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產物及析出規(guī)律008
1.2.1.1氣體產物析出規(guī)律008
1.2.1.2液體產物析出規(guī)律009
1.2.1.3固體產物生成規(guī)律010
1.2.2定向分質轉化012
1.2.2.1以中低溫熱解為龍頭的定向分質轉化技術013
1.2.2.2以高溫熱解為龍頭的定向分質轉化技術015
1.3熱解與焦化技術產業(yè)發(fā)展016
1.3.1產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀016
1.3.2技術發(fā)展方向017
1.3.2.1中低溫熱解技術發(fā)展方向017
1.3.2.2焦化技術發(fā)展方向018
參考文獻020
2熱解與焦化原理022
2.1煤的組成與結構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煤的基本結構026
2.1.2.1物理結構026
2.1.2.2化學結構026
2.1.2.3結構模型027
2.1.2.4化學鍵和解離能030
2.1.2.5煤分子結構的近代概念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032
2.2.3主要影響因素034
2.3煤熱解與焦化反應動力學039
2.3.1反應動力學039
2.3.2動力學模型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煤炭中低溫熱解064
3.1原料煤的特點與評價064
3.1.1性質與特點064
3.1.2評價方法065
3.2過程傳質傳熱067
3.2.1高效傳質067
3.2.1.1煤顆粒內的傳質067
3.2.1.2熱載體與固體顆粒間的傳質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回轉窯098
3.3.3.6浙大循環(huán)流化床熱電多聯(lián)產100
3.3.3.7旋轉床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106
3.4焦油回收與熱解氣利用108
3.4.1焦油回收技術108
3.4.1.1焦油水洗技術108
3.4.1.2焦油油洗技術109
3.4.2熱解氣凈化與分質利用112
3.4.2.1熱解氣的脫硫技術112
3.4.2.2熱解氣的分質利用112
3.5半焦利用121
3.5.1半焦特性121
3.5.1.1半焦性質121
3.5.1.2半焦規(guī)格和質量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半焦在冶金領域的應用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煤中低溫熱解廢水來源及水質特點分析143
3.6.1.2熱解廢水處理技術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173
4.1.1.1一般性質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光譜學特征177
4.1.2化學組成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鍵技術原理200
4.2.1煤焦油預處理200
4.2.1.1雜質分布形態(tài)及危害200
4.2.1.2煤焦油預處理工藝技術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煤焦油生產加工污染物及處理214
4.2.4.1煤焦油生產加工廢水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221
4.3.1.1餾分油固定床加氫技術221
4.3.1.2全餾分固定床加氫225
4.3.2懸浮床加氫技術227
4.3.2.1均相懸浮床加氫技術227
4.3.2.2非均相懸浮床加氫228
4.3.3沸騰床加氫技術230
4.3.3.1撫研院煤焦油沸騰床加氫技術231
4.3.3.2上海新佑劣質油全返混沸騰床加氫工業(yè)化技術232
4.3.4典型工藝技術特點及發(fā)展前景233
4.3.4.1典型工藝技術特點233
4.3.4.2發(fā)展前景233
4.4中低溫煤焦油分質利用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下游精細化學品240
4.4.2中低溫煤焦油輕質餾分利用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262
4.5.1臨氫熱裂化262
4.5.2超臨界流體改質265
4.5.2.1超臨界流體中煤焦油輕質化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煤炭高溫煉焦280
5.1煉焦配煤及預處理技術280
5.1.1煉焦配煤質量280
5.1.1.1煉焦煤基本性質280
5.1.1.2煉焦煤工藝性質281
5.1.1.3煉焦配煤質量282
5.1.2配煤技術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煉焦煤預處理技術289
5.1.3.1煉焦煤預處理技術特征289
5.1.3.2裝爐煤搗固技術290
5.1.3.3裝爐煤干燥與調濕技術294
5.1.3.4干燥潔凈煤壓塊工藝298
5.1.3.5配型煤技術300
5.1.3.6煉焦煤與非煤的共炭化技術304
5.1.3.7添加惰性物煉焦307
5.2煉焦裝備及運行技術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焦爐結構與類型309
5.2.1.3焦爐大型化311
5.2.1.4焦爐輔助設備317
5.2.1.5其他煉焦反應器320
5.2.2焦爐運行與控制技術325
5.2.2.1室式煉焦過程325
5.2.2.2煤氣燃燒基礎329
5.2.2.3焦爐氣體力學原理332
5.2.2.4焦爐智能化技術336
5.2.3焦爐熱工與節(jié)能技術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344
5.3焦炭產品及應用349
5.3.1焦炭種類與性質349
5.3.1.1焦炭種類349
5.3.1.2焦炭的組成與性質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大高爐用焦質量355
5.3.2.3焦炭質量預測與控制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焦爐副產物的凈化與利用技術363
5.4.1焦爐氣凈化與利用技術363
5.4.1.1粗煤氣生成與導出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焦化廢水預處理391
5.5.6焦化二次資源綜合利用393
5.6煉焦產業(yè)和技術發(fā)展趨勢394
5.6.1煉焦產業(yè)發(fā)展動向394
5.6.2煉焦技術展望396
5.6.2.1SCOPE 21煉焦新技術396
5.6.2.2連續(xù)煉焦新技術400
參考文獻405
6高溫煤焦油加工408
6.1高溫焦油化學組成與精餾409
6.1.1化學組成409
6.1.2預處理411
6.1.2.1焦油質量的均合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酚類產品的質量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435
6.3.1萘的性質及分布436
6.3.2精餾法生產工業(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熔融結晶法生產工業(yè)萘或精萘440
6.3.3.1間歇式分步結晶法440
6.3.3.2連續(xù)式多級分步結晶法441
6.3.3.3立管降膜結晶法443
6.3.3.4新日鐵連續(xù)結晶法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性質與分離原理446
6.4.1.1蒽、咔唑和菲的物理化學性質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452
6.4.3精蒽的生產455
6.4.3.1溶劑法生產精蒽455
6.4.3.2蒸餾-溶劑法生產精蒽456
6.4.4蒽醌制備及其應用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469
6.4.5.1初餾-溶劑-精餾法生產精蒽和精咔唑工藝469
6.4.5.2結晶-蒸餾法制取精蒽和精咔唑的工藝471
6.4.5.3咔唑的深加工產品及應用472
6.4.6菲的生產475
6.4.6.1蒸餾-結晶法制取工業(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瀝青的提質加工493
6.6.1改質瀝青495
6.6.1.1工藝參數(shù)對改質瀝青性能的影響495
6.6.1.2改質瀝青的生產工藝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影響針狀焦生產的因素505
6.6.3.4針狀焦質量指標506
參考文獻507