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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/D 227

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－Ⅰ 378

A工艺流程 378

B运转实绩 381

C反应器 382

4.3.1.2萨索尔－Ⅱ 386

A工艺流程 387

B重要数据 392

4.3.1.3萨索尔－Ⅲ 393

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