煤炭低溫干餾(又稱低溫熱解)是指在隔絕空氣或惰性氣氛條件下,將煤加熱至約500℃~600℃,使煤中有機質發生分解,生成氣體、液體和固體產物的熱加工過程。與高溫干餾(約900℃~1000℃)以生產冶金焦炭為主要目的不同,低溫干餾更側重于獲取高產率的液體產物——煤焦油,以及煤氣和半焦。該工藝主要用于揮發分較高的低階煤(如褐煤、長焰煤、氣煤等),是煤炭清潔高效利用和分質轉化的重要技術路徑之一。
低溫干餾的主要產品可分為氣相、液相和固相三類,簡述如下:
- 半焦(固體產品):半焦是低溫干餾后殘余的固體炭質產物,產率一般為50%~70%。由于干餾溫度較低,半焦仍保留較高揮發分(約8%~15%),反應活性好,可廣泛用作民用燃料、氣化原料、高爐噴吹燃料、鐵合金還原劑以及活性炭的原料。半焦經進一步加工還可制取碳素材料或型焦。
- 低溫煤焦油(液體產品):低溫煤焦油是低溫干餾的重要液體產物,產率通常為5%~15%(視煤種和工藝而定)。與高溫煤焦油以芳香烴為主不同,低溫煤焦油富含脂肪烴、酚類化合物和含氧有機物,密度較小,輕餾分含量高。通過加氫精制和加氫裂化,可生產汽油、柴油等發動機燃料;通過分餾和精制,可提取酚類、吡啶堿、萘等化工原料,并可用于生產燃料油、防腐油和炭黑。
- 低溫干餾煤氣(氣體產品):干餾煤氣產率一般為80~150 m3/噸煤(標志體積),熱值約15~25 MJ/m3。主要成分包括氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳以及少量不飽和烴和氮氣。該煤氣可作為工業與民用燃料,用于鍋爐燃燒或發電,也可經凈化后作為化工合成氣(如生產甲醇、合成氨)或制氫原料。
- 其他副產物:低溫干餾過程中還會產生少量輕質油品(如粗苯、汽油餾分)和氨、硫化物等,需要配套回收與凈化裝置。廢水中的酚、氨等需處理后達標排放,以滿足環保要求。
煤炭低溫干餾以半焦、低溫煤焦油和煤氣三大產品為核心,對低階煤的梯級利用和油氣資源的補充具有重要意義。隨著煤化工技術的進步,低溫干餾正與氣化、燃燒、加氫等過程耦合,形成多聯產系統,進一步提高煤炭資源的綜合利用率與經濟效益。工藝優化和污染控制仍是該技術實現大規模工業化應用的關鍵。