煤化学 3 煤的热解

煤热解反应过程及影响因素煤是一种具有广泛用途的化石燃料，其在发电、热水供应、重工业等领域得到了广泛应用。

煤的热解反应是指在高温条件下，煤中的高分子化合物转变为低分子化合物的过程。

本文将重点介绍煤的热解反应过程及影响因素。

煤的热解反应可以分成三个阶段：干馏、半焦化和炭化。

在这些过程中，煤的结构和化学成分都发生了变化。

下面将详细介绍这三个阶段。

1. 干馏阶段干馏阶段是指在煤内部发生的高分子热解过程，其最初温度一般在200℃左右。

当煤中的所含水分（以及其它挥发物）被蒸发后，煤中的高分子化合物（如素有机物、亚油有机物、氮有机物等）开始逐步降解，生成轻油、气态化合物和残炭。

这是煤热解过程的初级阶段。

2. 半焦化阶段半焦化阶段是指煤的主要失重阶段，此时温度已经升至400～600℃。

在这个过程中，生成的气体和液体被进一步分解，颗粒物质则逐渐黏结在一起，形成半焦或焦质，同时伴随着大量的挥发份释放。

这个过程是热解的重要阶段，因为它将煤的固体残留物转化为所需的燃料或原料。

炭化阶段是煤的最后一个重要阶段，也是煤热解的最终阶段。

温度在600℃以上时，半焦质中的碳原子开始重排，形成石墨晶体，最终残留下来的是炭质。

在这个阶段，挥发份的释放率已经非常低，而炭气形成的速度将越来越快，因此炭化过程是一个相对稳定的过程。

影响煤热解反应的因素主要包括煤的种类、温度、煤质及反应条件等。

以下是详细介绍：1. 煤的种类煤的种类对热解反应的影响非常大。

不同种类的煤在其成分、结构和性能等方面都有所不同，因此在热解反应中其化学反应途径和生成物也会不同。

比如说，气态产物中的CO 和CO2的比例会随着煤种的不同而有所变化，高灰烬煤的半焦化反应比低灰烬煤反应容易，但其炭化率却相对较高。

2. 温度温度是煤热解反应的重要因素之一。

煤的热解反应温度一般在200℃至800℃之间，具体温度取决于煤种和反应条件。

随着温度的升高，热解反应的速率和生成产物的热值将会增加。

煤热解原理煤热解是指在缺氧或有限氧气条件下，将煤在高温下分解为气体、液体和固体产物的过程。

这个过程可以通过热解反应来实现，其中煤的大分子结构被断裂，形成小分子化合物。

煤热解是研究煤化学转化和煤加工技术的重要内容，也是煤直接液化和煤间接液化等技术的基础。

煤热解的原理可以简单地描述为煤的热分解反应。

煤热解的过程可以分为三个主要阶段：预处理阶段、主热解阶段和残渣处理阶段。

首先是预处理阶段。

在这个阶段，煤被加热到较高的温度，使其脱水和挥发分解，并且生成一些低分子量的气体。

预处理阶段是煤热解过程中的关键步骤，因为它会直接影响主热解阶段的反应产物。

接下来是主热解阶段。

在这个阶段，经过预处理的煤在高温下继续分解。

主热解阶段是煤热解过程中产生大量气体和液体产物的阶段。

煤中的大分子结构被破坏，产生一系列小分子化合物，如甲烷、乙烷、苯、酚等。

这些产物可以进一步用于能源生产或化工工业。

最后是残渣处理阶段。

在主热解阶段结束后，残留物中仍然存在一些未反应的碳质物质。

这些残留物通常被称为焦炭或焦炭渣。

残渣处理阶段的目的是将这些残留物进行处理或回收利用。

焦炭可以作为燃料使用，或者进一步转化为其他有用的化学产品。

煤热解的原理可以用一系列化学反应来描述。

在预处理阶段，煤中的水分首先被蒸发，然后煤中的氧原子与煤中的氢原子结合，形成水。

在主热解阶段，煤中的碳原子开始分解，生成一系列小分子化合物。

在残渣处理阶段，未反应的碳质物质被转化为焦炭或焦炭渣。

煤热解的原理是研究煤加工和利用的基础。

通过了解煤热解的原理，可以更好地理解煤热解过程中的化学反应和产物形成机制。

这有助于优化煤热解工艺，提高煤的利用率和产品质量。

煤热解是将煤在高温下分解为气体、液体和固体产物的过程。

煤热解的原理可以通过热分解反应来描述，其中煤的大分子结构被破坏，形成小分子化合物。

煤热解是研究煤加工和利用的重要内容，对于提高煤的利用率和产品质量具有重要意义。

煤的热解与粘结成焦煤的热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。

粘结和成焦则是煤在一定条件下的热解的结果。

由于命名尚未统一，除“热解”(Pyrolysis）这一名称外，还常用“热分解”(thermal decomposition）和“干馏”(carbonization)等术语。

