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第23章 煤气化的理论基础1

23.1 导言1

23.2 气化的热力学1

23.2.1 平衡的影响1

23.2.2 热效应6

23.3 气化系统的物理学13

23.3.1 气体－流化床的特性13

23.3.2 煤和煤半焦的孔结构特性20

23.4 气化反应的动力学34

23.4.1 煤初始气化阶段的动力学34

23.4.2 煤半焦的气化动力学55

参考文献97

第24章 煤的气化方法104

24.1 前言104

24.1.1 气化方法的发展104

24.1.2 气化要点106

24.1.3 气化方法的分类107

24.1.4 煤特性对气化方法的影响109

24.2 固定床气化炉112

24.2.1 引言112

24.2.2 早期的气化炉114

24.2.3 现代工业气化炉114

24.2.4 新型固定床试验气化炉125

24.2.5 对固定床气化炉的评价137

24.3 流化床方法138

24.3.1 引言138

24.3.2 完全流化床法139

24.3.3 混合流化床法165

24.3.4 制取气体和油的流化床法187

24.4 气流床气化炉197

24.4.1 引言197

24.4.2 制取不含氮产品气的方法198

24.4.3 制取含氮产品气的方法211

24.4.4 对气流床气化炉的评价216

24.5 熔融床气化炉217

24.5.1 引言217

24.5.2 制取不含氮产品气的方法217

24.5.3 制取含氮产品气的方法223

24.6 其他方法228

24.6.1 Total Energy法229

24.6.2 哥伦比亚大学电弧法229

24.7 结论230

参考文献231

第25章 气化产品的加工240

25.1 煤气中的杂质240

25.1.1 气流床气化法240

25.1.2 固定床气化法241

25.1.3 流化床气化法241

25.1.4 产品气的规格242

25.2 颗粒杂质的脱除243

25.2.1 K－T法243

25.2.2 Winkler法245

25.2.3 Lurgi法245

25.2.4 热气体内颗粒杂质的脱除246

25.3 煤气化气体的净化247

25.3.1 醇胺净化法248

25.3.2 热碳酸钾法249

25.3.3 物理溶剂法252

25.3.4 Selexol法252

25.3.5 Fluor溶剂法254

25.3.6 Purisol法254

25.3.7 Rectisol法256

25.3.8 常温下固体吸附剂脱硫258

25.3.9 气体的热净化259

25.4 水煤气变换催化剂264

25.4.1 变换反应264

25.4.2 CO变换催化剂265

25.4.3 变换催化剂的选择268

25.5 催化甲烷化268

25.5.1 化学过程和热力学269

25.5.2 催化剂270

25.5.3 催化剂毒物270

25.5.4 反应器的类型270

25.5.5 美国矿务局的试验270

25.5.6 IGT的甲烷化法273

25.5.7 流化床甲烷化反应器275

25.5.8 多级反应器的甲烷化的过程277

25.5.9 Lurgi－Sasol甲烷化反应器279

25.5.10 液相甲烷化反应器279

参考文献282

第26章 煤的地下气化286

26.1 前言286

26.2 煤地下气化的化学原理287

26.2.1 煤的热解287

26.2.2 半焦气化的化学原理287

26.2.3 后继过程的化学原理290

26.3 现场操作结果291

26.4 煤的塑性对煤地下气化的重要意义294

26.5 煤地下气化系统的设计295

26.5.1 遇到的问题295

26.5.2 苏联系统的特征295

26.6 提高煤的渗透性298

26.6.1 定向钻孔298

26.6.2 反向燃烧贯通299

26.6.3 电力贯通300

26.6.4 水力压裂301

26.7 急倾斜煤层的煤地下气化设计301

26.7.1 气流法302

26.7.2 气流法的改进302

26.8 水平煤层的煤地下气化设计304

26.8.1 用于厚煤层时的改进304

26.8.2 临界通道宽度305

26.8.3 保持产品气组成恒定306

26.8.4 系统效率307

26.9 1960年以来现场试验和工业装置的情况307

26.9.1 苏联307

26.9.2 欧洲和日本308

26.9.3 美国和加拿大308

26.10 煤地下气化的反应器模型313

26.11 煤地下气化的环境问题317

26.12 煤就地转化为合成燃料的研究展望321

参考文献323

第27章 煤液化的基本原理325

27.1 绪言325

27.1.1 煤液化的定义325

27.1.2 使用溶剂的一次煤液化325

27.1.3 不用溶剂的一次煤液化326

27.1.4 一次液体的二次转化326

27.2 使用溶剂的一次煤液化326

27.2.1 过程的总特征326

27.2.2 用合成溶剂时的供氢体研究327

27.2.3 煤的性质与供氢体液化的关系330

27.2.4 煤的性质与加氢萃取液化的关系334

27.2.5 溶剂性质与液化的关系336

