文档介绍：化工工艺学 Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第9章煤的化学加工 Chemical process of coal
煤及其转化利用
Coal and its conversion and utilization
、分类及我国煤炭资源
煤的组成和结构
煤是由高等植物经生物化学、物理化学和地球化学作用转变成的固体有机可燃矿物。
煤化序列为:植物泥炭(腐泥)褐煤烟煤无烟煤。
成煤植物中所有组分都参与了煤的形成过程,其中主要是纤维素和木质素。
煤的主要元素和结构
煤的主要元素为C、H、O,含少量S、N。
C含量随煤化程度增高而增大。褐煤含C量70%;无烟煤含C>92%,氧含量则从20%左右降到2%左右,氢含量由8%左右降到4%左右。
N、S含量与煤化度关系不大,~2%、~3%。
煤的基本结构单元为缩合芳烃及环烷烃及多种侧链,杂原子及官能团。
侧链往往是联结各基本单元的桥键。
年轻煤缩合芳烃少,侧链长,脂肪烃和含氧官能团多。
煤大分子之间由交联键形成空间结构。在大分子空间结构中有许多内表面积大的微孔。大分子中分散着一些低分子化合物,尤其以年轻煤为多。
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图
煤的分类
褐煤国际分类(ISO295—174—E)是采用水分含量作为区分的指标,按焦油产率(daf)分组,共有30个牌号。烟煤的国际分类是按1956年由ECE(MISION for EUROPE)完成的分类。此分类方案是欧美国家煤分类的产物,采用多指标,包括煤的挥发分、粘结性、结焦性以及发热量等。
中国煤分类指标:
基本指标-干燥无灰基挥发分V daf.
烟煤中以粘结指数G作为中、强、弱粘结煤分类指标。
无烟煤中以V daf和干燥无灰基氢含量作为指标。
褐煤以投光率为指标划分小类。
煤的转化利用
煤的转化利用途径可分为气化、液化和焦化。
气化是将其变成水煤气或发生炉煤气,然后作燃料或化工原料。
液化是将其变成芳烃、烷烃、脂肪烃等油品。
焦化是炼焦。同时得到焦油、煤气。或称部分液化和部分气化。
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煤的气化 Gasification of coal
概述
煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反应过程。目的是将煤转化成可燃气体。煤气化过程包含煤的热解、半焦的气化等过程。煤气的主要组成为CO,CO2,H2,CH4,H2O.
1. 煤气分类及用途
根据煤气组成不同可分为:发生炉煤气和水煤气、合成气和还原气、城市煤气和焦炉煤气、富气和合成天然气。
(1) 水煤气和发生炉煤气
交替吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称水煤气。
同时吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称发生炉煤气。
典型组成%:
CO2 H2 CO N2 CH4 高热值 MJ/m3
水煤气 0 ~
发生炉煤气 0 ~
(2)合成气与还原气
合成气是根据不同用途控制煤气化过程产生的,主要用作不同化工产品的加工。如合成氨的合成气对H2/N2要求很高,合成甲醇用气CO含量较高等等。
还原气是指炼铁过程中产生的可燃性气体,要求其中水蒸气和二氧化碳含量较少,较多时应将其除去。
(3)城市煤气
城市煤气要求含氢气和甲烷较多,硫含量少,以提高热值和减少城市空气污染。