煤的热加工是当前煤炭加工中最重要的工艺，大规模的炼焦工业是煤炭热加工的典型例子。

研究煤的热解与煤的热加工技术关系极为密切，对煤的热加工有直接的指导作用，例如，对于炼焦工业可指导正确选择原料煤，探索扩大炼焦用煤基地的途径，确定最佳工艺条件和提高产品质量。

此外，还可以对新的热加工技术的开发，如高温快速热解，加氢热解和等离子热解等起指导作用。

煤的热解与煤的组成和结构关系密切，可通过热解研究阐明煤的分子结构。

此外，煤的热解是一种人工炭化过程，与天然成煤过程有些相似，故对热解的深入了解有助于对煤化过程的研究。

炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1000℃左右)。

煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。

焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。

因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。

1 粘结性烟煤受热时发生的变化煤在隔绝空气条件下加热时，煤的有机质随温度升高发生一系列变化，形成气态（干馏煤气）、液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）产物。

煤的热解过程大致可分为三个阶段：(1)第一阶段（室温到350～400℃ )。

从室温到活泼热分解温度（Td，除无烟煤外一般为350～400℃），称为干燥脱气阶段。

褐煤在200℃以上发生脱羧基反应，约300℃开始热解反应，烟煤和无烟煤的原始分子结构仅发生有限的热作用（主要是缩合作用）。

【关键字】精品第五章煤的工艺性质煤的工艺性质是指煤在一定的加工工艺条件下或某些转化过程中呈现的特性。

如煤的黏结性、结焦性。

第一节煤的热解一、热解过程1.煤的热解定义将煤在惰性气氛中（隔绝空气的条件下）持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应生成气体（煤气）、液体（煤焦油）和固体（半焦或焦炭）的复杂过程称为煤的热解（pyrolysis）、或煤的干馏、煤的炭化（carbonization）。

2.煤的热解分类按热解终温分三类：低温干馏（500～）中温干馏（700～）高温干馏（950～）3.煤的热解过程大致可分为三个阶段：（1）第一阶段：室温～活泼分解温度Td（300～350℃）即煤的干燥脱吸阶段。

煤的外形基本上没有变化。

在以前脱去煤中的游离水；120～脱去煤所吸附的气体如CO、CO2和CH4等；在以后，年轻的煤如褐煤发生部分脱羧基反应，有热解水生成，并开始分解放出气态产物如CO、CO2.H2S等；近时开始热分解反应，有微量焦油产生。

烟煤和无烟煤在这一阶段没有显著变化。

（2）第二阶段：活泼分解温度Td～600℃这一阶段的特征是活泼分解。

以分解和解聚反应为主，生成和排出大量挥发物（煤气和焦油）。

气体主要是CH4及其同系物，还有，为热解一次气体。

焦油在时析出的量最大，气体在450～时析出的量最大。

烟煤在这一阶段从软化开始，经熔融、流动和膨胀再到固化，出现了一系列特殊现象，在一定温度范围内产生了气、液、固三相共存的胶质体。

（3）第三阶段（600～1000℃）又称二次脱气阶段。

以缩聚反应为主，半焦分解生成焦炭，析出的焦油量极少。

一般在时缩聚反应最为明显和激烈，产生的气体主要是H2，仅有少量的CH4，为热解二次气体。

随着热解温度的进一步升高，约在750～，半焦进一步分解，继续放出少量气体（主要是H2）。

同时分解残留物进一步缩聚，芳香碳网不断增大，排列规则化，密度增加，使半焦变成具有一定强度或块度的焦炭。

煤的热解—干馏所谓煤的热解，是指在隔绝空气的条件下，煤在不同温度下发生的一系列物理、化学变化的复杂过程。

其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。

煤的热解也称为煤的干馏或热分解。

按热解最终温度不同可分为：高温干馏900-1050℃，中温干馏700--800℃，低温干馏500-600℃。

煤的干馏是热化学加工的基础。

3.1．热解过程：从上可见，煤的焦化过程大致可分为三个阶段。

第一阶段（室温～300℃），从室温到300℃为干燥、脱吸阶段，煤在这一阶段外形没有什么变化，120℃前是脱水干燥，120-200℃是放出吸附在毛细孔中的气体，如CH4、CO2、N2等，是脱气过程。

