煤炭清洁转化技术丛书--煤炭热解与焦化

1绪论001
1.1热解与炼焦煤资源002
1.1.1煤炭分类002
1.1.2低阶煤储量及分布004
1.1.3炼焦煤储量及分布006
1.2热解与焦化过程特征008
1.2.1产物及析出规律008
1.2.1.1气体产物析出规律008
1.2.1.2液体产物析出规律009
1.2.1.3固体产物生成规律010
1.2.2定向分质转化012
1.2.2.1以中低温热解为龙头的定向分质转化技术013
1.2.2.2以高温热解为龙头的定向分质转化技术015
1.3热解与焦化技术产业发展016
1.3.1产业发展现状016
1.3.2技术发展方向017
1.3.2.1中低温热解技术发展方向017
1.3.2.2焦化技术发展方向018
参考文献020

2热解与焦化原理022
2.1煤的组成与结构022
2.1.1煤的组成022
2.1.1.1有机组成022
2.1.1.2无机组成023
2.1.1.3煤的岩相组成024
2.1.2煤的基本结构026
2.1.2.1物理结构026
2.1.2.2化学结构026
2.1.2.3结构模型027
2.1.2.4化学键和解离能030
2.1.2.5煤分子结构的近代概念031
2.2煤热解与焦化规律及影响因素031
2.2.1煤热解与焦化规律031
2.2.2裂解反应032
2.2.3主要影响因素034
2.3煤热解与焦化反应动力学039
2.3.1反应动力学039
2.3.2动力学模型042
2.3.3*概然机理函数045
2.4煤热解与焦化机理及模型048
2.4.1热解机理及模型048
2.4.1.1煤的热解机理048
2.4.1.2煤热解模型050
2.4.2成焦机理及模型057
参考文献060

3煤炭中低温热解064
3.1原料煤的特点与评价064
3.1.1性质与特点064
3.1.2评价方法065
3.2过程传质传热067
3.2.1高效传质067
3.2.1.1煤颗粒内的传质067
3.2.1.2热载体与固体颗粒间的传质068
3.2.2高效传热068
3.2.2.1气体热载体传热068
3.2.2.2固体热载体传热069
3.2.3煤颗粒热解分析071
3.2.3.1煤颗粒内部温度梯度071
3.2.3.2煤颗粒直径对热解失重的影响073
3.2.3.3煤块直径对煤热解产率的影响074
3.2.3.4煤块直径对热解气成分的影响075
3.2.3.5热解半焦分析075
3.2.3.6小结076
3.2.4煤热解过程中传热模型的建立077
3.2.4.1基本假设077
3.2.4.2模型建立077
3.2.4.3初始条件与边界条件079
3.2.4.4有限元数值模拟与结果分析079
3.2.4.5热解过程传热计算及分析081
3.3热解工艺装备083
3.3.1基本工艺流程083
3.3.2工艺类型及分类084
3.3.3典型炉型及装备086
3.3.3.1德国Lurgi-Ruhrgas炉086
3.3.3.2美国COED法092
3.3.3.3三江（SJ）炉095
3.3.3.4陕煤-国富（SM-GF）炉096
3.3.3.5回转窑098
3.3.3.6浙大循环流化床热电多联产100
3.3.3.7旋转床101
3.3.3.8气流床102
3.3.3.9带式炉热解工艺104
3.3.4油气除尘105
3.3.4.1除尘机理105
3.3.4.2除尘技术106
3.4焦油回收与热解气利用108
3.4.1焦油回收技术108
3.4.1.1焦油水洗技术108
3.4.1.2焦油油洗技术109
3.4.2热解气净化与分质利用112
3.4.2.1热解气的脱硫技术112
3.4.2.2热解气的分质利用112
3.5半焦利用121
3.5.1半焦特性121
