煤化工工藝學

第1章緒論1
1.1煤在社會發(fā)展中的地位1
1.2煤化工的發(fā)展歷程2
1.3煤化工的范疇3
1.3.1煤的干餾4
1.3.2煤的氣化4
1.3.3煤的液化4
1.3.4煤基碳素材料5
1.4主要教學內(nèi)容5
習題6

第2章煤炭資源特點及性質(zhì)7
2.1煤炭資源概況7
2.1.1世界煤炭資源7
2.1.2中國煤炭資源8
2.2煤的形成10
2.3煤巖學基礎(chǔ)12
2.3.1宏觀特征12
2.3.2顯微組成13
2.3.3煤中的礦物質(zhì)14
2.4煤的分類及用途14
2.4.1煤的分類14
2.4.2主要煤類特征和用途15
2.4.3煤的質(zhì)量分級17
2.5煤的組成和性質(zhì)17
2.5.1煤的化學組成17
2.5.2煤的物理性質(zhì)18
2.5.3煤的化學性質(zhì)20
2.5.4煤的工藝性質(zhì)22
2.6煤的工業(yè)分析與元素分析25
2.6.1煤炭分析的基準25
2.6.2工業(yè)分析26
2.6.3元素分析29
習題31

第3章低溫干餾32
3.1概述32
3.2煤的炭化熱解原理32
3.2.1煤中的官能團33
3.2.2炭化熱解機理33
3.2.3煤炭化熱解中的化學反應(yīng)34
3.2.4低變質(zhì)煤的炭化熱解過程35
3.3低溫干餾產(chǎn)品36
3.3.1半焦/蘭炭36
3.3.2煤焦油37
3.3.3煤氣39
3.4低溫干餾產(chǎn)品的影響因素39
3.4.1原料煤的影響39
3.4.2加熱條件的影響43
3.4.3壓力45
3.4.4停留時間45
3.5低溫干餾主要爐型46
3.5.1內(nèi)熱式與外熱式爐的特點47
3.5.2典型爐型47
3.6國外典型工藝52
3.6.1COED工藝52
3.6.2魯奇魯爾工藝53
3.6.3Coalcon加氫干餾工藝54
3.6.4Toscoal工藝54
3.6.5美國的LFC技術(shù)55
3.7國內(nèi)典型工藝57
3.7.1固體熱載體干餾工藝57
3.7.2SJ型系列內(nèi)熱式直立爐干餾工藝57
3.7.3流化床熱解熱電氣焦油聯(lián)產(chǎn)工藝59
3.7.4多段回轉(zhuǎn)爐溫和氣化工藝59
習題60

第4章煉焦62
4.1概述62
4.2焦炭的性質(zhì)及其用途62
4.2.1物理性質(zhì)及力學性能62
4.2.2焦炭的化學組成64
4.2.3焦炭的反應(yīng)性及反應(yīng)后強度64
4.2.4焦炭的用途及其質(zhì)量指標64
4.3煉焦用煤及其成焦理論67
4.3.1煉焦用煤及其特點67
4.3.2配煤煉焦68
4.3.3煤的黏結(jié)成焦機理70
4.4煉焦爐及其設(shè)備72
4.4.1焦爐結(jié)構(gòu)72
4.4.2焦爐爐型79
4.4.3筑爐材料86
4.4.4護爐設(shè)備89
4.4.5焦爐機械90
4.5焦爐加熱理論92
4.5.1煤氣的燃燒與熱工評定92
4.5.2焦爐傳熱97
4.5.3焦爐的流體力學基礎(chǔ)及其應(yīng)用98
4.6煉焦新技術(shù)102
4.6.1配煤的預處理技術(shù)102
4.6.2熄焦新技術(shù)109
4.6.3型焦112
習題115

