煤化工工藝學(xué)（第四版）

1　緒論 001
1.1　煤炭資源 001
1.2　煤化工發(fā)展簡史 002
1.3　煤化工的范疇 003
1.4　本書簡介 004
思考題 005
參考文獻(xiàn) 005
2　煤的低溫干餾 006
2.1　概述 006
2.2　低溫干餾產(chǎn)品 007
2.2.1　半焦 007
2.2.2　煤焦油 008
2.2.3　煤氣 009
2.3　干餾產(chǎn)品的影響因素 009
2.3.1　原料煤 009
2.3.2　加熱終溫 011
2.3.3　加熱速度 012
2.3.4　壓力 013
2.4　低溫干餾主要爐型 013
2.4.1　沸騰床干餾爐 014
2.4.2　氣流內(nèi)熱式爐 014
2.4.3　立式爐 017
2.5　立式爐生產(chǎn)城市煤氣 018
2.6　固體熱載體干餾工藝 019
2.6.1　托斯考工藝 019
2.6.2　ETCH粉煤快速熱解工藝 021
2.6.3　魯奇魯爾煤氣工藝 022
2.6.4　中國褐煤干餾試驗(yàn) 024
2.7　本章小結(jié) 026
思考題 026
參考文獻(xiàn) 026
3　煉焦 027
3.1　概述 027
3.2　煉焦煤成焦過程 029
3.2.1　成焦過程基本概念 029
3.2.2　煉焦煤軟化、黏結(jié)和半焦收縮 029
3.2.3　炭化室內(nèi)煤料的熱流動(dòng)態(tài) 030
3.2.4　炭化室內(nèi)成焦特征 032
3.2.5　氣體析出途徑 033
3.2.6　焦?fàn)t物料平衡 034
3.3　配煤和焦炭質(zhì)量 035
3.3.1　配煤的目的和意義 035
3.3.2　煉焦用煤 036
3.3.3　配煤工藝指標(biāo) 036
3.3.4　焦炭主要用途 038
3.3.5　焦炭質(zhì)量 039
3.4　現(xiàn)代焦?fàn)t 042
3.4.1　焦?fàn)t概述 042
3.4.2　焦?fàn)t爐型 043
3.4.3　大容積焦?fàn)t 045
3.5　煉焦新技術(shù) 046
3.5.1　備煤煉焦技術(shù)改進(jìn)基礎(chǔ) 046
3.5.2　搗固煉焦 047
3.5.3　成型煤 048
3.5.4　選擇粉碎 049
3.5.5　煤干燥和預(yù)熱及調(diào)濕 051
3.5.6　干法熄焦 053
3.5.7　干法熄焦與煤預(yù)熱聯(lián)合 055
3.5.8　面向21世紀(jì)高效環(huán)保超級(jí)焦?fàn)t 056
3.5.9　熱回收焦?fàn)t 057
3.6　煤氣燃燒和焦?fàn)t熱平衡 058
3.6.1　煤氣燃燒 058
3.6.2　煤氣燃燒物料計(jì)算 059
3.6.3　焦?fàn)t熱量平衡 061
3.6.4　焦?fàn)t熱效率 063
3.6.5　焦?fàn)t加熱制度 063
3.7　焦?fàn)t傳熱基礎(chǔ) 064
3.7.1　火道傳熱 064
3.7.2　煤料傳熱 066
3.7.3　蓄熱室傳熱 069
3.7.4　煉焦耗熱量 070
3.8　焦?fàn)t流體力學(xué)基礎(chǔ) 071
3.8.1　氣體流動(dòng)的浮力 071
3.8.2　流體力學(xué)基本方程式 072
3.8.3　阻力計(jì)算 074
3.8.4　煙囪計(jì)算 076
3.8.5　立火道內(nèi)廢氣循環(huán) 078
3.9　焦?fàn)t耐火磚、砌筑和烘爐 078
3.9.1　耐火磚 079
3.9.2　焦?fàn)t爐齡及砌筑 081
3.9.3　焦?fàn)t烘爐 081
3.10　型焦 081
3.10.1　冷壓型焦 082
3.10.2　熱壓型焦 084
3.11　本章小結(jié) 086
思考題 087
參考文獻(xiàn) 088
