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目 录1

引 言1

1煤炭气化的物理化学基础3

1.1 煤气化的基本化学反应3

1.2反应焓5

1.3煤气化反应的化学平衡6

1.3.1 平衡常数6

1.3.2温度对平衡常数的影响7

1.3.3压力对平衡常数的影响9

1.3.4碳－氢－氧气化系统的平衡特征11

1.3.5碳活度对平衡的影响12

1.3.6高压气化时的平衡常数13

1.3.7煤气平衡组成的计算14

1.4煤裂解及气化反应动力学18

1.4.1 煤裂解动力学模型18

1.4.2煤的快速加氢气化反应动力学19

1.4.3.1 煤焦－氧反应23

1.4.3煤焦的气化反应动力学方程23

1.4.3.2煤焦－氢－甲烷系统25

1.4.3.3煤焦－二氧化碳反应27

1.4.3.4煤焦－水蒸气反应系统30

1.4.3.5煤焦－气体反应速率比较32

1.4.4扩散对煤气化反应速度的影响33

1.4.4.1 三区域图33

1.4.4.2内扩散控制的动力学方程34

1.4.4.3外扩散控制的动力学方程35

1.4.4.4扩散控制的动力学方程36

1.4.5气化生产过程的强化方法37

1.5煤气化反应系统的化学计量关系38

1.5.1 煤气化过程中的化学计算关系38

1.5.1.1 反应38

1.5.1.2热平衡43

1.5.2反应系统的总反应方程式45

2气化用煤的性质及其影响因素51

2.1煤的气化性质51

2.1.1 反应活性51

2.1.3 结渣性52

2.1.2粘结性52

2.1.4 热稳定性53

2.1.5 机械强度53

2.1.6粒度分布53

2.1.7燃料的水分、灰分和硫分54

2.2煤的气化活性与煤性质的关系54

2.3煤中矿物质和煤气化的关系56

2.3.2煤灰熔融性57

2.3.1 煤中矿物质的组成57

2.3.3 影响结渣性的因素59

2.3.4煤灰的粘温特性61

2.4压力对某些煤气化性质的影响64

2.4.1 压力对煤粘结性的影响64

2.4.2压力对煤结渣性的影响65

3煤气化工艺67

3.1 煤气化工艺的分类67

3.1.1按制取煤气热值分类67

3.1.2按供热方式分类67

3.1.3按气化反应的反应形式分类68

3.2移动床煤气化69

3.2.1发生炉煤气70

3.2.1.1发生炉内反应层分布70

3.2.1.2空气煤气的制造原理71

3.2.1.3混合发生炉煤气72

A制造原理72

B气化过程控制的工艺条件75

C混合发生炉煤气的各项气化指标78

D气化用煤性质与有关气化指标的关系82

F煤气发生炉的强化87

E我国典型煤种的气化指标87

G气化炉及煤气站工艺流程92

3.2.2水煤气101

3.2.2.1水煤气的制造原理101

A理想水煤气101

B实际水煤气104

C工作循环的构成104

D气化效率和工艺条件的选择108

E半水煤气的制造112

F生产水煤气的原料选择113

3.2.2.2间歇式水煤气生产流程及主要设备114

A间歇法制取水煤气和半水煤气的工艺流程114

B常压水煤气发生炉115

3.2.2.3水煤气生产的改进氧（或富氧）—蒸汽混合物制取水煤气118

3.2.3两段炉120

3.2.3.1基本原理120

A发生炉型两段炉121

B水煤气型两段炉121

3.2.3.2两段炉的结构特点122

3.2.3.3两段炉气化工艺流程123

A发生炉型两段炉工艺流程123

B水煤气型两段炉工艺流程124

3.2.3.4典型的操作指标126

3.2.3.5两段炉对原料煤的要求129

3.2.3.6对两段炉的分析129

3.2.4成型煤在移动床煤气化炉中的应用130

3.2.4.1对型煤质量的基本要求130

3.3.4.3粉煤粘结剂成型131

3.2.4.2煤成型方法131

3.3.4.4型煤的气化特性133

3.2.5移动床加压气化136

3.2.5.1理想的加压气化原理137

3.2.5.2实际气化过程分析139

3.2.5.3工艺条件的选择与气化指标141

A气化压力的影响及压力的选择141

B气化层温度144

C气化剂组成和它的温度145

3.2.5.4固态排渣鲁奇炉的炉型及工艺流程150