第5章煉焦化學產(chǎn)品的回收與精制116
5.1煉焦化學產(chǎn)品116
5.1.1煉焦化學產(chǎn)品的產(chǎn)生、組成及產(chǎn)率116
5.1.2煉焦化學產(chǎn)品的用途118
5.1.3煉焦化學產(chǎn)品的回收與精制118
5.2粗煤氣的初冷、輸送及初凈化120
5.2.1粗煤氣的初步冷卻120
5.2.2焦油與氨水的分離125
5.2.3煤氣的輸送126
5.2.4煤氣的初凈化128
5.2.5焦爐煤氣的利用136
5.3氨和粗輕吡啶的回收138
5.3.1氨的回收138
5.3.2粗輕吡啶的回收143
5.3.3剩余氨水的處理145
5.4粗苯的回收與精制150
5.4.1粗苯的回收150
5.4.2粗苯的精制159
5.5焦油的加工172
5.5.1焦油蒸餾前的準備174
5.5.2焦油蒸餾175
5.5.3焦油餾分的加工182
5.5.4焦油瀝青的加工187
習題189

第6章煤的氣化190
6.1概述190
6.1.1煤氣化技術(shù)分類190
6.1.2煤氣化設(shè)備191
6.1.3煤的氣化評價指標195
6.1.4裝料和排灰197
6.2煤的氣化原理198
6.2.1煤氣化的基本原理和過程198
6.2.2煤氣化工藝的原則流程199
6.3氣化過程相關(guān)計算及影響因素200
6.3.1煤的氣化產(chǎn)物200
6.3.2煤氣平衡組成200
6.3.3煤氣的熱值及計算202
6.3.4煤氣化過程的物料衡算與熱量衡算203
6.3.5煤氣化過程的影響因素206
6.4固定床氣化209
6.4.1常壓固定床氣化209
6.4.2加壓固定床氣化224
6.5流化床氣化231
6.5.1流化床氣化的特點231
6.5.2工藝過程232
6.5.3常壓溫克勒氣化232
6.5.4高溫溫克勒氣化234
6.5.5灰融聚流化床氣化235
6.5.6循環(huán)流化床氣化240
6.5.7恩德爐粉煤氣化242
6.6氣流床氣化243
6.6.1氣流床氣化的特點244
6.6.2氣流床氣化原理245
6.6.3常壓氣流床粉煤氣化245
6.6.4加壓氣流床粉煤氣化248
6.6.5其它干法粉煤加壓氣化工藝250
6.6.6水煤漿加壓氣化253
6.7煤的地下氣化258
6.7.1定義及特點259
6.7.2氣化原理259
6.7.3地下氣化技術(shù)261
6.7.4影響因素262
6.8煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電265
6.8.1煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的特點265
6.8.2整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程266
6.8.3煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展266
6.9煤氣的凈化267
6.9.1煤氣中的雜質(zhì)及其危害267
6.9.2煤氣中雜質(zhì)的脫除方法268
6.10煤氣的甲烷化270
6.10.1甲烷化基本原理271
6.10.2甲烷化催化劑272
6.10.3甲烷化工藝流程272
習題273

第7章煤間接液化275
7.1費托合成275
7.1.1合成原理275
7.1.2催化劑276
7.1.3反應(yīng)器277
7.1.4主要影響因素282
7.1.5FT合成的典型工藝283
7.1.6Sasol的煤間接液化工業(yè)化生產(chǎn)286
7.1.7兗礦集團FT合成技術(shù)289
7.2合成甲醇292
7.2.1合成原理293
7.2.2催化劑293
7.2.3反應(yīng)條件294
7.2.4反應(yīng)器294
7.2.5甲醇合成的典型工藝296
7.3甲醇轉(zhuǎn)化為汽油300
7.3.1合成原理300
7.3.2催化劑300
7.3.3反應(yīng)器301
7.3.4典型工藝301
7.3.5新西蘭工業(yè)化生產(chǎn)303
7.4甲醇利用進展304
7.4.1甲醇燃料304
7.4.2甲醇裂解制烯烴306
7.4.3合成二甲醚309
7.5煤制醋酐312
7.5.1合成原理312
7.5.2工藝流程312
7.6合成氣兩段直接合成汽油313
7.6.1兩段固定床合成工藝313
7.6.2丹麥兩段組合合成工藝314
7.6.3漿態(tài)床FT與Mobil法組合工藝315
習題316