4　煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制 090
4.1　煉焦化學(xué)產(chǎn)品 090
4.1.1　組成與產(chǎn)率 090
4.1.2　回收與精制方法 091
4.1.3　全負(fù)壓回收與凈化流程 092
4.2　粗煤氣分離 093
4.2.1　粗煤氣初步冷卻 093
4.2.2　焦油與氨水分離 095
4.2.3　煤氣輸送 095
4.2.4　煤氣脫焦油霧 096
4.2.5　煤氣除萘 096
4.3　氨和吡啶的回收 097
4.3.1　回收氨和吡啶原理 098
4.3.2　飽和器法生產(chǎn)硫酸銨 099
4.3.3　無飽和器法生產(chǎn)硫酸銨 101
4.3.4　吡啶回收 102
4.3.5　無水氨生產(chǎn) 104
4.4　粗苯回收 105
4.4.1　煤氣最終冷卻和除萘 106
4.4.2　粗苯吸收 107
4.4.3　富油脫苯 111
4.5　粗苯精制 113
4.5.1　粗苯的組成、產(chǎn)率和用途 113
4.5.2　粗苯精制原理 114
4.5.3　初步精餾及深加工 114
4.5.4　硫酸法精制 115
4.5.5　古馬隆-茚樹脂生產(chǎn) 118
4.5.6　粗苯催化加氫精制 121
4.6　煤焦油蒸餾 126
4.6.1　焦油組成及主要產(chǎn)品用途 126
4.6.2　焦油蒸餾前的準(zhǔn)備 129
4.6.3　焦油蒸餾工藝流程 129
4.6.4　焦油分離工藝主要設(shè)備 134
4.7　煤焦油餾分深加工 135
4.7.1　餾分脫酚和吡啶堿 136
4.7.2　粗酚的制取 137
4.7.3　精酚生產(chǎn) 138
4.7.4　吡啶精制 139
4.7.5　工業(yè)萘生產(chǎn) 141
4.7.6　精萘生產(chǎn) 142
4.7.7　粗蒽和精蒽 144
4.8　煤瀝青利用與加工 146
4.8.1　瀝青性質(zhì) 146
4.8.2　改質(zhì)瀝青 147
4.8.3　延遲焦化 148
4.9　焦油加工利用進(jìn)展 150
4.10　本章小結(jié) 150
思考題 151
參考文獻(xiàn) 152
5　煤的氣化 154
5.1　煤氣化原理 155
5.1.1　煤氣化過程及化學(xué)反應(yīng) 155
5.1.2　化學(xué)當(dāng)量計(jì)算 157
5.1.3　氣化反應(yīng)的化學(xué)平衡 159
5.1.4　氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 165
5.1.5　氣化反應(yīng)機(jī)理 166
5.2　煤的氣化方法 170
5.2.1　煤氣化方法分類 170
5.2.2　氣化過程熱的產(chǎn)生和傳遞 174
5.2.3　氣化反應(yīng)器的生產(chǎn)能力 175
5.2.4　裝料和排灰 177
5.2.5　煤質(zhì)對氣化的影響 178
5.3　固定床氣化 181
5.3.1　常壓氣化爐制氣原理 181
5.3.2　氣化過程控制 183
5.3.3　煤氣發(fā)生爐 184
5.3.4　加壓氣化原理與工藝 187
5.3.5　加壓液態(tài)排渣氣化爐  195
5.3.6　煤氣化過程的物料與熱量計(jì)算 196
5.4　流化床氣化 205
5.4.1　常壓流化床氣化原理 205
5.4.2　常壓流化床（溫克勒爐）氣化 205
5.4.3　高溫溫克勒氣化 208
5.4.4　U-GAS氣化 210
5.4.5　ICC灰熔聚氣化 211
5.5　氣流床氣化 212
5.5.1　基本原理和特點(diǎn) 212
5.5.2　K-T氣化 213
5.5.3　Shell煤氣化 215
5.5.4　GSP粉煤氣化 218
5.5.5　德士古氣化 220
5.5.6　多噴嘴對置式水煤漿氣化 224