27.2.6 天然溶剂的组成、来源及其供氢体性质339

27.2.7 供氢体和加氢萃取之间的关系344

27.2.8 加氢萃取的可操作性范围345

27.3 氢在一次液化中的作用346

27.3.1 溶剂再加氢的热力学346

27.3.2 氢的溶解度和汽—液平衡351

27.3.3 利用气态氢的煤液化354

27.4 一次液化动力学355

27.4.1 机理问题355

27.4.2 供氢体萃取的半经验速率模型355

27.4.3 供氢体萃取与热解的动力学关系359

27.4.4 供氢体萃取与加氢萃取的动力学关系360

27.4.5 传质的作用363

27.5 其他一次液化剂365

27.5.1 一氧化碳和水在一次液化中的应用365

27.5.2 合成气在一次液化中的作用366

27.5.3 反应机理368

27.5.4 其他供氢体369

27.6 一次液化的产物369

27.6.1 产率结构和产物鉴别369

27.6.2 杂原子的脱除372

27.7 煤中矿物质在一次液化中的作用375

27.7.1 煤中矿物质的类型及其在产物中的分布375

27.7.2 矿物质残留物378

27.7.3 矿物质对催化剂的影响378

27.8 液化过程中的催化反应381

27.8.1 非催化系统381

27.8.2 矿物质的催化作用381

27.8.3 使用接触催化剂的系统383

27.8.4 铁催化剂384

27.8.5 煤的等级及其岩石学组成对催化的影响385

27.8.6 熔盐催化386

参考文献388

第28章 液化的方法394

28.1 总论394

28.2 技术问题395

28.3 方法概述398

28.3.1 溶剂精炼法398

28.3.2 催化法408

28.3.3 供氢体溶剂法419

28.3.4 其他方法426

28.4 共同的问题和单元过程432

28.4.1 催化剂寿命问题432

28.4.2 煤液化过程中生成的固体的性质438

28.4.3 固体分离的方法445

28.4.4 液化装置残留物的气化451

28.4.5 工艺工程问题451

28.5 机械设备452

28.5.1 减压阀452

28.5.2 高压进料泵453

28.5.3 预热器453

28.5.4 矿物质残留物的干燥454

28.5.5 产物的固化454

参考文献454

第29章 煤液化产物的加工460

29.1 引言460

29.1.1 范围和对象460

29.1.2 定义460

29.2 生产煤液体的方法461

29.2.1 煤的性质461

29.2.2 加工的方法463

29.3 煤液体的性质465

29.3.1 工艺过程液体465

29.3.2 煤液体的比较472

29.3.3 煤液体性质概述477

29.4 煤液体的加工481

29.4.1 加氢处理482

29.4.2 加氢裂解503

29.4.3 催化裂解517

29.4.4 蒸汽裂解518

29.4.5 重整520

参考文献522

第30章 从煤和煤气制取燃料、化学制品及其他产品529

30.1 前言529

30.2 煤和焦用于还原531

30.2.1 铁矿的还原531

30.2.2 煤和焦在冶金工业中的其他用途543

30.2.3 从有色金属矿提炼金属氧化物或金属544

30.2.4 非金属化合物的还原546

30.3 煤和焦作为化学制品的原料548

30.3.1 炼焦炉产物的利用548

30.3.2 煤的加氢549

30.3.3 合成气的生产和利用551

30.3.4 碳化钙的生产和加工566

30.3.5 煤直接转化而成乙炔568

30.3.6 其他碳化物的生产570

30.3.7 二氧化碳和碳酸盐的生产571

30.4 煤及其有关产物作为碳素物质的应用572

30.4.1 碳和石墨电极573

30.4.2 碳砖578

30.4.3 碳纤维579

30.4.4 从煤制塑料581

30.4.5 碳黑和填料582

30.4.6 从煤制碳素吸附剂583

30.5 煤燃烧过程的副产物591

30.5.1 飞灰和渣591

30.5.2 烟道气脱硫的副产物594

参考文献595

第31章 煤的利用对环境、卫生和安全的影响606

31.1 前言606

31.2 煤系统评述608

31.2.1 概述608

31.2.2 勘探608

31.2.3 开采608

31.2.4 富集608

31.2.5 运输608

31.2.6 利用610

31.2.7 分销到用户610

31.3 煤系统对环境、卫生和安全影响的控制因素610

31.3.1 概述610

31.3.2 煤系统因素613

31.3.3 位置因素619

31.3.4 控制工艺620

31.4 排出物的特征625

31.4.1 进入大气的排出物625

31.4.2 液体排出物626

31.4.3 固体废物和残留物630

31.5 对环境的影响631

31.5.1 概述631

31.5.2 全球性影响632

31.5.3 区域性影响632

31.5.4 局部性影响634

31.6 对卫生和安全的影响638

31.6.1 概述638

31.6.2 全球性影响639

31.6.3 区域性影响639

31.6.4 局部性影响642

31.7 各种煤工艺造成的影响的比较650

31.8 小结652

参考文献653