天然气利用新技术(第二版)

气源篇

1天然气的来源2

1.1常规天然气2

1.2非常规天然气3

1.2.1页岩气4

1.2.2致密砂岩气5

1.2.3煤层气6

1.2.4天然气水合物8

1.2.5沼气、填埋气10

参考文献12



化工篇

2天然气化工16

2.1天然气制合成氨16

2.1.1概述16

2.1.2天然气制氨的工艺原理18

2.1.3不同原料合成氨的经济比较40

2.2天然气制甲醇41

2.2.1概述41

2.2.2天然气制甲醇现状和技术发展趋势43

2.2.3天然气制甲醇工艺流程及特点47

2.3天然气制乙炔及乙烯54

2.3.1天然气制乙炔54

2.3.2天然气制烯烃61

2.4天然气制炭黑70

2.4.1概述70

2.4.2炭黑的分类71

2.4.3天然气制炭黑的生产方法72

2.4.4国内外现状75

2.5天然气制甲烷氯化物78

2.5.1概述78

2.5.2甲烷氯化生产工艺79

2.6天然气提氦气83

2.6.1概述83

2.6.2深冷分离法提氦工艺83

2.6.3膜分离法天然气提氦85

2.6.4变压吸附法天然气提氦86

参考文献86



3天然气与石油化工89

3.1天然气与石油89

3.2石油化工中的天然气89

3.3天然气制合成油89

3.3.1天然气制合成油的发展历史与现状89

3.3.2天然气制合成油的基本原理90

3.3.3主要工艺90

3.3.4F-T合成油工艺技术91

3.3.5技术经济分析93

3.3.6市场及发展前景94

3.4天然气制芳烃96

3.4.1概述96

3.4.2甲烷无氧芳构化催化剂96

3.4.3催化剂的作用机理99

3.4.4反应器的设计与应用99

参考文献101



4天然气与煤化工104

4.1天然气与煤104

4.2煤化工中的天然气104

4.3天然气制合成气105

4.3.1概述105

4.3.2天然气蒸汽转化制合成气105

4.3.3天然气部分氧化制合成气106

参考文献107



5天然气制氢新技术108

5.1天然气制氢技术原理108

5.1.1天然气蒸汽重整制氢108

5.1.2天然气部分氧化制氢109

5.1.3天然气自热催化重整制氢110

5.1.4天然气裂解制氢110

5.2氢气提纯技术110

5.2.1变压吸附110

5.2.2高分子膜分离111

5.2.3钯膜分离111

5.2.4化学法脱除CO112

5.3传统制氢反应器的缺陷及新技术112

5.4新型天然气制氢反应器113

5.4.1固定床膜反应器113

5.4.2CO2吸附鼓泡床反应器115

5.4.3鼓泡床膜反应器116

5.4.4循环流化床膜反应器118

5.4.5微通道反应器120

5.5天然气制氢反应器的模拟120

5.6新反应器研发中的冷态模型实验及放大123

5.6.1简介123

5.6.2举例：Grace等的内循环流化床膜反应器冷态模型研究123

符号表124

参考文献125



能源篇

6天然气发电130

6.1世界天然气发电现状130

6.1.1世界不同地区天然气发电现状130

6.1.2中国天然气发电情况132

6.1.3国外利用天然气发电情况133

6.2天然气发电技术原理与特点134

6.2.1天然气发电流程134

6.2.2天然气发电的特点134

6.2.3天然气发电原理及形式136

6.3天然气发电经济性分析139

6.3.1天然气价格的影响139

6.3.2年运行时间的影响140

6.3.3年平均热效率的影响140

6.4国外天然气发电经验及对中国的启示143

6.4.1欧美国家天然气发电经验143

6.4.2日本和韩国天然气发电的经验144

6.4.3南美地区天然气发电的经验144

6.4.4中国天然气发电的经验和教训145

6.5天然气与分布式能源146

6.5.1分布式能源系统概述146

6.5.2分布式能源系统特点147

6.5.3分布式能源系统设计原则149

6.6天然气冷热电三联供技术及研究151

6.6.1冷热电三联供技术原理及特点151

6.6.2冷热电三联供系统的主要组成153

6.6.3典型的冷热电三联供系统介绍157

6.6.4冷热电三联供系统优缺点分析162

6.6.5国内外冷热电三联供发展状况166

6.6.6成功案例168

6.7液化天然气（LNG）联合循环发电系统178

参考文献179



交通篇

7天然气在交通运输业中的应用182