5.5.7　非熔渣-熔渣分級(jí)氣化 226
5.5.8　航天粉煤氣化 227
5.5.9　SE-東方爐氣化 228
5.5.10　兩段式干煤粉氣化 229
5.6　煤炭地下氣化 230
5.6.1　地下氣化的原理 230
5.6.2　地下氣化方法 231
5.6.3　影響因素 231
5.7　煤的氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 232
5.7.1　煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電過程 232
5.7.2　IGCC工藝操作條件對系統(tǒng)效率的影響 232
5.7.3　煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝的評價(jià) 233
5.8　煤氣的甲烷化 233
5.8.1　基本原理 234
5.8.2　催化劑 235
5.8.3　工藝流程 235
5.9　煤氣的凈化 236
5.9.1　脫除煤氣中酸性氣體的重要性 237
5.9.2　脫硫方法的分類 237
5.9.3　煤氣的干法脫硫 238
5.9.4　改良A.D.A法脫硫 239
5.9.5　萘醌法脫硫 240
5.9.6　低溫甲醇法 243
5.10　煤氣化方法的分析比較與選擇 245
5.10.1　煤氣化方法比較 245
5.10.2　煤氣化技術(shù)的選擇 246
5.11　本章小結(jié) 247
思考題 247
參考文獻(xiàn) 247
6　煤間接液化 249
6.1　費(fèi)-托合成 249
6.1.1　概述 249
6.1.2　F-T合成原理 250
6.1.3　反應(yīng)器類型 252
6.1.4　SASOL-Ⅰ的生產(chǎn) 254
6.1.5　SASOL-Ⅰ的固定床F-T合成 256
6.1.6　SASOL-Ⅰ的氣流床F-T合成 257
6.1.7　SASOL的漿態(tài)床F-T合成 258
6.1.8　SASOL-Ⅱ和SASOL-Ⅲ的工藝流程 259
6.1.9　中國F-T合成技術(shù)發(fā)展 260
6.2　合成甲醇 261
6.2.1　概 述 261
6.2.2　甲醇合成化學(xué)反應(yīng) 262
6.2.3　催化劑及反應(yīng)條件 264
6.2.4　反應(yīng)器 265
6.2.5　合成甲醇工藝流程 266
6.2.6　低溫液相合成甲醇 268
6.3　甲醇轉(zhuǎn)化成汽油 270
6.3.1　概述 270
6.3.2　化學(xué)反應(yīng) 270
6.3.3　反應(yīng)器 271
6.3.4　固定床工藝流程 271
6.3.5　新西蘭工業(yè)化生產(chǎn) 272
6.3.6　流化床工藝流程 272
6.4　甲醇利用進(jìn)展 274
6.4.1　甲醇燃料 274
6.4.2　甲醇制烯烴 276
6.5　煤制醋酐 279
6.5.1　化學(xué)反應(yīng) 279
6.5.2　工藝流程 279
6.6　合成氣兩段直接合成汽油 280
6.6.1　MFT工藝 280
6.6.2　TIGAS工藝 281
6.6.3　漿態(tài)床F-T與Mobil法組合工藝 282
6.7　本章小結(jié) 283
思考題 283
參考文獻(xiàn) 284
7　煤直接加氫液化 286
7.1　煤直接液化的意義和發(fā)展概況 286
7.2　煤直接加氫液化化學(xué) 287
7.2.1　煤與石油的比較 287
7.2.2　煤直接加氫液化的主要反應(yīng) 288
7.2.3　煤加氫液化的反應(yīng)產(chǎn)物  291
7.2.4　煤加氫液化的反應(yīng)歷程 291
7.3　煤直接加氫液化工藝 292
7.3.1　德國煤直接液化工藝  293
