煤化工工艺学

第1章绪论1
1.1煤在社会发展中的地位1
1.2煤化工的发展历程2
1.3煤化工的范畴3
1.3.1煤的干馏4
1.3.2煤的气化4
1.3.3煤的液化4
1.3.4煤基碳素材料5
1.4主要教学内容5
习题6

第2章煤炭资源特点及性质7
2.1煤炭资源概况7
2.1.1世界煤炭资源7
2.1.2中国煤炭资源8
2.2煤的形成10
2.3煤岩学基础12
2.3.1宏观特征12
2.3.2显微组成13
2.3.3煤中的矿物质14
2.4煤的分类及用途14
2.4.1煤的分类14
2.4.2主要煤类特征和用途15
2.4.3煤的质量分级17
2.5煤的组成和性质17
2.5.1煤的化学组成17
2.5.2煤的物理性质18
2.5.3煤的化学性质20
2.5.4煤的工艺性质22
2.6煤的工业分析与元素分析25
2.6.1煤炭分析的基准25
2.6.2工业分析26
2.6.3元素分析29
习题31

第3章低温干馏32
3.1概述32
3.2煤的炭化热解原理32
3.2.1煤中的官能团33
3.2.2炭化热解机理33
3.2.3煤炭化热解中的化学反应34
3.2.4低变质煤的炭化热解过程35
3.3低温干馏产品36
3.3.1半焦/兰炭36
3.3.2煤焦油37
3.3.3煤气39
3.4低温干馏产品的影响因素39
3.4.1原料煤的影响39
3.4.2加热条件的影响43
3.4.3压力45
3.4.4停留时间45
3.5低温干馏主要炉型46
3.5.1内热式与外热式炉的特点47
3.5.2典型炉型47
3.6国外典型工艺52
3.6.1COED工艺52
3.6.2鲁奇鲁尔工艺53
3.6.3Coalcon加氢干馏工艺54
3.6.4Toscoal工艺54
3.6.5美国的LFC技术55
3.7国内典型工艺57
3.7.1固体热载体干馏工艺57
3.7.2SJ型系列内热式直立炉干馏工艺57
3.7.3流化床热解热电气焦油联产工艺59
3.7.4多段回转炉温和气化工艺59
习题60

第4章炼焦62
4.1概述62
4.2焦炭的性质及其用途62
4.2.1物理性质及力学性能62
4.2.2焦炭的化学组成64
4.2.3焦炭的反应性及反应后强度64
4.2.4焦炭的用途及其质量指标64
4.3炼焦用煤及其成焦理论67
4.3.1炼焦用煤及其特点67
4.3.2配煤炼焦68
4.3.3煤的黏结成焦机理70
4.4炼焦炉及其设备72
4.4.1焦炉结构72
4.4.2焦炉炉型79
4.4.3筑炉材料86
4.4.4护炉设备89
4.4.5焦炉机械90
4.5焦炉加热理论92
4.5.1煤气的燃烧与热工评定92
4.5.2焦炉传热97
4.5.3焦炉的流体力学基础及其应用98
4.6炼焦新技术102
4.6.1配煤的预处理技术102
4.6.2熄焦新技术109
4.6.3型焦112
习题115

第5章炼焦化学产品的回收与精制116
5.1炼焦化学产品116
5.1.1炼焦化学产品的产生、组成及产率116
5.1.2炼焦化学产品的用途118
5.1.3炼焦化学产品的回收与精制118
5.2粗煤气的初冷、输送及初净化120
5.2.1粗煤气的初步冷却120
5.2.2焦油与氨水的分离125
5.2.3煤气的输送126
5.2.4煤气的初净化128
5.2.5焦炉煤气的利用136
5.3氨和粗轻吡啶的回收138
5.3.1氨的回收138
5.3.2粗轻吡啶的回收143
5.3.3剩余氨水的处理145
5.4粗苯的回收与精制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焦油蒸馏前的准备174
5.5.2焦油蒸馏175
5.5.3焦油馏分的加工182
5.5.4焦油沥青的加工187
习题189

第6章煤的气化190
6.1概述190
6.1.1煤气化技术分类190
6.1.2煤气化设备191
6.1.3煤的气化评价指标195
6.1.4装料和排灰197
6.2煤的气化原理198
6.2.1煤气化的基本原理和过程198
6.2.2煤气化工艺的原则流程199
6.3气化过程相关计算及影响因素200
6.3.1煤的气化产物200
6.3.2煤气平衡组成200
6.3.3煤气的热值及计算202
6.3.4煤气化过程的物料衡算与热量衡算203
6.3.5煤气化过程的影响因素206
6.4固定床气化209
6.4.1常压固定床气化209
6.4.2加压固定床气化224
6.5流化床气化231
6.5.1流化床气化的特点231
6.5.2工艺过程232
6.5.3常压温克勒气化232
6.5.4高温温克勒气化234
6.5.5灰融聚流化床气化235
6.5.6循环流化床气化240
6.5.7恩德炉粉煤气化242
6.6气流床气化243
6.6.1气流床气化的特点244
6.6.2气流床气化原理245
6.6.3常压气流床粉煤气化245
6.6.4加压气流床粉煤气化248
6.6.5其它干法粉煤加压气化工艺250
6.6.6水煤浆加压气化253
6.7煤的地下气化258
6.7.1定义及特点259
6.7.2气化原理259
6.7.3地下气化技术261
6.7.4影响因素262
6.8煤气化联合循环发电265
6.8.1煤气化联合循环发电的特点265
6.8.2整体煤气化联合循环发电工艺流程266
6.8.3煤气化联合循环发电技术的发展266
6.9煤气的净化267
6.9.1煤气中的杂质及其危害267
6.9.2煤气中杂质的脱除方法268
6.10煤气的甲烷化270
6.10.1甲烷化基本原理271
6.10.2甲烷化催化剂272
6.10.3甲烷化工艺流程272
习题273

