煤热解的耦合技术一体化

1.作者充分阐述了煤热解的耦合技术一体化技术，并强调其绝不是多种转化技术的简单叠加，而是以煤炭资源价值的合理利用为前提、以满足国民经济可持续发展为目标、建立在相关技术发展水平基础之上，以价值提升、过程效率、经济效益以及环保特性为综合目标函数的多个子系统的优化集成； 2.本书系统阐述大型粉煤热解、热解气化一体化、热解活化一体化、热解裂化一体化、热解还原一体化、热解热电一体化等煤炭清洁高效利用关键技术,对行业人员具重要参考价值。

近些年来，我国以低阶煤为原料的热解产业有了迅速发展，在低阶煤热解过程中，所得产物为半焦（兰炭）、煤焦油和煤气。目前我国半焦总产能约为1亿吨/年，主要分布在陕西榆林（产能6200万吨/年）、新疆维吾尔自治区（产能3000万吨/年）、内蒙古鄂尔多斯（产能500万吨/年）、宁夏回族自治区（产能400万吨/年）。2019年全国半焦总产量约为6500万吨，占总产能的65%;煤焦油产量为650万吨，煤气为430亿立方米。
随着我国半焦产业的迅速发展，在工业化生产中，还发展了“煤—兰炭（焦油）—燃料油”“煤—兰炭（煤气）—电”“煤—兰炭（煤气）—合成氨—碳铵”“煤—兰炭（半焦）—硅铁”“煤—兰炭（煤气）—金属镁”和“煤—兰炭（半焦）—电石—聚氯乙烯”六个产业链;对促进半焦产业转型升级，提高其综合效益具有重要意义。
在我国经济持续稳健发展的过程中，随着环保要求的不断提高及热解技术工业化进程的不断推进，对煤炭分质清洁转化核心关键技术的突破需求迫在眉睫。随着大型粉煤热解、热解气化一体化、热解活化一体化、热解裂化一体化、热解还原一体化、热解热电一体化等关键技术的突破，必将开拓一个规模巨大、产品高端、节能环保、经济性良好的新产业。
为了促进我国煤热解耦合技术一体化的发展，笔者在长期对低阶煤热解技术及工艺进行研究、设计和生产的基础上，编写了本书，以期对推进我国煤热解产业的创新和高质量发展尽一点力。
全书共分8章。第1章绪论：对我国半焦产业的发展现状、煤热解的耦合技术一体化特征进行了概述；第2章煤热解与半焦活化耦合一体化：对活性半焦的制备方法、基本特性、主要用途及与煤热解的一体化等作了论述；第3章煤热解与半焦气化耦合一体化：对半焦气化的原理、技术及与煤热解耦合的装置系统进行了阐述；第4章煤热解与气相焦油裂解耦合一体化：对煤焦油裂解的原理及与煤热解耦合的技术做了介绍；第5章煤热解与电石制备耦合一体化：对我国电石产业的基本情况、生产方法及与煤热解耦合的技术进行了介绍；第6章煤热解与气基直接还原法炼铁耦合一体化：对气基直接还原法炼铁的原理、工艺及与煤热解耦合的技术进行了讨论；第7章煤热解与甲烷活化耦合一体化：对煤热解与甲烷部分氧化、与甲烷/二氧化碳重整、与甲烷芳构化、与甲烷/水蒸气重整、与甲烷等离子活化耦合技术进行了分析对比；第8章煤热解与其他技术耦合一体化：对煤热解与热电、与制备活性炭、与半焦直接还原铁、与一氧化碳变换耦合技术进行了探索。
本书由马宝岐、赵杰、史剑鹏、周秋成编著；由马宝岐、赵杰负责制定编写提纲、统稿、修改和定稿。
英国南安普敦大学张洵立教授和西北大学李冬教授对本书的初稿进行了审阅和修改，使笔者受益匪浅，特在此致以谢意！
本书在编写过程中得到中国重型机械研究院股份公司谢咏山副总工程师,陕西冶金设计研究院有限公司雷刚院长、薛选平总工程师的大力支持和帮助，在此特致以衷心的感谢！
由于本书内容知识面较宽，加之编者经验不足、水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。