3.5.1.1半焦性质121
3.5.1.2半焦规格和质量127
3.5.2半焦利用途径129
3.5.2.1半焦气化130
3.5.2.2半焦燃烧131
3.5.2.3半焦在冶金领域的应用132
3.5.2.4半焦制电石135
3.5.2.5半焦成型135
3.5.2.6其他利用139
3.6环境保护与清洁生产143
3.6.1干燥及热解废水的处理及利用143
3.6.1.1煤中低温热解废水来源及水质特点分析143
3.6.1.2热解废水处理技术144
3.6.2大气污染防治措施149
3.6.2.1粉尘污染防治措施149
3.6.2.2废气污染防治措施151
3.6.3热半焦清洁熄焦152
3.7热解前沿技术155
3.7.1快速热解155
3.7.2加氢热解157
3.7.3加压热解158
3.7.4甲烷活化热解160
3.7.5煤与非煤共热解162
参考文献167

4中低温煤焦油加工173
4.1原料特征173
4.1.1原料基本性质173
4.1.1.1一般性质173
4.1.1.2密度、黏度、热重分析174
4.1.1.3蒸馏特征176
4.1.1.4光谱学特征177
4.1.2化学组成180
4.1.2.1中低温煤焦油常压馏分组成180
4.1.2.2中低温煤焦油减压馏分组成183
4.1.3杂原子形态分析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重组分表征分析190
4.1.4.1沥青质组成分析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中低温煤焦油深加工关键技术原理200
4.2.1煤焦油预处理200
4.2.1.1杂质分布形态及危害200
4.2.1.2煤焦油预处理工艺技术202
4.2.2精馏分离204
4.2.2.1煤焦油三塔式精馏204
4.2.2.2煤焦油粗酚的连续精馏分离206
4.2.3催化加氢208
4.2.3.1加氢精制208
4.2.3.2加氢裂化211
4.2.3.3催化裂化212
4.2.4煤焦油生产加工污染物及处理214
4.2.4.1煤焦油生产加工废水214
4.2.4.2煤焦油加工废渣处理方法218
4.3中低温煤焦油加氢典型工艺221
4.3.1固定床加氢技术221
4.3.1.1馏分油固定床加氢技术221
4.3.1.2全馏分固定床加氢225
4.3.2悬浮床加氢技术227
4.3.2.1均相悬浮床加氢技术227
4.3.2.2非均相悬浮床加氢228
4.3.3沸腾床加氢技术230
4.3.3.1抚研院煤焦油沸腾床加氢技术231
4.3.3.2上海新佑劣质油全返混沸腾床加氢工业化技术232
4.3.4典型工艺技术特点及发展前景233
4.3.4.1典型工艺技术特点233
4.3.4.2发展前景233
4.4中低温煤焦油分质利用234
4.4.1酚类分离与利用234
4.4.1.1酚类组成及特点234
4.4.1.2酚类提取与精制237
4.4.1.3下游精细化学品240
4.4.2中低温煤焦油轻质馏分利用242
4.4.2.1煤基石脑油催化重整制备芳烃242
4.4.2.2煤基石脑油芳烃抽提制备溶剂油244
4.4.2.3煤基石脑油制备化学品246
4.4.3中间馏分的加工利用248
4.4.3.1航空煤油248
4.4.3.2火箭煤油251
4.4.3.3变压器油251
4.4.3.4冷冻机油254
4.4.3.5橡胶油256
4.4.4重质组分的加工利用258
4.4.4.1中间相炭微球258
4.4.4.2中间相沥青258
4.4.4.3改质沥青259
4.4.4.4煤系针状焦260
4.4.4.5其他新型炭材料262
4.5中低温煤焦油加工前沿技术262