第8章煤直接液化317
8.1發(fā)展歷程317
8.2煤直接液化原理318
8.2.1過程反應(yīng)318
8.2.2反應(yīng)歷程321
8.3工藝過程及產(chǎn)物321
8.3.1基本工藝流程321
8.3.2直接液化產(chǎn)物322
8.4直接液化過程影響因素323
8.4.1原料煤323
8.4.2溶劑324
8.4.3工業(yè)催化劑325
8.4.4反應(yīng)溫度326
8.4.5反應(yīng)壓力327
8.4.6反應(yīng)時間327
8.4.7氣液比328
8.5主要設(shè)備328
8.5.1高壓煤漿泵328
8.5.2煤漿預熱器與煤漿加熱爐328
8.5.3液化反應(yīng)器329
8.6德國煤加氫液化老工藝330
8.6.1第一段液相加氫330
8.6.2第二段氣相加氫333
8.6.3主要工藝條件和產(chǎn)品收率334
8.7直接液化的其它典型工藝335
8.7.1溶劑精煉煤法335
8.7.2氫煤法337
8.7.3?？松淙軇┓?39
8.7.4催化兩段液化工藝340
8.7.5液體溶劑萃取工藝341
8.7.6德國煤液化精制聯(lián)合工藝342
8.7.7我國神華煤直接液化工藝343
8.7.8中國煤炭直接液化工藝344
8.7.9煤油共處理技術(shù)345
8.8煤液化油的提質(zhì)加工349
8.8.1液化油的組成及特點349
8.8.2液化粗油提質(zhì)加工化學品350
8.8.3液化粗油提質(zhì)加工工藝352
習題353

第9章煤的碳素制品355
9.1概述355
9.1.1碳素制品的性質(zhì)355
9.1.2碳素制品的種類和用途355
9.2電極炭357
9.2.1原材料及其質(zhì)量要求357
9.2.2石墨化過程359
9.2.3電極炭生產(chǎn)工藝過程360
9.2.4碳電極和不透性石墨材料363
9.3活性炭364
9.3.1概述364
9.3.2活性炭的種類365
9.3.3活性炭的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)365
9.3.4活性炭的制備367
9.3.5活性炭的再生371
9.3.6活性炭的應(yīng)用及發(fā)展372
9.4碳分子篩372
9.4.1碳分子篩分離原理373
9.4.2碳分子篩的特點373
9.4.3碳分子篩的制備373
9.4.4碳分子篩的應(yīng)用375
9.5碳素纖維375
9.5.1碳素纖維的種類和性能375
9.5.2工藝流程376
9.5.3碳素纖維的應(yīng)用377
習題378

第10章煤化工生產(chǎn)過程污染與防治379
10.1概述379
10.1.1環(huán)境污染379
10.1.2環(huán)境污染的嚴重性380
10.2煤化工主要污染物380
10.2.1大氣污染物380
10.2.2液態(tài)污染物381
10.2.3固態(tài)污染物383
10.3廢氣處理技術(shù)383
10.3.1煙塵治理384
10.3.2煙氣脫硫386
10.3.3煙氣脫硝387
10.3.4廢氣燃燒388
10.4廢水處理技術(shù)388
10.4.1廢水處理概述389
10.4.2焦化廢水處理390
10.4.3氣化廢水處理393
10.5二氧化碳減排和利用395
10.5.1提高能源利用率，實現(xiàn)CO2減排395
10.5.2CO2捕集與分離技術(shù)395
10.5.3二氧化碳埋存技術(shù)396
10.5.4氣驅(qū)采油技術(shù)397
10.5.5二氧化碳利用技術(shù)397
10.6潔凈煤技術(shù)的推廣應(yīng)用398
習題398

參考文獻399