煤化工生产技术

煤化工生产技术是高等职业教育煤化工及其相关专业的一门专业必修课程，其任务是介绍煤气化工艺的基本概念，深化空气深冷液化分离、煤炭气化、煤气净化、甲醇合成等方面知识；培养学生在煤化工生产操作方面的专业能力，如正确地确定生产工艺条件的能力，在煤炭气化安全生产操作规程下解决生产过程中一般工艺技术问题的能力以及正确操作煤化工的重要设备的能力等。
本教材遵从以能力为本的高职教育核心理念，从生产装置岗位标准和能力要求入手，采用倒推的方式，先提炼岗位知识、技能点，根据专业能力培养体系要求，构建教材体系。本教材紧紧围绕煤化工生产的流程以及合成气的应用来选择和组织学习内容，突出岗位工作与知识的联系，充分考虑内容的实用性、典型性、可操作性以及可拓展性等因素，紧密结合专业能力的要求，考虑知识点的合理分配以及知识结构和学习过程的循序渐进。编写时以煤的概况、煤的气化及其配套技术、合成气制下游产品为主线，介绍了煤化工及其配套技术的情况，重点介绍已工业化的典型煤气化及其配套技术，同时对煤的加工利用、煤的热解、煤的液化、煤气净化、煤基化学品等技术进行了介绍。为更好落实党的二十大报告中提到的加快推动能源结构调整，发展绿色低碳产业，加快节能降碳先进技术研发和推广应用，全书以主要产业链为核心，从技术原理、工艺流程、关键设备、影响因素、能源综合利用和“三废”治理等方面对煤化工生产技术的各个环节进行介绍，以期使读者能从整体上了解煤化工生产技术。
本教材包括13章，主要介绍煤炭资源、煤化工的范围和发展、煤气化基本原理、煤种与煤性对气化的影响、煤气净化和液化技术、煤制化学品和煤制天然气等。由于煤炭气化工艺在工业生产中应用广泛，故本教材作了系统介绍。
本教材由兰州石化职业技术大学齐晶晶、侯侠主编，兰州石化职业技术大学姚珏、韩亚妮参编。全书由齐晶晶统稿，靖远煤业集团刘化化工有限公司总经理、教授级高工周程主审。
由于本教材涵盖的内容很广，涵盖技术种类很多，技术发展非常迅速，编写难度较大；加之编写时间紧迫，书中疏漏之处在所难免，敬请读者对教材提出宝贵的意见和建议。

编者
2023年11月

《煤化工生产技术》共13章，主要内容为煤的热解炼焦及焦油加工、空分技术、煤炭气化技术、煤气净化技术、煤炭直接液化技术、煤炭间接液化技术和煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制天然气等。因煤炭气化技术在煤化工生产中的重要性，故系统介绍了煤炭气化技术的发展，同时对气化主要设备——气化炉的气化技术、操作管理的发展及应用作了介绍。教材配套了二维码数字资源，可帮助学生理解重难点知识。
本书可作为高等职业教育本科和专科教材，也可作为煤化工相关企业人员的参考书。

第一章　煤化工生产概述
一、我国的煤炭资源 1
二、发展煤化工的意义 2
三、煤化工下游产品链 3
四、现代煤化工的主要特点 5
五、本课程内容与任务 6
练习题 7

第二章　煤热解、炼焦及煤焦油加工
第一节　煤的热解 9
一、煤热解概述 9
二、煤热解过程及其影响因素 11
三、煤热解主要工艺 14
四、煤热解主要设备 17
第二节　煤的焦化 21
一、煤焦化概述 21
二、焦炭的性质 22
三、焦炭的用途及其质量指标 24
四、室式结焦过程 26
五、配煤炼焦 28
第三节　煤焦油的加工 31
一、煤焦油加工概述 31
二、煤焦油的预处理 31
三、煤焦油蒸馏 34
四、焦油馏分加工精制 37
练习题 46

