提供热源的主导作用不会改变，这就决定3个理论焦比最低值。低于这个最低值，高炉炼铁就难以正常生产，或经济上就不合算了。在各种条件下高炉炼铁中碳的还原作用和渗碳功能不会有较大的变化。在高喷煤比条件下，焦炭的骨架作用会显得更加突出，相应对焦炭的质量要求也会越来越高。否则，是难以实现高喷煤比，高炉炼铁不能正常生产。焦炭从料线到风口平均粒度减少20%～40%。劣质焦炭和热反应性差粉化率会很大。宝钢高炉缸内的焦炭粒度可达33mm。

自20世纪80代以来，随着我国经济的快速发展，我国的炼焦产业也进入了一个快速发展期。

1991年，我国的焦炭产量跃居世界第一，1994年，我国焦炭年产量首度超过1亿吨，到2000年，我国焦炭出口量占到世界焦炭贸易量的60%，成为全球最大的焦炭生产国。

截至2011年末，我国炼焦产业规模以上企业有733家，资产总额达5982.22亿元，同比增长24.32%。2011年，炼焦产业实现销售收入6212.91亿元，同比增长35.72%;实现利润总额178.77亿元，同比增长26.14%。从企业经济类型来看，私营企业数量最多，其企业数量占行业的52.52%，资产占行业的33.11%。

随着国内及世界钢铁工业迅猛发展，其对炼焦产品的需求急剧增长，投资日趋升温，行业产能迅速扩张。但是炼焦产业资源消耗高，生产排放大，特别是排放物中有害物质多，造成严重的资源浪费和环境污染，对国民经济健康可持续发展带来巨大压力，从而也阻碍了炼焦产业的快速发展。

为了加快调整炼焦产业结构，使焦化企业向规模化、现代化、环保型方向发展，国家制定了"焦化行业准入条件"标准。如企业的焦炉炭化室高4.3m以上(含4.3m)，规模能力60万吨以上，环比基本达到国家要求等，经省级环保部门核实推荐和专家组评议标准合格，可进入"焦化行业准入条件"行列，并由主管部门发布。 §3．2 煤的成焦过程

3.2.1成焦过程基本概念

～120℃ 煤的水分脱出

200℃ 释放空隙中的气体（CH4、CO2、CO、N2）

350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体、 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦

650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化 950℃焦炭成熟

350～480℃:胶质体形成阶段

480 ～ 650℃:半焦形成阶段

650 ～ 950℃:焦炭形成阶段

3.2.2．煤的黏结和半焦收缩 ⑴．粘结性：

①粘结性：干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。

胶质体：煤干馏在350～480℃时，煤粒表面上出现含有气泡的液相膜，此时

液相膜开始有些软化，许多煤粒的液相膜汇合在一起，形成气、液、固三相一体的粘稠混合物。

②黏结性与结焦性关系

黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好的煤其黏结性一定好） ③提高黏结性 （2）半焦收缩

①半焦收缩：半焦不稳定部分受热裂解，生成气态产物；残留部分不断缔合增炭，产生体积收缩

②气孔：焦炭是孔状体，气孔率低，气孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭强度高。

3.2.3焦炉煤料中热流动态 1.供热

两侧炉墙供热（靠近炉墙煤料温度先升高，温度速度快；远离炉墙的温度后升高，升高速度慢）

2.不同部位煤料温度随加热时间变化（图3-2）.

①炉墙温度

加入煤时，炉墙温度迅速下降 ②靠近炉墙煤料温度 ③炭化室中心温度

加煤后8小时方由100℃升高（才脱完水分） 3.不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min

②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大的裂纹多，焦块小。 4.炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）.

①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近1000℃，焦炭成熟。

3.2.4.炭化室内成焦特征

⑴炭化室内同时进行着不同成焦阶段

①装煤约8小时期间，炭化室同时存在着湿煤层、干煤层、胶质体层、半焦层和焦炭层。

②两胶质体层在装煤后11小时左右在中心汇合。 ③装煤后15小时左右，焦炭成熟。

⑵膨胀压力 过大时可危及炉墙（最大膨胀压力出现在两胶质体中心汇合时）。 ⑶裂纹 靠近炉墙的焦炭裂纹多，有焦花之称。

⑷焦缝 成熟焦饼中心面上有一条缝称焦缝，上下直通。

炉 墙

炉墙

8

期间

8后

3.2.5.气体析出途径 1.里行气（10%左右）

11期间

焦 炭

15左右

①形成与两胶质体之间，不可能横穿过胶质体，只能上行进入炉顶空间，这部分气体称为里行气。

②没有经历二次解热作用；含大量水蒸气，含煤一次热解产物（主要CH4及其同系物，还有H2、CO2、CO及不饱和烃等） 2.外行气（90%左右）

①产生胶质体外侧（由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物）沿焦饼裂缝及炉墙与焦饼间隙进入炉顶空间，此部分气体称外行气。