编著者
2020年10月

本书全面介绍了煤热解耦合技术一体化的基本内涵及主要特点，对煤热解与半焦活化耦合一体化、煤热解与半焦气化耦合一体化、煤热解与气相焦油裂解耦合一体化、煤热解与电石制备耦合一体化、煤热解与气基直接还原炼铁耦合一体化、煤热解与甲烷活化耦合一体化、煤热解与其他技术耦合一体化等,进行了系统论述。
本书可供从事煤炭清洁高效转化利用领域，特别是煤热解领域的科研和工程技术人员使用，也可供高等及大中专院校相关专业师生参考。

1绪论/001
1.1我国半焦产业的发展现状/001
1.2煤热解的耦合一体化特征/004
1.2.1基本内涵/004
1.2.2主要特点/007
参考文献/007

2煤热解与半焦活化耦合一体化/008
2.1活性半焦的概述/008
2.1.1制备方法/008
2.1.2基本特性/012
2.1.3主要用途/017
2.2煤热解与半焦活化耦合一体化/021
2.2.1耦合一体炉技术/021
2.2.2耦合一体炉结构/025
参考文献/028

3煤热解与半焦气化耦合一体化/031
3.1半焦气化的概述/031
3.1.1半焦气化原理/031
3.1.2半焦气化技术/035
3.2耦合装置一体化/044
3.2.1中间试验/044
3.2.2工业试验/047
3.2.3一体化炉/052
3.2.4技术研究/055
3.3耦合系统一体化/063
3.3.1中间试验/063
3.3.2工业试验/068
3.3.3基础研究/071
3.3.4专利技术/074
参考文献/082

4煤热解与气相焦油裂解耦合一体化/086
4.1煤焦油裂解概述/086
4.1.1煤焦油基本特征/086
4.1.2焦油裂解的原理/095
4.2煤热解与气相焦油裂解耦合技术/100
4.2.1一段式反应器/101
4.2.2两段式反应器/141
4.2.3催化剂的研究/152
参考文献/156

5煤热解与电石制备耦合一体化/160
5.1我国电石产业发展概述/160
5.1.1行业基本情况/160
5.1.2电石生产方法/161
5.2煤热解与电石制备耦合技术/163
5.2.1电石炉料制备/164
5.2.2工业示范项目/178
5.3煤热解与电石制备耦合技术的研究/180
5.3.1实验研究/180
5.3.2技术装置/184
参考文献/184

6煤热解与气基直接还原法炼铁耦合一体化/185
6.1气基直接还原法炼铁概述/186
6.1.1气基直接还原法工艺/186
6.1.2焦炉煤气直接还原铁/189
6.2煤热解与气基直接还原法耦合技术/197
6.2.1铁矿石的催化作用/198
6.2.2耦合技术工艺研究/205
6.2.3耦合一体化的研发/208
参考文献/210

7煤热解与甲烷活化耦合一体化/212
7.1煤热解与甲烷部分氧化耦合工艺/213
7.1.1耦合工艺实验/213
7.1.2煤种的适应性/214
7.1.3耦合工艺产物/216
7.2煤热解与甲烷/二氧化碳重整耦合工艺/219
7.2.1耦合工艺实验/219
7.2.2煤性质的影响/223
7.3煤热解与甲烷芳构化耦合工艺/225
7.3.1耦合过程/225
7.3.2协同作用/228
7.4煤热解与甲烷/水蒸气重整耦合工艺/229
7.4.1耦合过程/229
7.4.2脱硫作用/232
7.5煤热解与甲烷等离子活化耦合工艺/238
7.5.1耦合实验装置/239
7.5.2耦合过程实验/239
7.5.3耦合工艺比较/242
参考文献/243

8煤热解与其他技术耦合一体化/245
8.1煤热解与热电耦合工艺/245
8.1.1直立炉煤热解的热电耦合生产工艺/245
8.1.2流化床热解的热电耦合工业性试验/247
8.2煤热解与制备活性炭耦合工艺/249
8.2.1活性炭概述/249
8.2.2耦合一体化/251
8.3煤热解与半焦直接还原铁耦合工艺/258
8.3.1煤基直接还原铁工艺概述/258
8.3.2半焦直接还原铁矿石研究/259
8.4煤热解与一氧化碳变换耦合工艺/268
8.4.1原料和实验工艺过程/268
8.4.2主要研究内容及结果/269
参考文献/271