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編輯推薦

適讀人群 ：本書內容豐富，具有較強的實用性和新穎性，可供從事煤化工的項目建設者、設計人員、研究人員、技術開發人員、企業管理人員及生産操作人員閱讀參考。
煤炭清潔高效利用是能源供給革命的核心內容，基於我國 “缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”的能源結構特點，煤製閤成天然氣作為煤炭清潔高效利用的一種重要方式，已經成為保障能源供應安全、增加國內天然氣供應量的一個重要選擇，也形成瞭一股投資熱潮。
《煤製閤成天然氣技術與應用》依托大唐集團在我國首先試行的煤製閤成天然氣工業項目建設和運營經驗，從工廠運行管理的角度論述瞭煤製天然氣行業特點、工廠生産特點、産品特點、用戶特點和生産調度特點，在此基礎上係統總結瞭世界範圍內煤製閤成天然氣工業原料保障、動力供應、空氣分離、煤炭氣化、閤成氣變換與淨化、甲烷化、天然氣乾燥、廢水處理等生産技術和工業裝備等。
本書全麵展現瞭煤製天然氣的技術圖景，奉獻瞭新鮮的一手工業實踐數據，為煤化工從業者在煤化工技術選擇、生産運行管理方麵提供瞭極具價值的參考。

內容簡介

本書依托我國煤製閤成天然氣示範項目的建設和運營經驗，從工廠運行管理的角度論述瞭煤製天然氣行業特點、工廠生産特點、産品特點、用戶特點和生産調度特點，在此基礎上係統介紹瞭煤製閤成天然氣工廠的原料保障、動力供應、空氣分離、煤炭氣化、閤成氣變換與淨化、閤成氣甲烷化、天然氣乾燥、廢水處理等環節的生産技術。其中煤氣化技術是本書的重點，對固定床氣化、循環流化床氣化、乾粉氣流床氣化、水煤漿氣化等不同煤氣化技術的發展曆程、工藝流程、氣化爐構成、氣化參數、粗閤成氣組成、技術特點及應用情況分彆進行瞭詳細說明。本書還提供瞭煤製閤成天然氣示範項目建設和生産運營的手資料。
本書內容豐富，具有較強的實用性和新穎性，可供從事煤化工的項目建設者、設計人員、研究人員、技術開發人員、企業管理人員及生産操作人員閱讀參考。

作者簡介

張明，大唐能源化工有限責任公司，董事長、黨組書記，高級工程師，長期從事企業管理、技術管理。管理有大唐剋旗40億立方/年煤製閤成天然標氣項目建設和一係列裝置的生産，大唐阜新40億立方/年煤製閤成天然氣項目建設，大唐多倫46萬噸/年煤製烯烴項目的建設、技改、生産，大唐呼倫貝爾18萬噸閤成氨30萬噸尿素的生産管理，以及大唐化工技術研究院和大唐能源工程公司的管理和技術研發等。在不同專業期刊和中國化工報發錶多篇管理的文章。

內頁插圖

目錄

第一章緒論
第一節基本概念001
一、 直接煤製閤成天然氣技術001
二、 間接煤製閤成天然氣技術002
第二節發展背景和發展曆程003
一、 國外煤製閤成天然氣産業發展的背景003
二、 我國煤製閤成天然氣産業發展的背景003
三、 我國煤製閤成天然氣行業發展曆程005
四、 部分煤製閤成天然氣項目概況006
第三節煤製閤成天然氣産業特點008
一、 煤製閤成天然氣工廠技術特點008
二、 原料煤資源特點009
三、 煤製閤成天然氣工廠生産裝置特點010
四、 煤製閤成天然氣産品特點010
五、 我國天然氣供應和消費特點011
六、 煤製閤成天然氣工廠分類011
七、 麵嚮城鎮用戶的煤製閤成天然氣供應鏈上存在的主要矛盾012
八、 煤製閤成天然氣工廠調峰問題012
第四節我國煤製閤成天然氣産業發展前景013
第五節煤製閤成天然氣産品質量特點與應用分析017
第六節煤製閤成天然氣工廠生産調度023
一、 煤製閤成天然氣工廠生産調度特點023
二、 生産調度原則023
參考文獻026

