煤炭熱解與焦化

1緒論001
1.1熱解與煉焦煤資源002
1.1.1煤炭分類002
1.1.2低階煤儲量及分布004
1.1.3煉焦煤儲量及分布006
1.2熱解與焦化過程特征008
1.2.1產(chǎn)物及析出規(guī)律008
1.2.1.1氣體產(chǎn)物析出規(guī)律008
1.2.1.2液體產(chǎn)物析出規(guī)律009
1.2.1.3固體產(chǎn)物生成規(guī)律010
1.2.2定向分質(zhì)轉(zhuǎn)化012
1.2.2.1以中低溫?zé)峤鉃辇堫^的定向分質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)013
1.2.2.2以高溫?zé)峤鉃辇堫^的定向分質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)015
1.3熱解與焦化技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展016
1.3.1產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀016
1.3.2技術(shù)發(fā)展方向017
1.3.2.1中低溫?zé)峤饧夹g(shù)發(fā)展方向017
1.3.2.2焦化技術(shù)發(fā)展方向018
參考文獻020
2熱解與焦化原理022
2.1煤的組成與結(jié)構(gòu)022
2.1.1煤的組成022
2.1.1.1有機組成022
2.1.1.2無機組成023
2.1.1.3煤的巖相組成024
2.1.2煤的基本結(jié)構(gòu)026
2.1.2.1物理結(jié)構(gòu)026
2.1.2.2化學(xué)結(jié)構(gòu)026
2.1.2.3結(jié)構(gòu)模型027
2.1.2.4化學(xué)鍵和解離能030
2.1.2.5煤分子結(jié)構(gòu)的近代概念031
2.2煤熱解與焦化規(guī)律及影響因素031
2.2.1煤熱解與焦化規(guī)律031
2.2.2裂解反應(yīng)032
2.2.3主要影響因素034
2.3煤熱解與焦化反應(yīng)動力學(xué)039
2.3.1反應(yīng)動力學(xué)039
2.3.2動力學(xué)模型042
2.3.3最概然機理函數(shù)045
2.4煤熱解與焦化機理及模型048
2.4.1熱解機理及模型048
2.4.1.1煤的熱解機理048
2.4.1.2煤熱解模型050
2.4.2成焦機理及模型057
參考文獻060
3煤炭中低溫?zé)峤?64
3.1原料煤的特點與評價064
3.1.1性質(zhì)與特點064
3.1.2評價方法065
3.2過程傳質(zhì)傳熱067
3.2.1高效傳質(zhì)067
3.2.1.1煤顆粒內(nèi)的傳質(zhì)067
3.2.1.2熱載體與固體顆粒間的傳質(zhì)068
3.2.2高效傳熱068
3.2.2.1氣體熱載體傳熱068
3.2.2.2固體熱載體傳熱069
3.2.3煤顆粒熱解分析071
3.2.3.1煤顆粒內(nèi)部溫度梯度071
3.2.3.2煤顆粒直徑對熱解失重的影響073
3.2.3.3煤塊直徑對煤熱解產(chǎn)率的影響074
3.2.3.4煤塊直徑對熱解氣成分的影響075
3.2.3.5熱解半焦分析075
3.2.3.6小結(jié)076
3.2.4煤熱解過程中傳熱模型的建立077
3.2.4.1基本假設(shè)077
3.2.4.2模型建立077
3.2.4.3初始條件與邊界條件079
3.2.4.4有限元數(shù)值模擬與結(jié)果分析079
3.2.4.5熱解過程傳熱計算及分析081
3.3熱解工藝裝備083
3.3.1基本工藝流程083
3.3.2工藝類型及分類084
3.3.3典型爐型及裝備086
3.3.3.1德國Lurgi-Ruhrgas爐086
3.3.3.2美國COED法092
3.3.3.3三江（SJ）爐095
3.3.3.4陜煤-國富（SM-GF）爐096
3.3.3.5回轉(zhuǎn)窯098
3.3.3.6浙大循環(huán)流化床熱電多聯(lián)產(chǎn)100
3.3.3.7旋轉(zhuǎn)床101
3.3.3.8氣流床102
3.3.3.9帶式爐熱解工藝104
3.3.4油氣除塵105
3.3.4.1除塵機理105
3.3.4.2除塵技術(shù)106
3.4焦油回收與熱解氣利用108