②经过高温区，经二次热解作用，二次热解产物（主要H2，及少量CH4）。

◆ 炭化室内成焦过程如图所示。

3.3.4 焦炭用途

1.高炉炼铁（供热燃料、还原剂、疏松骨架） 要求：冶金焦反应率要小、一定的块度、强度

2.铸造用焦（熔化炉料：其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性） 要求：铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。 3.气化用焦

要求：反应能力要高化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高； 4.电石焦 对焦炭质量要求不高，要求尽量提高固定碳含量。 3.3.5焦炭的质量 1.物理性质

主要成分是碳，是具有一定强度、块度的银灰色固体，内部有纵横裂纹，沿焦炭纵横

裂纹分开即为焦块，焦块内含微裂纹，沿微裂纹分开即为焦体，焦体有气孔和气孔壁（焦质）。

真密度：单位体积焦质的质量。

视密度（假密度）：单位体积焦块的质量。 堆密度：焦炭单位堆积体积的质量。

气孔率=（1-假密度/真密度）*100%=>p=（1-d0/d）*100% 2.化学成分

灰分（主要成分是SiO2和Al2O3） 不利，灰分越低越好 硫分 不利（硫易使生铁主键脆裂）

硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。 在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。 挥发分 鉴别焦炭成熟度的重要指标。 水分（一般为2%-6%）

水分要稳定，否则引起炉温波动。 碱性成分（K2O、Na2O）

由于其催化和腐蚀作用，能严重降低焦炭强度。 机械强度

影响粗煤气组成和产率的因素：

不同焦化厂焦炉生产的粗煤气组分没什么差别。 焦油中化合物的含量与热解温度有关： 低温干馏焦油中含有带长侧链的环烷烃和芳烃； 高温干馏焦油中主要为多环芳烃和杂环化合物的混合物。 煤的低温热解产品组分主要决定于原料煤性质。

羧酸含量：

泥炭和褐煤的低温焦油中羧酸含量可达2.5%； 烟煤的低温焦油中几乎不含有羧酸。

含氧化合物：褐煤的一次焦油中含40~45%，烟煤则比较少。 我国每年炼焦用煤量约3×108吨，每年应产：

煤气量约为800×108m3

焦油量900×104吨（含中温焦油、低温焦油） 粗苯量为170×104吨 氨量为50×104吨

较小的焦化厂化产回收不完全，实际年产量小于上述。

来源于焦化工业的萘、蒽、吡啶、喹啉、粗苯、多环芳烃等都是重要的化产回收产品。高温焦油含有沥青50%左右，用于生产沥青焦、电极碳等；低温干馏气体汽油中含有40~60%的不饱和化合物，加工前需要稳定化处理。

4炼焦化学产品的回收与精制 §4．1 炼焦化学产品 §4．2 粗煤气分离 §4．3 氨和吡啶的回收 §4．4 粗苯回收 §4．5 粗苯精制

了解：粗煤气分离的方法以及相关设备，氨和吡啶的回收和粗苯回收的方法以及相关设备，粗苯精制的方法以及相关设备。。

掌握：，氨和吡啶的回收和粗苯回收的原理和流程、粗苯精制的原理和流程。

重点：氨和吡啶的回收和粗苯回收的流程、粗苯精制的流程。 难点：氨和吡啶的回收和粗苯回收的流程、粗苯精制的流程。 (1) 不饱和化合物的聚合反应

不饱和化合物在浓硫酸的作用下很容易发生聚合作用，生成各种复杂的聚合物。聚合反应的第一阶段是生成酸式酯。聚合反应的第二阶段是酸式酯同不饱和化合物反应生成二聚物。 (2) 脱硫反应

混合馏分中CS2与H2SO4不起反应，其他硫化物的含量又极少，所以酸洗主要是清除噻吩及其同系物。

(3) 噻吩与不饱和化合物生成共聚物

噻吩及其同系物与不饱和化合物、特别是与高沸点的不饱和化合物的聚合，在少量硫酸的催化作用下，进行得极为迅速而完全。 4.5.4.1 化学反应

(4) 副反应

苯及其同系物也会发生磺化反应。

在浓硫酸的催化作用下，苯族烃与不饱和化合物发生共聚反应

4.5.4.2 硫酸含量

酸洗用H2SO4含量为93%~95%

含量低：达不到洗涤效果；

含量高：生成中性酯量增加，不饱和化合物聚合程度加深，磺化反应加剧。 在实际生产中，应根据轻苯的组成后来确定硫酸的浓度。

酸洗温度不超过40~50℃

温度过高，苯族烃的磺化反应和不饱和化合物的共聚反应加剧；苯族烃的损失增多。 酸洗反应时间以10min为宜

延长时间可改善洗涤效果，但过长会加剧磺化反应。 4.5.6 初馏分加工

初馏分的组成、性质和加工方法

初馏分的组成很复杂，依轻苯原料的组成、初馏塔的操作、贮存时间、气温条件等而定，一般波动范围很大。

热聚合法

聚合过程在室温下即开始发生，当温度提高反应显著加快，温度超过115℃时发生解聚反应，二聚物变为单体环戊二烯，同时还会形成三聚物和四聚物。聚合温度控制在60~ 80℃，以防因温度过高引起突然解聚而发生爆沸。二聚环戊二烯的沸点为168℃，当精馏热聚合后的初馏分时，二聚物呈釜底残液被分离出来。