7.1天然气燃料183

7.1.1天然气理化性质183

7.1.2天然气燃烧特性和辛烷值185

7.2天然气燃料分类186

7.2.1CNG186

7.2.2LNG187

7.2.3LPG189

7.2.4ANG190

7.2.5NGH191

7.3天然气汽车192

7.3.1天然气汽车动力装置发展状况192

7.3.2天然气汽车改装194

7.3.3天然气汽车安全性195

7.4天然气汽车效益分析197

7.4.1环境效益分析197

7.4.2天然气汽车经济性分析202

7.5天然气汽车的政策性206

7.6天然气轮船209

7.6.1LNG贸易形势209

7.6.2LNG船建造212

7.6.3LNG船的动力213

7.7天然气飞机215

参考文献215



城市燃气篇

8城市燃气218

8.1城市居民天然气218

8.1.1城市燃气现状218

8.1.2城市天然气应用及规划225

8.1.3城市民用天然气的特点及经济性分析227

8.1.4城市民用天然气输配系统230

8.2新用途234

8.2.1地板采暖系统234

8.2.2燃气干衣机235

8.2.3燃气空调236

8.2.4燃气热泵237

8.2.5燃气烘烤239

8.2.6燃气煮饭煲240

8.2.7燃料电池240

8.2.8分布式冷热电联供系统245

8.2.9千瓦级热电联产系统246

参考文献247



储运篇

9天然气的储运250

9.1概述250

9.2天然气管道输送250

9.2.1天然气长输管道的特点与气质指标251

9.2.2输气管道工艺及储气能力253

9.3液化天然气储运258

9.3.1LNG工厂和装置类型258

9.3.2LNG生产工艺260

9.3.3LNG储存262

9.3.4LNG运输264

9.4压缩天然气储运266

9.4.1压缩天然气(CNG)的特点和气质指标266

9.4.2城镇CNG供应系统构成267

9.4.3CNG供应系统的经济配置268

9.4.4CNG加压供气工艺268

9.4.5CNG储运装置274

9.5吸附储存天然气276

9.5.1ANG技术的原理与特点276

9.5.2吸附剂278

9.5.3ANG储罐282

9.5.4ANG技术应用284

9.6天然气水合物储运284

9.6.1NGH储运基本原理和技术路线285

9.6.2NGH储存和分解实验室研究进展291

9.6.3NGH工业生产储运案例300

9.6.4经济分析与评价302

9.7液化石油气储运304

9.7.1LPG特点和组成304

9.7.2LPG储存305

9.7.3LPG利用307

9.8天然气储气库310

9.8.1地下储气库的功能及类型310

9.8.2地下储气库的地质要求313

9.8.3地下储气库的基本参数313

9.8.4地下储气库设施315

9.8.5地下储气库建设投资及运行费用317

参考文献319



节能篇

10天然气利用过程中的节能324

10.1天然气冷能利用技术及研究324

10.1.1LNG冷能利用概况324

10.1.2LNG冷能单元利用技术325

10.1.3LNG冷能集成利用工艺335

10.2天然气压力能利用技术及研究342

10.2.1天然气压力能潜能分析342

10.2.2天然气压力能利用工艺介绍343

10.2.3压力能回收的主要设备349

参考文献352



11天然气与新能源354

11.1太阳能354

11.1.1太阳能利用概述354

11.1.2太阳能重整天然气355

11.1.3太阳能热裂解天然气制氢和炭黑355

11.1.4电厂用天然气重整359

11.1.5太阳能与天然气混合加热或制热系统360

11.2风能361

11.2.1风能利用概述361

11.2.2风电-燃气轮机互补发电363

11.2.3目前中国风气互补发电项目进展365

11.3地热能365

11.3.1地热能简介365

11.3.2地热能的利用366

11.4生物质能367

11.4.1生物质能概述367

11.4.2生物质能的利用368

11.4.3生物质原料制备生物天然气368

11.4.4生物质天然气的优势369

11.4.5经济效益和社会效益分析369

11.5氢能369

11.5.1天然气制氢370

11.5.2天然气制氢——加氢站建设370

11.5.3氢气压缩天然气371

参考文献374



索引376