3.4.1焦油回收技術(shù)108
3.4.1.1焦油水洗技術(shù)108
3.4.1.2焦油油洗技術(shù)109
3.4.2熱解氣凈化與分質(zhì)利用112
3.4.2.1熱解氣的脫硫技術(shù)112
3.4.2.2熱解氣的分質(zhì)利用112
3.5半焦利用121
3.5.1半焦特性121
3.5.1.1半焦性質(zhì)121
3.5.1.2半焦規(guī)格和質(zhì)量127
3.5.2半焦利用途徑129
3.5.2.1半焦氣化130
3.5.2.2半焦燃燒131
3.5.2.3半焦在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用132
3.5.2.4半焦制電石135
3.5.2.5半焦成型135
3.5.2.6其他利用139
3.6環(huán)境保護與清潔生產(chǎn)143
3.6.1干燥及熱解廢水的處理及利用143
3.6.1.1煤中低溫?zé)峤鈴U水來源及水質(zhì)特點分析143
3.6.1.2熱解廢水處理技術(shù)144
3.6.2大氣污染防治措施149
3.6.2.1粉塵污染防治措施149
3.6.2.2廢氣污染防治措施151
3.6.3熱半焦清潔熄焦152
3.7熱解前沿技術(shù)155
3.7.1快速熱解155
3.7.2加氫熱解157
3.7.3加壓熱解158
3.7.4甲烷活化熱解160
3.7.5煤與非煤共熱解162
參考文獻167
4中低溫煤焦油加工173
4.1原料特征173
4.1.1原料基本性質(zhì)173
4.1.1.1一般性質(zhì)173
4.1.1.2密度、黏度、熱重分析174
4.1.1.3蒸餾特征176
4.1.1.4光譜學(xué)特征177
4.1.2化學(xué)組成180
4.1.2.1中低溫煤焦油常壓餾分組成180
4.1.2.2中低溫煤焦油減壓餾分組成183
4.1.3雜原子形態(tài)分析185
4.1.3.1含氧化合物185
4.1.3.2含氮化合物187
4.1.3.3含硫化合物189
4.1.4重組分表征分析190
4.1.4.1瀝青質(zhì)組成分析190
4.1.4.2FT-ICR MS191
4.1.4.3XPS196
4.1.4.4FTIR198
4.1.4.5NMR198
4.1.4.6XRD199
4.2中低溫煤焦油深加工關(guān)鍵技術(shù)原理200
4.2.1煤焦油預(yù)處理200
4.2.1.1雜質(zhì)分布形態(tài)及危害200
4.2.1.2煤焦油預(yù)處理工藝技術(shù)202
4.2.2精餾分離204
4.2.2.1煤焦油三塔式精餾204
4.2.2.2煤焦油粗酚的連續(xù)精餾分離206
4.2.3催化加氫208
4.2.3.1加氫精制208
4.2.3.2加氫裂化211
4.2.3.3催化裂化212
4.2.4煤焦油生產(chǎn)加工污染物及處理214
4.2.4.1煤焦油生產(chǎn)加工廢水214
4.2.4.2煤焦油加工廢渣處理方法218
4.3中低溫煤焦油加氫典型工藝221
4.3.1固定床加氫技術(shù)221
4.3.1.1餾分油固定床加氫技術(shù)221
4.3.1.2全餾分固定床加氫225
4.3.2懸浮床加氫技術(shù)227
4.3.2.1均相懸浮床加氫技術(shù)227
4.3.2.2非均相懸浮床加氫228
4.3.3沸騰床加氫技術(shù)230
4.3.3.1撫研院煤焦油沸騰床加氫技術(shù)231
4.3.3.2上海新佑劣質(zhì)油全返混沸騰床加氫工業(yè)化技術(shù)232
4.3.4典型工藝技術(shù)特點及發(fā)展前景233
4.3.4.1典型工藝技術(shù)特點233
4.3.4.2發(fā)展前景233
4.4中低溫煤焦油分質(zhì)利用234
4.4.1酚類分離與利用234
4.4.1.1酚類組成及特點234
4.4.1.2酚類提取與精制237
4.4.1.3下游精細化學(xué)品240
4.4.2中低溫煤焦油輕質(zhì)餾分利用242
4.4.2.1煤基石腦油催化重整制備芳烴242
4.4.2.2煤基石腦油芳烴抽提制備溶劑油244
4.4.2.3煤基石腦油制備化學(xué)品246
4.4.3中間餾分的加工利用248
4.4.3.1航空煤油248
4.4.3.2火箭煤油251
4.4.3.3變壓器油251
4.4.3.4冷凍機油254
4.4.3.5橡膠油256
4.4.4重質(zhì)組分的加工利用258
4.4.4.1中間相炭微球258
4.4.4.2中間相瀝青258