4.5.7 古马隆-茚树脂生产

古马隆—茚树脂具有良好的化学稳定性、防水性、热塑性、绝缘性、耐磨性，坚固性和溶解性，能生产附着性很好的坚固薄膜。因此在油漆、橡胶、塑料、电机、造纸等工业中得到广泛应用。

4炼焦化学产品的回收与精制

§4．1 炼焦化学产品

§4．2 粗煤气分离

§4．3 氨和吡啶的回收

§4．4 粗苯回收

§4．5 粗苯精制

了解：粗煤气分离的方法以及相关设备，氨和吡啶的回收和粗苯回收的方法以及相关设备，粗苯精制的方法以及相关设备。。

掌握：，氨和吡啶的回收和粗苯回收的原理和流程、粗苯精制的原理和流程。

重点：氨和吡啶的回收和粗苯回收的流程、粗苯精制的流程。

难点：氨和吡啶的回收和粗苯回收的流程、粗苯精制的流程。

5煤的气化

§5．1 煤气化的基本原理

§5．2 气化炉的基本原理

§5．3 固定(移动)床气化法

§5．4 流化床气化法

§5．5 气流床气化法

§5．6 煤的气化联合循环发电

§5．7 煤炭地下气化

§5．8 煤的气化方法的评价与选择

§5．9 煤气的净化

§5．10 煤气的甲烷化

理解：煤气化的基本规律、计算理论和方法。

掌握：煤气化的基本原理，实际生产工艺与设备。

重点：煤气化的基本原理、气化炉的基本原理、流化床气化法、固定(移动)床气化法、气流床气化法、煤气的净化。

难点：煤气化的基本原理、、气化炉的基本原理、流化床气化法、固定(移动)床气化法、、煤气的净化。

6煤间接液化

§6．1 费托合成

§6．2 合成甲醇

§6．3 甲醇转化成汽油

§6．4 甲醇利用进展

§6．5 煤制乙酐

§6．6 合成气两段直接合成汽油

了解：费托合成反应器类型、合成甲醇反应器、甲醇利用进展

理解：费托合成原理、合成甲醇的工艺流程、甲醇转化成汽油的工艺流程、煤制乙酐、合成气两段直接合成汽油。

掌握：合成甲醇原理和工艺流程、甲醇转化成汽油的工艺流程、费托合成原理 重点：合成甲醇的工艺流程、甲醇转化成汽油的工艺流程、费托合成原理

难点：合成甲醇原理和工艺流程、甲醇转化成汽油的工艺流程、

7煤直接液化

§7．1 煤直接液化的意义和发展概况

§7．2 煤加氢液化原理

§7．3 德国煤直接液化工艺的发展

§7．4 美国煤加氢液化的中间试验

§7．5 煤直接液化技术开发中的若干重要问题

§7．6 煤直接液化新技术的开发

§7．7 煤直接液化的发展前景

了解：煤直接液化的意义和发展概况、煤直接液化的发展前景

理解：煤加氢液化原理

掌握：德国煤直接液化工艺、美国煤加氢液化的中间试验、煤直接液化技术开发中的若干重要问题

重点：德国煤直接液化工艺、美国煤加氢液化的中间试验、煤直接液化技术开发中的若干重要问题

难点：德国煤直接液化工艺、美国煤加氢液化的中间试验、煤直接液化技术开发中的若干重要问题

三、课程教学的基本要求

1、课堂教学

课堂教学强化对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的讲授，重点和难点内容要讲解透彻，深入浅出使学生掌握煤化工工艺学的知识。

2、教学手段

采用传统手段，可以结合幻灯片教学，逐步采用多媒体教学手段。

3、考试方式

闭卷考试，平时成绩和作业占一定分量。

四、建议教材和教学参考书

教材：

《煤化工工艺学》，编者：郭树才，化学工业出版社。

参考书：

1．《煤化工基础》，编者：李玉林、胡瑞生、白雅琴，化学工业出版社。

2．《炼焦工艺》，编者：王小琴，化学工业出版社。

3．《煤化学》，编者：朱银惠，化学工业出版社。

4．贺永德主编，现代煤化工技术手册，北京：化学工业出版社，2004

5．拉左林，巴波科夫等，李哲浩译，焦化厂三废处理，北京：化学工业出版社，1984

6．白添中，煤炭加工的污染与防治，太原：山西科学教育出版社，1989

五、其他（本课程和其他课程的关系）

相关课程：煤化学 化工机械及设备 化工仪表 物理化学 化工原理 有机化学 无机化学 高等数学

六、课堂教学学时安排

理论教学学时分配表（共56学时）