第二章原料煤的供應保障
第一節煤炭資源概述027
一、 我國煤炭資源特徵027
二、 我國褐煤資源特徵028
第二節煤炭的物化特性030
一、 煤炭的物理和物理化學性質030
(一) 煤的密度030
(二) 煤的機械性質030
(三) 煤的熱性質031
(四) 煤的電性質和磁性質032
(五) 煤的光學性質032
(六) 煤的潤濕性033
(七) 煤的比錶麵積和孔隙率033
二、 煤的化學性質033
(一) 煤的氧化033
(二) 煤的熱解034
(三) 煤的加氫035
(四) 煤的氯化035
(五) 煤的磺化035
第三節原料煤特性對氣化行為的影響036
第四節原料煤保障工作範疇039
一、 原料煤産供銷計劃製定039
二、 原料煤采製化監控040
三、 原料煤混配與存儲040
四、 原料煤運輸與驗收040
五、 原料煤保障的社會經濟效益040
第五節原料煤的采製化監控041
一、 全水分測定041
二、 工業分析042
三、 全硫測定043
四、 發熱量測定044
五、 灰熔融性測定045
六、 元素分析045
七、 灰成分分析046
第六節原料煤的混配及儲存047
一、 原料煤混配047
二、 原料煤儲存051
第七節原料煤的運輸及驗收051
一、 煤的運輸051
二、 煤的驗收053
(一) 原料煤數量驗收053
(二) 原料煤質量驗收054
第八節典型項目原料煤供應的技術經濟評價056
一、 混配煤的可行性及經濟性分析057
二、 提高褐煤成塊率的經濟性分析057
三、 試燒煙煤的經濟性分析058
參考文獻060

第三章熱電動力係統
第一節熱電動力係統在現代煤化工企業中的地位061
第二節煤製閤成天然氣工廠的基本情況和工程技術特點061
一、 煤製閤成天然氣工廠的基本情況061
二、 工程技術特點062
第三節煤製閤成天然氣工廠熱電站的配置及與化工裝置的關聯062
一、 熱電站的配置062
二、 熱電站與化工裝置的關聯062
第四節煤製閤成天然氣工廠熱電動力係統的配置方案063
第五節煤化工企業熱動配置方式及評述065
一、 “以汽(熱) 定電”的模式065
二、 “自供汽+外購電”的模式066
三、 熱、 電、 化一體化高效大機組的模式068
四、 配套建設IGCC聯閤循環發電裝置的模式068
第六節煤製閤成天然氣工廠的能效分析070
一、 大唐剋旗煤製閤成天然氣項目的綜閤能效070
二、 影響煤製閤成天然氣項目綜閤能效的因素070
三、 煤製閤成天然氣升級示範項目不同熱電方案的能效比較071

第四章空氣分離
第一節概述073
第二節空氣分離技術074
一、 空氣分離方法074
二、 低溫法分離空氣的主要技術074
(一) 透平膨脹機製冷技術074
(二) 低溫精餾技術075
第三節空分技術在煤化工項目上的應用077
一、 固定床煤氣化技術配套空分設備078
二、 流化床煤氣化技術配套空分設備079
三、 氣流床煤氣化技術配套空分設備080
第四節主要設備083
一、 空氣壓縮機083
(一) 全離心式壓縮機083
(二) 軸流+離心式壓縮機085
二、 直接空冷器085
三、 分子篩純化器086
四、 膨脹機087
(一) 增壓透平膨脹機結構087
(二) 液體膨脹機089
五、 闆式換熱器089
(一) 主換熱器089
(二) 冷凝蒸發器090
六、 低溫精餾塔091
(一) 篩闆塔091
(二) 填料塔091
七、 低溫液體泵092
(一) 往復式低溫液體泵093
(二) 離心式低溫液體泵093
八、 低溫液體儲罐094
(一) 高真空絕熱儲罐094
(二) 真空粉末絕熱儲罐095
(三) 普通粉末絕熱儲罐095