4.4.4.3改質(zhì)瀝青259
4.4.4.4煤系針狀焦260
4.4.4.5其他新型炭材料262
4.5中低溫煤焦油加工前沿技術(shù)262
4.5.1臨氫熱裂化262
4.5.2超臨界流體改質(zhì)265
4.5.2.1超臨界流體中煤焦油輕質(zhì)化265
4.5.2.2超臨界流體中煤焦油催化加氫267
4.5.3精細分離利用268
4.5.3.1正構(gòu)烷烴的分離270
4.5.3.2芳香族化合物（縮合芳香族化合物）的分離270
4.5.3.3含氮有機化合物的分離271
參考文獻271
5煤炭高溫?zé)捊?80
5.1煉焦配煤及預(yù)處理技術(shù)280
5.1.1煉焦配煤質(zhì)量280
5.1.1.1煉焦煤基本性質(zhì)280
5.1.1.2煉焦煤工藝性質(zhì)281
5.1.1.3煉焦配煤質(zhì)量282
5.1.2配煤技術(shù)284
5.1.2.1配煤原理284
5.1.2.2配煤工藝285
5.1.2.3配煤專家系統(tǒng)288
5.1.3煉焦煤預(yù)處理技術(shù)289
5.1.3.1煉焦煤預(yù)處理技術(shù)特征289
5.1.3.2裝爐煤搗固技術(shù)290
5.1.3.3裝爐煤干燥與調(diào)濕技術(shù)294
5.1.3.4干燥潔凈煤壓塊工藝298
5.1.3.5配型煤技術(shù)300
5.1.3.6煉焦煤與非煤的共炭化技術(shù)304
5.1.3.7添加惰性物煉焦307
5.2煉焦裝備及運行技術(shù)308
5.2.1煉焦裝備308
5.2.1.1煉焦爐的發(fā)展308
5.2.1.2焦爐結(jié)構(gòu)與類型309
5.2.1.3焦爐大型化311
5.2.1.4焦爐輔助設(shè)備317
5.2.1.5其他煉焦反應(yīng)器320
5.2.2焦爐運行與控制技術(shù)325
5.2.2.1室式煉焦過程325
5.2.2.2煤氣燃燒基礎(chǔ)329
5.2.2.3焦爐氣體力學(xué)原理332
5.2.2.4焦爐智能化技術(shù)336
5.2.3焦爐熱工與節(jié)能技術(shù)340
5.2.3.1煉焦熱與煉焦耗熱量340
5.2.3.2焦爐熱工評定341
5.2.3.3干熄焦與節(jié)能技術(shù)344
5.3焦炭產(chǎn)品及應(yīng)用349
5.3.1焦炭種類與性質(zhì)349
5.3.1.1焦炭種類349
5.3.1.2焦炭的組成與性質(zhì)350
5.3.2高爐用焦炭354
5.3.2.1焦炭在高爐中的作用354
5.3.2.2大高爐用焦質(zhì)量355
5.3.2.3焦炭質(zhì)量預(yù)測與控制356
5.3.3鑄造用焦炭360
5.3.4鐵合金用焦炭362
5.3.5化工用焦炭362
5.4焦爐副產(chǎn)物的凈化與利用技術(shù)363
5.4.1焦爐氣凈化與利用技術(shù)363
5.4.1.1粗煤氣生成與導(dǎo)出363
5.4.1.2煤氣初冷364
5.4.1.3煤氣輸送365
5.4.1.4煤氣凈化366
5.4.2煤焦油的回收技術(shù)369
5.4.2.1煤焦油的生成369
5.4.2.2煤焦油回收工藝369
5.4.3粗苯的回收及精制371
5.4.3.1粗苯組成與性質(zhì)371
5.4.3.2粗苯洗滌與回收372
5.4.4氨與輕吡啶的回收375
5.4.4.1氨的回收375
5.4.4.2粗輕吡啶的回收378
5.5煉焦污染物控制與清潔生產(chǎn)380
5.5.1焦化環(huán)保政策與要求380
5.5.2焦化煙塵控制與治理技術(shù)382
5.5.3焦化過程的VOCs治理383
5.5.3.1焦化VOCs的來源和組成383
5.5.3.2工業(yè)VOCs治理控制技術(shù)384
5.5.3.3焦化VOCs處理工藝385
5.5.4干熄焦放散氣凈化387
5.5.5焦化廢水與污染物控制388
5.5.5.1廢水來源與特征388
5.5.5.2常見焦化廢水處理工藝389
5.5.5.3焦化廢水預(yù)處理391
5.5.6焦化二次資源綜合利用393
5.6煉焦產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展趨勢394
5.6.1煉焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向394
5.6.2煉焦技術(shù)展望396
5.6.2.1SCOPE 21煉焦新技術(shù)396