第三章　空气深冷液化分离
第一节　空分概述 50
一、空分装置发展简况 50
二、空气分离的基本过程 50
三、空分装置类型 51
四、氧气、氮气的应用 52
第二节　空气的净化 52
一、机械杂质的脱除 52
二、水分、二氧化碳和乙炔的脱除 53
第三节　空气的液化 55
一、制冷的热力学基础 56
二、空气液化时的制冷原理 58
第四节　空气的分离 61
一、单级精馏 62
二、双级精馏 63
三、空分塔的种类 64
四、空分塔中稀有气体的分布 66
第五节　空分流程 67
一、空分流程的演变 67
二、空分流程的介绍 70
第六节　空气深冷分离的操作控制 72
一、空分系统的主要开车步骤 72
二、空分的正常操作管理 73
三、停车和升温 76
四、故障及排除方法 78
五、空分装置安全运行规定 79
练习题 80

第四章　煤炭气化技术
第一节　煤炭气化概述 83
一、煤炭气化工艺的分类 84
二、煤炭气化过程的主要评价指标 87
三、煤炭气化工艺的原则流程 88
第二节　煤炭气化原理 89
一、煤气化的基本条件 89
二、气化的几个重要过程 90
三、气化过程的主要化学反应 92
四、气化过程的物理化学基础 93
五、 煤气平衡组成的计算 99
第三节　原料煤对气化工艺的影响 104
一、 煤种对气化的影响 104
二、煤炭性质对气化的影响 106
第四节　移动床（固定床）气化法 112
一、固定床气化工艺简介 113
二、常压发生炉煤气生产工艺 115
三、水煤气生产工艺 120
四、加压移动床气化工艺 124
第五节　流化床气化法 139
一、流化床气化的特点 139
二、常压流化床气化工艺 140
三、加压流化床气化工艺 143
四、国内外流化床气化装置 147
第六节　气流床气化法 147
一、气流床气化概述 148
二、常压气流床粉煤气化(K-T 炉) 149
三、加压气流床粉煤气化（Shell 炉） 152
四、湿法气流床加压气化（TEXACO 炉） 154
练习题 160

第五章　煤气净化技术
第一节　煤气净化概述 163
一、煤气中的杂质及危害 163
二、煤气杂质的脱除方法 163
第二节　煤气除尘 165
第三节　煤气脱硫 167
一、湿法脱硫及原理 167
二、干法脱硫 171
第四节　煤气脱碳 178
一、干法脱碳 178
二、湿法脱碳 179
三、低温甲醇洗 183
第五节　煤气变换 186
一、一氧化碳变换的原理 186
二、变换反应催化剂 188
三、变换设备 190
四、变换工艺 191
练习题 193

第六章　煤的液化
第一节　煤的液化概述 195
一、煤炭液化的概念 195
二、中国发展煤炭液化的必要性 195
第二节　煤炭直接液化技术 196
一、煤炭直接液化技术概述 196
二、煤加氢液化原理 197
三、煤加氢液化的影响因素 201
四、煤炭直接液化工艺 207
第三节　煤炭间接液化技术 214
一、煤炭间接液化技术概述 214
二、F-T 合成的原理 215
三、F-T 合成催化剂 217
四、F-T 合成的影响因素 218
五、F-T 合成工艺 222
练习题 224

第七章　甲醇生产技术
第一节　甲醇概述 227
一、甲醇的性质和用途 228
二、国内外生产现状 234
第二节　甲醇合成的基本原理 236
一、化学反应 236
二、甲醇合成反应的速率 238
第三节　甲醇合成的催化剂 239
一、国内外甲醇合成催化剂的发展状况 239
二、国内甲醇合成催化剂的工业应用 241
第四节　甲醇合成的工艺条件 243
一、温度对甲醇合成反应的影响 243
二、压力对甲醇合成反应的影响 244
三、空速对甲醇合成反应的影响 244
四、气体组成对甲醇合成反应的影响 245
五、甲醇合成催化剂对原料气净化的要求 246
第五节　甲醇合成的工艺流程及操作控制 247
一、工艺流程 247
二、操作控制 252
第六节　甲醇合成反应器 255
一、对甲醇合成反应器的基本要求 255
二、常用甲醇合成反应器 255
三、反应器发展趋势 265
第七节　粗甲醇的精馏 267
一、精馏的目的 267
二、粗甲醇中的杂质 269
三、粗甲醇精馏的工业方法 270
四、影响精甲醇质量的因素 274
练习题 275