7.3.2　美國煤直接液化工藝  296
7.3.3　日本NEDOL工藝  300
7.3.4　中國神華煤直接液化工藝 300
7.3.5　煤和渣油的聯(lián)合加工（油煤共加氫） 302
7.4　煤加氫液化的影響因素 305
7.4.1　原料煤性質(zhì) 305
7.4.2　溶劑 306
7.4.3　氣氛  307
7.4.4　催化劑  308
7.4.5　反應(yīng)溫度和壓力 312
7.5　煤直接液化初級(jí)產(chǎn)品及其提質(zhì)加工 313
7.5.1　煤直接液化初級(jí)產(chǎn)品（液化粗油）的性質(zhì)313
7.5.2　液化粗油的提質(zhì)加工 315
7.6　煤直接液化的關(guān)鍵設(shè)備和工程化 318
7.6.1　煤漿預(yù)熱器  318
7.6.2　煤漿加氫反應(yīng)器  321
7.6.3　催化劑 324
7.6.4　殘?jiān)汗谭蛛x與利用 325
7.7　本章小結(jié) 326
思考題 327
參考文獻(xiàn) 327
8　煤制碳素制品 329
8.1　碳素制品的性質(zhì)、種類、用途和發(fā)展 329
8.1.1　碳素制品的性質(zhì) 329
8.1.2　碳素制品的種類和用途 330
8.1.3　碳素制品的發(fā)展 330
8.2　電極炭 331
8.2.1　原材料及其質(zhì)量要求 331
8.2.2　石墨化過程 333
8.2.3　電極炭生產(chǎn)的工藝過程 334
8.2.4　碳電極和不透性石墨材料 337
8.3　活性炭 338
8.3.1　活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì) 339
8.3.2　活性炭的制造方法 340
8.3.3　活性炭的應(yīng)用和再生 343
8.3.4　活性炭的發(fā)展前景 344
8.4　碳分子篩 345
8.4.1　碳分子篩的分離原理和特點(diǎn) 345
8.4.2　碳分子篩的制備 346
8.4.3　碳分子篩的應(yīng)用 347
8.5　碳纖維與新型碳材料 349
8.5.1　碳纖維的種類和性能 349
8.5.2　瀝青基碳纖維的制造 350
8.5.3　碳纖維的應(yīng)用 352
8.5.4　碳材料超級(jí)電容器 353
8.5.5　石墨烯 355
8.6　本章小結(jié) 359
思考題 359
參考文獻(xiàn) 359
9　煤化工生產(chǎn)的污染和防治 361
9.1　環(huán)境保護(hù)概述 361
9.1.1　環(huán)境污染及其嚴(yán)重性 361
9.1.2　中國的環(huán)保政策 362
9.2　煤化工生產(chǎn)中的主要污染物 363
9.2.1　焦化工業(yè)的主要污染物 363
9.2.2　氣化的主要污染物 364
9.2.3　煤液化的主要污染物 365
9.2.4　燃煤的主要污染物 365
9.3　煤化工污水的處理 366
9.3.1　工業(yè)污水處理概論 366
9.3.2　焦化含酚污水的一級(jí)處理 367
9.3.3　焦化含酚污水的生化處理 370
9.3.4　含酚污水的深度處理 371
9.4　煤化工廠的煙塵治理 373
9.4.1　焦?fàn)t裝煤和出焦的消煙除塵 373
9.4.2　煙塵處理技術(shù) 374
9.4.3　煙氣中SO2和NOx的凈化 375
9.4.4　廢氣的燃燒處理 376
9.5　二氧化碳減排和利用 377
9.5.1　提高能源利用率實(shí)現(xiàn)CO2減排 377
9.5.2　二氧化碳捕集與分離技術(shù)  377
9.5.3　二氧化碳埋存及提高原油采收率（EOR） 技術(shù)378
9.5.4　二氧化碳利用技術(shù)  379
9.6　本章小結(jié) 379
思考題 380
參考文獻(xiàn) 380