A鲁奇气化炉150

D气化强度的确定150

E加压气化的主要指标150

B工艺流程151

3.2.5.5 煤的性质对鲁奇炉气化的影响及煤种选用151

3.2.5.6移动床加压气化方法的发展155

A KGN气化法155

B鲁奇气化炉的大型化157

C鲁尔100型压力气化炉158

D液态排渣鲁奇炉161

E窑炉气化法169

3.2.5.7加压移动床气化的优化172

A拟均相一维模型172

B多相一维模型184

C二维均相模型188

3.2.6移动床煤气化过程的计算190

3.2.6.1综合计算法190

A概述190

B计算举例192

A概述201

3.2.6.2实际数据计算法201

B 以实际数据计算法进行水煤气计算204

3.2.6.3反应平衡计算法216

3.3碎煤流化床气化221

3.3.1 流化床气化的基本原理221

3.3.1.1临界流化速度222

3.3.1.2极限临界速率223

3.3.1.3流化床床层的膨胀和颗粒的运动225

3.3.2.1床内反应层的分布227

3.3.1.4静床层高度与炉子直径比Ho/D227

3.3.2常压流化床煤气化过程227

3.3.2.2床内温度分布228

3.3.2.3床内颗粒充分混合的影响229

33.2.4带出物229

3.3.3加压流化床气化过程230

3.3.3.1压力对流化床的流体力学影响230

A温克勒气化炉231

3.3.4.1温克勒煤气化工艺231

3.3.4流化床气化工艺231

3.3.3.2压力对气化过程的影响231

B操作条件及生产指标233

C工艺流程233

D温克勒气化炉的工艺特性236

3.3.4.2高温温克勒气化法（HTW）236

A开发研究的主要工作结果237

B工艺流程及生产指标241

3.3.4.3灰团聚流化床煤气化法241

A U-Gas气化炉242

B KRW气化炉及工艺流程244

C灰团聚的影响因素分析245

D典型操作参数与气化指标247

3.3.4.4循环流化床气化法249

3.4气流床气化250

3.4.1气流床气化原理250

3.4.2粉煤气化的反应条件分析251

3.4.3.1 K-T煤气化方法253

A工艺流程和设备253

3.4.3干法进料的气流床气化方法253

B操作控制及生产指标255

C用煤的要求与特点257

3.4.3.2谢尔法258

3.4.3.3普伦弗洛法261

3.4.4湿法进料的气流床气化方法265

3.4.4.1德士古煤气化法265

A工艺流程265

B气化炉与主要设备267

C主要操作控制参数269

D主要操作指标270

E用煤要求及特点272

3.4.4.2 Dow煤气化法273

A气化炉与工艺流程274

B生产指标及商业化装置设计基础数据275

C过程特点276

3.4.5其他气流床气化方法277

3.4.5.1 GSP粉煤气化法277

3.4.5.2 CGT煤气化法280

3.4.5.3 日本正在开发的气流床煤气化技术282

3.4.6气流床煤气化过程的模拟286

3.4.6.1基本反应286

3.4.6.2模型的设计292

3.4.6.3结果和讨论295

3.5熔浴床298

3.5.1 熔渣床298

3.5.1.1基本原理298

3.5.1.2罗麦尔单筒式和双筒式气化炉299

3.5.1.3萨尔贝尔克－奥托法301

3.5.2熔盐床303

3.5.3 熔铁床304

3.6其他气化法306

3.6.1加氢气化法306

3.6.1.1 Hygas法307

3.6.1.2 HKV加氢气化法309

3.6.1.3 Exxon催化加氢气化法312

3.6.1.4 MRS煤加氢法315

3.6.2利用核能的煤气化方法317

3.6.2.1水蒸气气化法317

3.6.2.2加氢气化法318

3.6.2.3原型装置319

3.6.3地下煤气化法320

3.6.3.1气化反应带分布320

3.6.3.2地下气化方法321

3.6.3.3地下贯通方法322

3.6.3.4地下气化的影响因素323

4煤气化工艺在化学品生产上的应用325

4.1 煤气化工艺在合成氨工业上应用325

4.1.1.2技术现状与进展326

4.1.1 间歇式移动床煤气化工艺在合成氨工业上应用326

4.1.1.1 工艺流程326