第7章煤间接液化275
7.1费托合成275
7.1.1合成原理275
7.1.2催化剂276
7.1.3反应器277
7.1.4主要影响因素282
7.1.5FT合成的典型工艺283
7.1.6Sasol的煤间接液化工业化生产286
7.1.7兖矿集团FT合成技术289
7.2合成甲醇292
7.2.1合成原理293
7.2.2催化剂293
7.2.3反应条件294
7.2.4反应器294
7.2.5甲醇合成的典型工艺296
7.3甲醇转化为汽油300
7.3.1合成原理300
7.3.2催化剂300
7.3.3反应器301
7.3.4典型工艺301
7.3.5新西兰工业化生产303
7.4甲醇利用进展304
7.4.1甲醇燃料304
7.4.2甲醇裂解制烯烃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工艺流程312
7.6合成气两段直接合成汽油313
7.6.1两段固定床合成工艺313
7.6.2丹麦两段组合合成工艺314
7.6.3浆态床FT与Mobil法组合工艺315
习题316

第8章煤直接液化317
8.1发展历程317
8.2煤直接液化原理318
8.2.1过程反应318
8.2.2反应历程321
8.3工艺过程及产物321
8.3.1基本工艺流程321
8.3.2直接液化产物322
8.4直接液化过程影响因素323
8.4.1原料煤323
8.4.2溶剂324
8.4.3工业催化剂325
8.4.4反应温度326
8.4.5反应压力327
8.4.6反应时间327
8.4.7气液比328
8.5主要设备328
8.5.1高压煤浆泵328
8.5.2煤浆预热器与煤浆加热炉328
8.5.3液化反应器329
8.6德国煤加氢液化老工艺330
8.6.1第一段液相加氢330
8.6.2第二段气相加氢333
8.6.3主要工艺条件和产品收率334
8.7直接液化的其它典型工艺335
8.7.1溶剂精炼煤法335
8.7.2氢煤法337
8.7.3埃克森供氢溶剂法339
8.7.4催化两段液化工艺340
8.7.5液体溶剂萃取工艺341
8.7.6德国煤液化精制联合工艺342
8.7.7我国神华煤直接液化工艺343
8.7.8中国煤炭直接液化工艺344
8.7.9煤油共处理技术345
8.8煤液化油的提质加工349
8.8.1液化油的组成及特点349
8.8.2液化粗油提质加工化学品350
8.8.3液化粗油提质加工工艺352
习题353

第9章煤的碳素制品355
9.1概述355
9.1.1碳素制品的性质355
9.1.2碳素制品的种类和用途355
9.2电极炭357
9.2.1原材料及其质量要求357
9.2.2石墨化过程359
9.2.3电极炭生产工艺过程360
9.2.4碳电极和不透性石墨材料363
9.3活性炭364
9.3.1概述364
9.3.2活性炭的种类365
9.3.3活性炭的结构与性质365
9.3.4活性炭的制备367
9.3.5活性炭的再生371
9.3.6活性炭的应用及发展372
9.4碳分子筛372
9.4.1碳分子筛分离原理373
9.4.2碳分子筛的特点373
9.4.3碳分子筛的制备373
9.4.4碳分子筛的应用375
9.5碳素纤维375
9.5.1碳素纤维的种类和性能375
9.5.2工艺流程376
9.5.3碳素纤维的应用377
习题378

第10章煤化工生产过程污染与防治379
10.1概述379
10.1.1环境污染379
10.1.2环境污染的严重性380
10.2煤化工主要污染物380
10.2.1大气污染物380
10.2.2液态污染物381
10.2.3固态污染物383
10.3废气处理技术383
10.3.1烟尘治理384
10.3.2烟气脱硫386
10.3.3烟气脱硝387
10.3.4废气燃烧388
10.4废水处理技术388
10.4.1废水处理概述389
10.4.2焦化废水处理390
10.4.3气化废水处理393
10.5二氧化碳减排和利用395
10.5.1提高能源利用率，实现CO2减排395
10.5.2CO2捕集与分离技术395
10.5.3二氧化碳埋存技术396
10.5.4气驱采油技术397
10.5.5二氧化碳利用技术397
10.6洁净煤技术的推广应用398
习题398

参考文献399