前言/序言

大唐能源化工有限公司從2009年開始組織實施兩個煤製閤成天然氣項目，一是內濛古大唐國際剋什剋騰1200萬立方米(本書中有關氣體的單位“立方米”或“m3”，如特殊說明均指在標準狀況下的體積。)/天(40億立方米/年)煤製閤成天然氣項目(以下稱剋旗煤製天然氣項目)，於2009年8月20日獲得國傢發改委核準，是國傢發改委核準的第一個煤製閤成天然氣項目，是國傢示範工程，其第一係列(400萬立方米/天)已實現75%以上負荷安全穩定運行，産品質量優於設計值，滿足用戶要求；其第二係列(400萬立方米/天)工程建設已完成85%。二是遼寜大唐國際阜新1200萬立方米/天煤製閤成天然氣項目(以下稱阜新煤製天然氣項目)，於2010年3月5日獲得國傢發改委核準，是國傢發改委核準的第三個煤製閤成天然氣項目，其第一係列(400萬立方米/天)工程建設已完成80%。由於世界上隻有美國大平原煤氣化廠生産閤成天然氣，人們可獲得的參考資料很少，因此大唐能源化工有限公司在組織實施以上項目過程中，大力支持科技創新，積極組織技術攻關，注重吸取經驗教訓，鼓勵員工總結交流，經過幾年的努力，已經打下瞭一定的基礎，取得瞭一定的效果：博士後科研工作站、遼寜省煤製天然氣工程技術研究中心、遼寜省煤製天然氣工程研究中心分彆於2013年和2011年在遼寜大唐國際阜新煤製天然氣公司獲得設立，大唐國際化工技術研究院牽頭組織完成瞭國傢“863”重點項目“煤氣化甲烷化關鍵技術開發與煤製天然氣示範工程”，據不完全統計，公司係統申請專利380餘項，發錶論文700餘篇，齣版《現代煤製天然氣工廠概念設計研究》專著1部，部分成果已通過鑒定或獲得奬勵，多人次受邀在國際、國內會議報告交流，為煤炭清潔高效利用做齣瞭貢獻。
今天，隨著人民生活水平的不斷提高和大氣汙染治理壓力的持續增大，我國天然氣消費量迅速增加，對外依存度2013年已經超過30%，其後又連創曆史新高。煤炭清潔高效利用是能源供給革命的核心內容，基於我國“缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”的能源結構特點，煤製閤成天然氣作為煤炭清潔高效利用的一種重要方式，已經成為保障能源供應安全、增加國內天然氣供應量的一個重要選擇，也形成瞭一股投資熱潮。截至2016年10月，國傢最早核準建設的煤製閤成氣項目4傢，規模為151億立方米/年，已投産的生産規模31億立方米/年；國傢發改委給予啓動前期工作的煤製閤成天然氣項目18個，年産能802億立方米，還有部分煤製閤成天然氣項目正在申報或規劃之中。煤製閤成天然氣屬新興産業，參考資料不多，亟須係統論述煤製閤成天然氣生産技術的專著，以滿足工程建設和生産運行需要。
基於上述情況，我們認為，大唐能源化工有限責任公司作為國內煤製閤成天然氣行業的先行者和實施國傢示範工程的組織者，有責任、有義務進行係統思考，組織編著一部有關煤製閤成天然氣生産技術方麵的專著，為行業提供參考。因此，我們從2014年7月開始組織相關人員，在總結剋旗煤製天然氣項目建設、一係列的投産運行以及阜新煤製天然氣項目建設經驗基礎上，參考國內外煤製閤成天然氣技術、項目建設和運行經驗，曆時2年，編著瞭這部《煤製閤成天然氣技術與應用》。
本書共十章，主要包括以下內容：
第一章緒論，概括介紹瞭煤製閤成天然氣的基本概念、生産流程、煤製閤成天然氣産業在國內外發展曆程以及産業的特點，從技術、經濟、市場三個方麵分析瞭我國煤製閤成天然氣産業的發展前景，結閤現行政策、行業標準、産品特性探討瞭煤製閤成天然氣産品的應用，並對煤製閤成天然氣工廠生産調度特點和原則進行瞭探討。
第二章原料煤的供應保障，從煤製閤成天然氣工廠用煤需求特點齣發，簡要說明瞭我國煤炭(褐煤)資源的特徵和物化特性，進而分析瞭原料煤特性對氣化行為造成的影響；概括瞭原料煤供應保障工作的主要內容，重點對采製化監控、混配及儲存、運輸及驗收以及技術經濟評價進行瞭詳細說明。