第二阶段（300～550或600℃），这一阶段以解聚和分解反应为主，煤形成胶质体并固化黏结成半焦。

煤在300℃左右开始软化，强烈分解，析出煤气和焦油，煤在450℃前后焦油量最大，在450～600℃气体析出量最多。

煤气成分除热解水，一氧化碳和二氧化碳外，主要是CH4及不饱和气态烃。

这一阶段由于产生了气，液，固三相共存的胶质体（特别是中等变质程度的烟煤），产生了熔融，流动和膨胀到再固化的过程。

第三阶段（600～1000℃），以缩聚反应为主，这是半焦变成焦炭的阶段，以缩聚反应为主。

焦油量极少，在550-750℃，半焦分解析出大量气体，主要是氢气，少量CH4，成为二次解析。

700℃时氢气量最大。

此阶段基本不产生焦油。

750--1000℃半焦进一步分解，继续析出少量气体（主要是氢气），同时残留物进一步缩聚，半焦变成焦炭。

除了烟煤，煤化程度低的褐煤、泥煤，与烟煤干馏过程一样，但不存在胶体形成阶段，仅发生激烈分解，析出大量气体和焦油，无粘性，形成的半焦为粉状，加热到高温时形成焦粉。

另外，高变质无烟煤的热解过程比较简单，是一个连续的析出少量气体的过程，既不能生成胶质体也不生成焦油。

因此，无烟煤不适宜用干馏方法进行加工。

煤化学第9章-煤的热解与黏结成焦讲述讲解9煤的热解与黏结成焦（多媒体课件教案）教学目标：了解煤的热解过程及热解化学反应，理解煤的黏结成焦机理及影响焦炭强度的主要因素，掌握煤黏结性与结焦性概念的联系与区别。

教学内容：基本概念：煤的热解、胶质体、液晶、中间相小球体、基本原理：（1）煤的热解过程（2）煤热解主要化学反应（3）胶质体的质量（数量与性质）表征（4）煤的黏结与成焦机理（5）影响焦炭的主要因素引言：煤的热解是指煤在隔绝空气条件下持续加热至较高温度时发生一系列化学变化的总称。

同义词：热分解、干馏黏结与成焦是煤在一定条件下热解的结果。

以煤的热解为基础的煤热加工，尤其炼焦是煤炭综合利用中最重要的工艺。

因此，研究煤的热解对煤的热加工有直接的指导作用。

同时也有助于开发煤的热加工技术，研究煤的结构。

9.1煤的热解过程黏结性烟煤的热解过程序号一二三阶段干燥脱气活泼分解二次脱气温度范围℃＜350~400 350（450）~550 550~1000物相变化不变软化、胶质体、固化半焦收缩形成裂纹过程本质脱附裂解为主缩聚为主主产物干煤胶质体半焦—焦碳热效应吸热吸热放热９.２煤热解化学反应煤的热解是一个及其复杂的过程，包括有机质的裂解，裂解产物中轻质部分的挥发，重质部分缩聚。

挥发产物在一出过程中的分解与化合。

缩聚产物在更高温度下的再裂解与再缩聚。

总的来说，包括裂解与缩聚两大类反应，前期以裂解为主，后期以缩聚为主。

其间既有平行反应，也有交叉反应。

从煤的分子结构看，热解反应的影响主要是基本结构单元周围的侧链和官能团，基本结构单元之间的桥键。

对热不稳定成分与不断裂解，形成煤气、焦油等低分子化合物，以挥发的形式析出；基本结构单元的核对热稳定，互相缩聚形成固体产品（半焦或焦炭）。

（1）有机化合物的热裂解有机化合物的热稳定性，决定于其键型与键能。

烃类热稳定性的一般规律是：缩合芳烃＞芳烃＞环烷烃＞烯烃＞炔烃＞烷烃芳环上侧链越长，越不稳定；芳环数越多，侧链也越不稳定。

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