4.5.1临氢热裂化262
4.5.2超临界流体改质265
4.5.2.1超临界流体中煤焦油轻质化265
4.5.2.2超临界流体中煤焦油催化加氢267
4.5.3精细分离利用268
4.5.3.1正构烷烃的分离270
4.5.3.2芳香族化合物（缩合芳香族化合物）的分离270
4.5.3.3含氮有机化合物的分离271
参考文献271

5煤炭高温炼焦280
5.1炼焦配煤及预处理技术280
5.1.1炼焦配煤质量280
5.1.1.1炼焦煤基本性质280
5.1.1.2炼焦煤工艺性质281
5.1.1.3炼焦配煤质量282
5.1.2配煤技术284
5.1.2.1配煤原理284
5.1.2.2配煤工艺285
5.1.2.3配煤专家系统288
5.1.3炼焦煤预处理技术289
5.1.3.1炼焦煤预处理技术特征289
5.1.3.2装炉煤捣固技术290
5.1.3.3装炉煤干燥与调湿技术294
5.1.3.4干燥洁净煤压块工艺298
5.1.3.5配型煤技术300
5.1.3.6炼焦煤与非煤的共炭化技术304
5.1.3.7添加惰性物炼焦307
5.2炼焦装备及运行技术308
5.2.1炼焦装备308
5.2.1.1炼焦炉的发展308
5.2.1.2焦炉结构与类型309
5.2.1.3焦炉大型化311
5.2.1.4焦炉辅助设备317
5.2.1.5其他炼焦反应器320
5.2.2焦炉运行与控制技术325
5.2.2.1室式炼焦过程325
5.2.2.2煤气燃烧基础329
5.2.2.3焦炉气体力学原理332
5.2.2.4焦炉智能化技术336
5.2.3焦炉热工与节能技术340
5.2.3.1炼焦热与炼焦耗热量340
5.2.3.2焦炉热工评定341
5.2.3.3干熄焦与节能技术344
5.3焦炭产品及应用349
5.3.1焦炭种类与性质349
5.3.1.1焦炭种类349
5.3.1.2焦炭的组成与性质350
5.3.2高炉用焦炭354
5.3.2.1焦炭在高炉中的作用354
5.3.2.2大高炉用焦质量355
5.3.2.3焦炭质量预测与控制356
5.3.3铸造用焦炭360
5.3.4铁合金用焦炭362
5.3.5化工用焦炭362
5.4焦炉副产物的净化与利用技术363
5.4.1焦炉气净化与利用技术363
5.4.1.1粗煤气生成与导出363
5.4.1.2煤气初冷364
5.4.1.3煤气输送365
5.4.1.4煤气净化366
5.4.2煤焦油的回收技术369
5.4.2.1煤焦油的生成369
5.4.2.2煤焦油回收工艺369
5.4.3粗苯的回收及精制371
5.4.3.1粗苯组成与性质371
5.4.3.2粗苯洗涤与回收372
5.4.4氨与轻吡啶的回收375
5.4.4.1氨的回收375
5.4.4.2粗轻吡啶的回收378
5.5炼焦污染物控制与清洁生产380
5.5.1焦化环保政策与要求380
5.5.2焦化烟尘控制与治理技术382
5.5.3焦化过程的VOCs治理383
5.5.3.1焦化VOCs的来源和组成383
5.5.3.2工业VOCs治理控制技术384
5.5.3.3焦化VOCs处理工艺385
5.5.4干熄焦放散气净化387
5.5.5焦化废水与污染物控制388
5.5.5.1废水来源与特征388
5.5.5.2常见焦化废水处理工艺389
5.5.5.3焦化废水预处理391
5.5.6焦化二次资源综合利用393
5.6炼焦产业和技术发展趋势394
5.6.1炼焦产业发展动向394
5.6.2炼焦技术展望396
5.6.2.1SCOPE 21炼焦新技术396
5.6.2.2连续炼焦新技术400
参考文献405

6高温煤焦油加工408
6.1高温焦油化学组成与精馏409
6.1.1化学组成409
