干馏煤气

煤化工的重要过程

煤化工的重要过程之一，指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏。

简介

煤在隔绝空气条件下受热分解产生的气体。煤干馏的目的是充分利用煤中所含的有机质，除煤气外，还得到焦炭和多种有价值的化学产品。干馏煤气是最早用做城市燃气的传统气源。在天然气和油制气未广泛开发的地区，它仍是城市燃气的主要气源。

煤的热解过程大体可以分为以下几个阶段:在200°C前，它的外形和结构均无变化，是煤的干燥和预热阶段，同时析出吸附在煤中的 CO2、CH4等气体；200～250°C时，煤质开始分解,分解出化合水、CO2、CO、CH4等气体及少量焦油蒸气；300～450°C时，由于侧链的断裂，生成大量的液体、高沸点焦油和固体微粒，煤质逐渐软化、熔融、流动和膨胀，生成胶质体；450～550°C时，胶质体进一步分解、析出气体，生成半焦；550～650°C时，半焦继续析出气体（主要是CH4和H2）而收缩，同时出现裂纹；650～900°C时，半焦进一步收缩和析出气体，最后变成焦炭。

原理

煤干馏过程主要经历如下变化：当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时，粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解，析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃，半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。

作用

煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。

历史发展

最早的煤干馏沿用传统的烧炭技术，将煤堆成圆堆，其上覆盖泥土或焦屑，在中心引燃后制焦。其后出现了干馏炉，利用导出的煤气从炉外加热。加热的部分称为燃烧室，煤料干馏的部分称为炭化室。为提高热能利用,又增加了换热室,以后改进成为蓄热室。随着城市燃气发展的需要，逐渐形成了以制气为目的的煤干馏工业。

干馏时煤料从炉墙两壁加热，因此从炉墙到煤料中心的受热是不均匀的，出现温度梯度，即同时存在着煤热解过程的各个阶段。干馏过程层层推进，直到煤料全部变成焦炭为止。煤料热分解所析出的气态产物，在导出时与红热的煤料或焦炭接触，发生二次分解反应。

干馏在工业上以成焦最终温度分类，一般将最终温度在900°C以上的称高温干馏，600°C以下的称低温干馏，介于两者之间的称中温干馏。城市燃气工业一般不采用低温干馏。

分类

干馏制气的炉型主要有水平炉、立箱炉、连续直立式炭化炉和焦炉。前两种炉型曾使用于中小型煤干馏制气厂。大中型煤干馏制气厂多采用连续直立式炭化炉和焦炉。连续直立式炭化炉在顶部连续加料，底部连续出焦。它对煤种的要求较宽，可使用单种煤，煤气质量稳定，废气和排焦温度低,热耗少,生产量有较大幅度的调节能力，适用于中小城市独立煤气厂。焦炉的操作为顶部间歇加煤和侧向间歇推焦。它以生产冶金焦为主,煤气只是作为副产品。在以制气为目的时,要注意焦炭的合理利用以及用低发热量燃气加热，使全部焦炉煤气外供。也可采用适当煤料生产气化用焦，后者在煤气厂内气化，生产气化煤气。现代焦炉具有产气量大、机械化自动化程度高、焦炭质量好、焦炉煤气成本低的优点。

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