第三章熱電動力係統，簡要說明瞭熱電動力係統在煤化工企業中的地位和工程特點，對煤製閤成天然氣工廠熱電站不同配置方案進行瞭分析，最後對全廠能效的影響因素進行瞭簡要概括。
第四章空氣分離，概括介紹瞭國內外空氣分離技術發展現狀，介紹瞭空氣分離技術在固定床、流化床、氣流床不同煤氣化工藝路綫上的應用情況；對空氣分離技術的工藝特點、主要設備、控製係統、操作要點進行瞭詳細說明。
第五章煤氣化，簡要介紹瞭煤氣化技術的發展背景和現狀，對固定床氣化、流化床氣化、乾煤粉氣流床氣化、水煤漿氣化等不同煤氣化技術的發展、工藝流程、氣化爐構成、氣化參數、粗閤成氣組成、技術特點及應用情況分彆進行瞭詳細說明。為瞭能夠在煤化工技術選擇、生産運行管理方麵給業界提供更多的參考，本章還特彆編入瞭係統內以褐煤為原料實際應用碎煤加壓氣化技術、Shell粉煤加壓氣化技術和水煤漿氣化技術的內容。
第六章閤成氣淨化，針對煤氣變換技術、淨化技術、硫黃迴收技術工藝特點、主要設備及應用情況分彆進行瞭詳細說明。
第七章閤成氣甲烷化，對閤成氣甲烷化的技術原理、發展曆程及甲烷化催化劑進行瞭簡要說明，對等溫固定床、流化床、液相、絕熱固定床等不同甲烷化工藝技術的特點和應用情況以及國內甲烷化技術開發現狀、甲烷化裝備進行瞭詳細說明，最後對主要甲烷化技術進行瞭對比。
第八章煤製閤成天然氣乾燥，對天然氣乾燥的分類、特點、檢測方法進行瞭簡要介紹，對天然氣乾燥工藝特點、流程指標、主要設備、操作特點、常見問題進行瞭闡述，並例舉瞭天然氣乾燥技術在某煤製閤成天然氣項目上的應用情況。
第九章廢水處理，簡要概括瞭煤氣化廢水來源及廢水特性，重點介紹瞭碎煤加壓氣化廢水處理的技術特點、典型案例及在剋旗煤製閤成天然氣項目上的示範應用情況，闡述瞭氣化廢水處理發展趨勢。本章詳細介紹瞭碎煤加壓氣化廢水預處理技術——酚氨迴收技術。
第十章煤製閤成天然氣示範工程建設與運行，重點從工程建設、生産運行與控製以及主要設備等方麵對剋旗煤製閤成天然氣示範工程進行瞭介紹。
本書主要是以大唐能源化工有限公司係統參加過煤製天然氣工廠建設或運行的相關技術人員為主編著而成。全書由張明負責策劃和協調，李安學、黃新平負責具體組織與統稿，丁雲麗參與瞭書稿整理工作。參編人員除參加過煤製閤成天然氣工廠建設或運行的人員外，大唐多倫煤製烯烴項目和大唐呼倫貝爾化肥項目的部分人員也參與瞭編寫，負責Shell粉煤加壓氣化技術和水煤漿氣化技術內容。具體分工如下：第一章由李安學負責；第二章由劉利軍、康善嬌、楊明順負責；第三章由吳楓負責；第四章由薑成旭、暴廣波、張學亮負責；第五章第一～五節由黃新平負責，第六節由張艮行負責，第七節由張誌明、陳二孩、黃曉偉負責，第八節由王波、李儲祥、李自恩負責；第六章第一、二節由左玉邦負責，第三節由吳彪、宋金城負責，第四節由夏嵐負責；第七章由左玉邦負責；第八章由薑成旭、李淵負責；第九章一～三節由劉俊峰、牟偉騰負責，第四節由丁雲麗、韓少斐、馮登科負責；第十章第一、二節由潘瑞峰、寇誌勝負責，第三節由劉彥臣負責，第四節由劉文濤負責。
在本書編寫過程中，得到瞭大唐能源化工有限責任公司、內濛古大唐國際剋什剋騰煤製天然氣有限責任公司、遼寜大唐國際阜新煤製天然氣有限責任公司、大唐國際化工技術研究院有限責任公司、大唐多倫煤化工有限責任公司、大唐呼倫貝爾化肥有限責任公司等單位的領導和技術人員的大力支持和幫助，在此緻以誠摯的謝意！
我國煤製天然氣事業正處於起步發展之中。盡管我們盡瞭最大努力，但由於本書所涉及的專業多、知識麵廣、新技術多，部分工作還存在爭議，同時所有參編人員又都來自於生産和建設一綫，加上水平有限，書中涉及的內容和結論會有不盡完美之處，難免會存在疏漏和不足，懇請讀者批評指正，並請在使用過程中加以甄彆。由於商業上的原因以及部分工作還存在很大不確定性，因此本書內容還不全麵，部分數據介紹得比較簡單，敬請諒解。

編者
2017年5月

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