6.1.2预处理411
6.1.2.1焦油质量的均合411
6.1.2.2焦油脱水411
6.1.2.3焦油脱盐412
6.1.2.4焦油脱灰、脱渣412
6.1.3精馏工艺412
6.1.3.1间歇式焦油蒸馏412
6.1.3.2连续式焦油蒸馏413
6.1.4精馏组分419
6.2酚类化合物的提取与精制420
6.2.1焦油酚的性质及分布420
6.2.2酚类化合物的提取422
6.2.2.1脱酚工艺原理422
6.2.2.2工艺流程423
6.2.3粗酚的精制425
6.2.3.1减压间歇精馏426
6.2.3.2减压连续精馏427
6.2.3.3酚类产品的质量428
6.2.4酚类同系物的分离428
6.2.4.1酚类同系物的性质和用途428
6.2.4.2酚类同系物窄馏分的制取429
6.2.4.3间甲酚和对甲酚的分离431
6.2.5二甲酚异构体的分离432
6.2.5.13,4-二甲酚和3,5-二甲酚的分离432
6.2.5.22,4-二甲酚和2,5-二甲酚的分离435
6.2.5.32,6-二甲酚和2,3-二甲酚的分离435
6.3工业萘和精萘的生产435
6.3.1萘的性质及分布436
6.3.2精馏法生产工业萘和精萘437
6.3.2.1双炉双塔连续精馏438
6.3.2.2单炉单塔连续精馏438
6.3.2.3单炉双塔加压连续精馏439
6.3.3熔融结晶法生产工业萘或精萘440
6.3.3.1间歇式分步结晶法440
6.3.3.2连续式多级分步结晶法441
6.3.3.3立管降膜结晶法443
6.3.3.4新日铁连续结晶法444
6.3.4萘的催化加氢精制444
6.3.4.1加氢精制的基本原理445
6.3.4.2加氢精制的工艺流程445
6.4蒽、菲和咔唑的分离与深加工445
6.4.1蒽、咔唑和菲的物理化学性质与分离原理446
6.4.1.1蒽、咔唑和菲的物理化学性质446
6.4.1.2蒽、咔唑和菲的分离基本原理449
6.4.2粗蒽的生产452
6.4.3精蒽的生产455
6.4.3.1溶剂法生产精蒽455
6.4.3.2蒸馏-溶剂法生产精蒽456
6.4.4蒽醌制备及其应用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备467
6.4.5咔唑的生产469
6.4.5.1初馏-溶剂-精馏法生产精蒽和精咔唑工艺469
6.4.5.2结晶-蒸馏法制取精蒽和精咔唑的工艺471
6.4.5.3咔唑的深加工产品及应用472
6.4.6菲的生产475
6.4.6.1蒸馏-结晶法制取工业菲475
6.4.6.2从工业菲制取精菲475
6.5其他煤焦油产品的分离与精制476
6.5.1吲哚的分离与精制477
6.5.2苊的分离与精制481
6.5.2.1苊的分离方法481
6.5.2.2苊馏分的提取482
6.5.2.3苊的精制483
6.5.3氧芴的分离与精制484
6.5.3.1从洗油中提取氧芴485
6.5.3.2氧芴的溶剂法精制485
6.5.4芴的分离与精制486
6.5.4.1精馏法486
6.5.4.2钾熔法487
6.5.5β-甲基萘的分离与精制487
6.5.5.1从洗油馏分加工分离甲基萘馏分487
6.5.5.2甲基萘馏分精制β-甲基萘489
6.5.6焦油盐基化合物分离491
6.6沥青的提质加工493
6.6.1改质沥青495
6.6.1.1工艺参数对改质沥青性能的影响495
6.6.1.2改质沥青的生产工艺498
6.6.2乳化沥青502
6.6.3针状焦503
6.6.3.1针状沥青焦的特性和生成机理503
6.6.3.2工艺流程504
6.6.3.3影响针状焦生产的因素505
6.6.3.4针状焦质量指标506
参考文献507