4.1.2温克勒煤气化工艺在合成氨工业上应用328

4.1.2.1工艺流程（奈维利化肥厂）328

4.1.2.2运转初期遇到的问题和改进措施330

A煤气化炉331

B煤气净化331

4.1.3 K-T煤气化工艺在合成氨工业上的应用333

4.1.3.1南非莫德丰坦氨厂333

A工艺流程335

B运转初期碰到的问题和解决方法337

4.1.3.2 印度塔尔切尔氨厂和拉马贡丹氨厂339

4.1.4德士古煤气化工艺在合成氨工业上的应用343

4.1.4.1 田纳西流域管理局的煤制氨工程343

4.1.4.2宇部工业公司的煤基氨厂352

A前期的技术开发研究352

B工艺流程352

C运行情况354

4.1.5.1云南解放军化肥厂的合成氨装置355

4.1.5 鲁奇煤气化工艺在合成氨工业上的应用355

A工艺流程356

B运转实绩356

4.1.5.2 山西化肥厂的合成氨装置357

A工艺流程358

B设计数据和试生产简况360

4.1.6小结362

4.2煤气化工艺在C1化学品生产上的应用363

4.2.1温克勒煤气化工艺在甲醇生产上的应用363

4.2.1.1朝鲜“七、七”化工厂363

A工艺流程364

B运转实绩364

C运转经验365

4.2.1.2德国莱茵？煤公司的甲醇厂365

4.2.2 HTW煤气化工艺在甲醇生产上的应用366

4.2.2.1示范装置的布置及工艺流程366

4.2.2.2试运行概况367

4.2.3德士古煤气化工艺在羰基合成上的应用368

4.2.2.3试生产期间遇到的问题和改进措施368

4.2.3.1工艺流程369

4.2.3.2试运行概况和实绩371

4.2.4德士古煤气化工艺在醋酐生产上的应用371

4.2.4.1工艺流程373

4.2.4.2煤气化炉运转概况375

A气化炉的运转率和连续运行天数375

B气化炉运转中遇到的问题376

C工艺改进的方向376

4.3 煤气化工艺在合成液体燃料生产中的应用377

4.3.1鲁奇煤气化工艺在合成液体燃料生产中的应用378

4.3.1.1萨索尔－Ⅰ378

A工艺流程378

B运转实绩381

C反应器382

4.3.1.2萨索尔－Ⅱ386

A工艺流程387

B重要数据392

4.3.1.3萨索尔－Ⅲ393

4.3.1.4萨索尔合成液体燃料生产的主要成绩393

C萨索尔－Ⅱ的开车经验393

4.3.2移动床间歇式煤气化工艺在合成液体燃料生产中应用396

5煤气化工艺在电力生产中的应用399

5.1煤发电技术简介399

5.2煤气化工艺在联合循环发电中的应用406

5.2.1 工艺流程407

5.2.2 主要设备409

5.3道煤气化工艺在联合循环发电中的应用417

5.3.1 工艺流程417

5.3.2设计数据419

5.3.3试运转概况和实绩420

5.4谢尔煤气化工艺在联合循环发电上的应用421

5.4.1 示范装置概况422

5.4.2示范装置的工艺流程422

5.4.3示范装置的几个特点422

5.4.4示范装置的运转概况和实绩423

5.5美国的洁净煤技术示范计划中的IGCC示范装置424

5.5.1 Piuon Pinc项目424

5.5.4Toms Creek示范项目425

5.5.2 Tampa电力公司项目425

5.5.3燃料工程公司（CE）项目425

5.5.5 Cka n Energy示范项目426

5.5.6 Wabash R iver项目426

5.6整体煤气化湿空气透平循环发电（IGHAT）427

5.7煤气化工艺在燃料电池发电上的应用428

6.2煤气化工艺在城市煤气生产中的应用432

6.2.1 水煤气在城市煤气生产上的应用432

6.1 在工业燃料气生产上的应用432

6煤气化工艺在燃气生产上的应用432

6.2.1.1增热水煤气433

6.2.1.2水煤气甲烷化434

6.2.2 鲁奇炉煤气化工艺在城市煤气生产上的应用436

6.2.2.1英国西田高压煤气化厂436

6.2.2.2黑水泵煤气联合企业438

6.2.2.3捷克城市煤气厂鲁奇气化炉的运转实绩444

6.3煤气化工艺在代用天然气（SNG）生产上的应用444

6.3.1大平原煤制天然气工程444

6.3.2在代用天然气生产上的应用448