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 第二节煤的黏结和成焦机理 第三节煤的黏结性（结焦性）指标 第四节煤的其它工艺性质
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 第二节 煤的黏结和成焦机理 第三节 煤的黏结性（结焦性）指标 第四节 煤的其它工艺性质
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)
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(500~600°℃) 中温干馏(700~800C) 高温干馏(950~1050℃)
2.煤的热解分类 按热解终温分三类： 低温干馏（500～600℃） 中温干馏（700～800℃） 高温干馏（950～1050℃）
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°C) 即煤的干燥脱吸阶段、煤的外形基李 上没有变化。在120℃以前脱去煤中的游 离水；120~200°C脱去煤所吸附的气体如 C0、,C02和CH4等；在200C以后，年轻 的煤如褐煤发生部分脱羧基反应，有热解 水生成，并弁始分解放细气态产物如CO C02H2S等；近300℃时开始热分解反应 复酸著售安无：饭利先烟双在这际
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120℃以前脱去煤中的游 离水；120～200℃脱去煤所吸附的气体如 CO、CO2和CH4等；在200℃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300℃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CH,及其同系 物，还有H2C02C0及不饱和烃等，为热 解一次气体。焦油在450°℃时析出的量最 大，气体在450~600°C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
（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H2.CO2.CO及不饱和烃等，为热 解一次气体。焦油在450℃时析出的量最 大，气体在450～600℃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°C) 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700°C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750~1000°C,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
（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700℃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750～1000℃，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
图5-1典型烟煤的热解过程 析出煤气 析出焦油 脱水 (450℃最多) 100 200 300 400 500 600700800 900 1000 干煤 胶质体 焦炭 千燥脱气 解聚分解，形成半焦 缩聚析气，形成焦炭
图5-1 典型烟煤的热解过程 脱气 脱水 析出煤气 析出焦油 干煤 半焦 干燥脱气 解聚分解,形成半焦 缩聚析气,形成焦炭 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000℃ (450℃最多) 胶质体 焦炭
二、热解过程中的化学反应 1.有机化合物热解过程的一般规律 煤的热解是煤有机质大分子中的化学键的断裂与重新组合， 有机物中主要的几种化学键的键能见表5-1 (1)在相同条件下，煤中各有机物的热稳定次序是：芳香 烃>环烷烃>炔烃>烯烃>开链烷烃。 (2)芳环上侧链越长越不稳定，芳环数越多其侧链越不稳 定，不带侧链的分子比带侧链的分子稳定。例如，芳香族 化合物的侧链原子团是甲基时，在700°C才断裂；如果是 较长的烷基，则在500°℃就开始断裂。 (3)缩合多环芳烃的稳定性大于联苯基化合物，缩合多环 芳烃的环数越多（即缩合程度越大），热稳定性越大
二、热解过程中的化学反应 1．有机化合物热解过程的一般规律 煤的热解是煤有机质大分子中的化学键的断裂与重新组合。 有机物中主要的几种化学键的键能见表5-1 （1） 在相同条件下，煤中各有机物的热稳定次序是：芳香 烃>环烷烃>炔烃>烯烃>开链烷烃。 （2） 芳环上侧链越长越不稳定，芳环数越多其侧链越不稳 定，不带侧链的分子比带侧链的分子稳定。例如，芳香族 化合物的侧链原子团是甲基时，在700℃才断裂；如果是 较长的烷基，则在500℃就开始断裂。 （3） 缩合多环芳烃的稳定性大于联苯基化合物，缩合多环 芳烃的环数越多（即缩合程度越大），热稳定性越大
化学键 键能/ 化学键 键能/ (kJ/mol) (kJ/mo1) C芳一C芳 2057.5 oco 250.9 C芳一H 425.3 务 301.1 C脂一H 391.4 a CH-CI 284.7 C脂一C脂 332.1 338.7 C脂—O 313.7 284.4 C脂一C脂 297.3
CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 化学键 键能/ （kJ/mol） 化学键 键能/ （kJ/mol） C芳—C芳 2057.5 250.9 C芳—H 425.3 301.1 C脂—H 391.4 284.7 C脂—C脂 332.1 338.7 C脂—O 313.7 284.4 C脂—C脂 297.3
2.煤热解中的主要化学反应 (1)分解温度(<300~350℃)以下的反应 析出的物质有C0、C02H0(化学结合 的)、H2S(少量)、甲酸（痕量）、草酸 (痕量)和烷基苯类（少量）。其中CO、 CO2H0等主要起源于化学吸附表面配合物 (如过氧化、氢物或氢过氧化物)或包藏 在煤中的化合物。脱羟基作用、脱羧基作 用和含氧方式的重排等
2．煤热解中的主要化学反应 （1） 分解温度（<300～350℃）以下的反应 析出的物质有CO、CO2.H2O（化学结合 的）、H2S（少量）、甲酸（痕量）、草酸 （痕量）和烷基苯类（少量）。其中CO、 CO2.H2O等主要起源于化学吸附表面配合物 （如过氧化、氢物或氢过氧化物）或包藏 在煤中的化合物。脱羟基作用、脱羧基作 用和含氧方式的 重排等