第八章　甲醇制烯烃
第一节　甲醇制烯烃概述 278
一、甲醇制烯烃技术的发展概况 279
二、主要产品简介 281
第二节　甲醇制烯烃基础知识 281
一、甲醇制烯烃的基本原理 281
二、甲醇制烯烃催化剂 284
三、甲醇制烯烃工艺条件 284
第三节　甲醇制烯烃工艺流程及主要设备 285
一、UOP/Hydro MTO 技术 285
二、Lurgi 固定床MTP 技术 290
三、中国科学院大连化物所DMTO 技术 291
练习题 296

第九章　甲醇制芳烃
第一节　甲醇制芳烃生产原理 298
一、甲醇制芳烃主要机理 298
二、甲醇制芳烃的催化剂 300
三、甲醇制芳烃产业化工艺类型 301
第二节　甲醇制芳烃工艺流程及主要设备 301
一、美国Mobil 公司甲醇制芳烃技术 301
二、清华大学流化床甲醇制芳烃技术 303
三、中科院山西煤化所固定床（一步法）甲醇制芳烃工艺 306
四、三种甲醇制芳烃工艺指标比较 308
练习题 309

第十章　煤制乙二醇
第一节　煤制乙二醇概述 310
第二节　煤制乙二醇基本原理 311
一、合成气合成乙二醇工艺分类 311
二、合成气直接合成法 311
三、草酸酯法（氧化偶联法） 312
四、甲醇甲醛合成法 312
第三节　煤制乙二醇的工艺路线 314
一、低压气化制取乙二醇的流程 314
二、规模化煤制乙二醇的流程探讨 314
练习题 315

第十一章　煤制天然气
第一节　煤制天然气概述 318
一、煤制天然气的必要性 318
二、煤制天然气的技术背景 319
三、煤制天然气的技术经济问题 320
四、煤制天然气的发展历史 321
第二节　煤制天然气工艺 322
一、煤制天然气工艺组成 322
二、甲烷化技术 322
第三节　天然气脱硫及硫黄回收 325
一、Lo-cot 脱硫工艺 325
二、生物脱硫技术 326
三、克劳斯硫黄回收工艺 327
四、克劳斯尾气处理技术 331
五、液硫的脱气与成型 332
六、国内外硫黄回收SO2 尾气排放标准 333
练习题 334

第十二章　煤制其他精细化学品
第一节　甲醇制汽油 336
一、MTG 反应原理 337
二、MTG 催化剂 337
三、MTG 工艺的特点 337
四、MTG 工艺的理论收率和产品优点 338
第二节　煤制二甲醚 338
一、二甲醚的性质 338
二、二步法生产二甲醚 339
三、一步法生产二甲醚 339
第三节　煤制碳酸二甲酯 340
一、DMC 合成技术的发展 340
二、DMC 的应用 342
第四节　煤制醋酸 343
一、醋酸的物理性质 343
二、甲醇羰基化的工艺 343
三、醋酸的用途 346
练习题 347

第十三章　煤基多联产
第一节　煤基多联产概述 350
一、煤基多联产简介 350
二、煤基多联产工艺 351
第二节　煤基多联产系统的基本类型 352
一、简单并联型多联产系统 352
二、综合并联型多联产系统 353
三、简单串联型多联产系统 353
四、综合串联型多联产系统 354
第三节　煤基多联产配套工艺及关键设备 355
一、多联产系统煤气化工艺的选择 355
二、煤气合成重整单元 357
三、高温煤气净化系统单元 358
四、高温煤气脱硫除杂单元 360
五、化学品合成分离系统单元 361
六、循环热电联产系统单元 362
练习题 365

参考文献