5.6.2.2連續(xù)煉焦新技術(shù)400
參考文獻405
6高溫煤焦油加工408
6.1高溫焦油化學(xué)組成與精餾409
6.1.1化學(xué)組成409
6.1.2預(yù)處理411
6.1.2.1焦油質(zhì)量的均合411
6.1.2.2焦油脫水411
6.1.2.3焦油脫鹽412
6.1.2.4焦油脫灰、脫渣412
6.1.3精餾工藝412
6.1.3.1間歇式焦油蒸餾412
6.1.3.2連續(xù)式焦油蒸餾413
6.1.4精餾組分419
6.2酚類化合物的提取與精制420
6.2.1焦油酚的性質(zhì)及分布420
6.2.2酚類化合物的提取422
6.2.2.1脫酚工藝原理422
6.2.2.2工藝流程423
6.2.3粗酚的精制425
6.2.3.1減壓間歇精餾426
6.2.3.2減壓連續(xù)精餾427
6.2.3.3酚類產(chǎn)品的質(zhì)量428
6.2.4酚類同系物的分離428
6.2.4.1酚類同系物的性質(zhì)和用途428
6.2.4.2酚類同系物窄餾分的制取429
6.2.4.3間甲酚和對甲酚的分離431
6.2.5二甲酚異構(gòu)體的分離432
6.2.5.13,4-二甲酚和3,5-二甲酚的分離432
6.2.5.22,4-二甲酚和2,5-二甲酚的分離435
6.2.5.32,6-二甲酚和2,3-二甲酚的分離435
6.3工業(yè)萘和精萘的生產(chǎn)435
6.3.1萘的性質(zhì)及分布436
6.3.2精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘和精萘437
6.3.2.1雙爐雙塔連續(xù)精餾438
6.3.2.2單爐單塔連續(xù)精餾438
6.3.2.3單爐雙塔加壓連續(xù)精餾439
6.3.3熔融結(jié)晶法生產(chǎn)工業(yè)萘或精萘440
6.3.3.1間歇式分步結(jié)晶法440
6.3.3.2連續(xù)式多級分步結(jié)晶法441
6.3.3.3立管降膜結(jié)晶法443
6.3.3.4新日鐵連續(xù)結(jié)晶法444
6.3.4萘的催化加氫精制444
6.3.4.1加氫精制的基本原理445
6.3.4.2加氫精制的工藝流程445
6.4蒽、菲和咔唑的分離與深加工445
6.4.1蒽、咔唑和菲的物理化學(xué)性質(zhì)與分離原理446
6.4.1.1蒽、咔唑和菲的物理化學(xué)性質(zhì)446
6.4.1.2蒽、咔唑和菲的分離基本原理449
6.4.2粗蒽的生產(chǎn)452
6.4.3精蒽的生產(chǎn)455
6.4.3.1溶劑法生產(chǎn)精蒽455
6.4.3.2蒸餾-溶劑法生產(chǎn)精蒽456
6.4.4蒽醌制備及其應(yīng)用461
6.4.4.1蒽氧化制蒽醌462
6.4.4.2蒽醌的重要衍生物制備467
6.4.5咔唑的生產(chǎn)469
6.4.5.1初餾-溶劑-精餾法生產(chǎn)精蒽和精咔唑工藝469
6.4.5.2結(jié)晶-蒸餾法制取精蒽和精咔唑的工藝471
6.4.5.3咔唑的深加工產(chǎn)品及應(yīng)用472
6.4.6菲的生產(chǎn)475
6.4.6.1蒸餾-結(jié)晶法制取工業(yè)菲475
6.4.6.2從工業(yè)菲制取精菲475
6.5其他煤焦油產(chǎn)品的分離與精制476
6.5.1吲哚的分離與精制477
6.5.2苊的分離與精制481
6.5.2.1苊的分離方法481
6.5.2.2苊餾分的提取482
6.5.2.3苊的精制483
6.5.3氧芴的分離與精制484
6.5.3.1從洗油中提取氧芴485
6.5.3.2氧芴的溶劑法精制485
6.5.4芴的分離與精制486
6.5.4.1精餾法486
6.5.4.2鉀熔法487
6.5.5β-甲基萘的分離與精制487
6.5.5.1從洗油餾分加工分離甲基萘餾分487
6.5.5.2甲基萘餾分精制β-甲基萘489
6.5.6焦油鹽基化合物分離491
6.6瀝青的提質(zhì)加工493
6.6.1改質(zhì)瀝青495
6.6.1.1工藝參數(shù)對改質(zhì)瀝青性能的影響495
6.6.1.2改質(zhì)瀝青的生產(chǎn)工藝498
6.6.2乳化瀝青502
6.6.3針狀焦503
6.6.3.1針狀瀝青焦的特性和生成機理503
6.6.3.2工藝流程504
6.6.3.3影響針狀焦生產(chǎn)的因素505
6.6.3.4針狀焦質(zhì)量指標506
參考文獻507