煤制合成天然气技术与应用 本书特色
本书依托我国煤制合成天然气示范项目的建设和运营经验，从工厂运行管理的角度论述了煤制天然气行业特点、工厂生产特点、产品特点、用户特点和生产调度特点，在此基础上系统介绍了煤制合成天然气工厂的原料保障、动力供应、空气分离、煤炭气化、合成气变换与净化、合成气甲烷化、天然气干燥、废水处理等环节的生产技术。其中煤气化技术是本书的重点，对固定床气化、循环流化床气化、干粉气流床气化、水煤浆气化等不同煤气化技术的发展历程、工艺流程、气化炉构成、气化参数、粗合成气组成、技术特点及应用情况分别进行了详细说明。本书还提供了煤制合成天然气示范项目建设和生产运营的*手资料。本书内容丰富，具有较强的实用性和新颖性，可供从事煤化工的项目建设者、设计人员、研究人员、技术开发人员、企业管理人员及生产操作人员阅读参考。
煤制合成天然气技术与应用 内容简介
煤炭清洁高效利用是能源供给革命的核心内容，基于我国 “缺油、少气、煤炭资源相对丰富”的能源结构特点，煤制合成天然气作为煤炭清洁高效利用的一种重要方式，已经成为保障能源供应安全、增加国内天然气供应量的一个重要选择，也形成了一股投资热潮。 《煤制合成天然气技术与应用》依托大唐集团在我国首先试行的煤制合成天然气工业项目建设和运营经验，从工厂运行管理的角度论述了煤制天然气行业特点、工厂生产特点、产品特点、用户特点和生产调度特点，在此基础上系统总结了世界范围内煤制合成天然气工业原料保障、动力供应、空气分离、煤炭气化、合成气变换与净化、甲烷化、天然气干燥、废水处理等生产技术和工业装备等。 本书全面展现了煤制天然气的技术图景，奉献了新鲜的一手工业实践数据，为煤化工从业者在煤化工技术选择、生产运行管理方面提供了极具价值的参考。
煤制合成天然气技术与应用 目录
**章绪论
**节基本概念001
一、 直接煤制合成天然气技术001
二、 间接煤制合成天然气技术002
第二节发展背景和发展历程003
一、 国外煤制合成天然气产业发展的背景003
二、 我国煤制合成天然气产业发展的背景003
三、 我国煤制合成天然气行业发展历程005
四、 部分煤制合成天然气项目概况006
第三节煤制合成天然气产业特点008
一、 煤制合成天然气工厂技术特点008
二、 原料煤资源特点009
三、 煤制合成天然气工厂生产装置特点010
四、 煤制合成天然气产品特点010
五、 我国天然气供应和消费特点011
六、 煤制合成天然气工厂分类011
七、 面向城镇用户的煤制合成天然气供应链上存在的主要矛盾012
八、 煤制合成天然气工厂调峰问题012
第四节我国煤制合成天然气产业发展前景013
第五节煤制合成天然气产品质量特点与应用分析017
第六节煤制合成天然气工厂生产调度023
一、 煤制合成天然气工厂生产调度特点023
二、 生产调度原则023
参考文献026
第二章原料煤的供应保障
**节煤炭资源概述027
一、 我国煤炭资源特征027
二、 我国褐煤资源特征028
第二节煤炭的物化特性030
一、 煤炭的物理和物理化学性质030
(一) 煤的密度030
(二) 煤的机械性质030
(三) 煤的热性质031
(四) 煤的电性质和磁性质032
(五) 煤的光学性质032
(六) 煤的润湿性033
(七) 煤的比表面积和孔隙率033
二、 煤的化学性质033
(一) 煤的氧化033
(二) 煤的热解034
(三) 煤的加氢035
(四) 煤的氯化035
(五) 煤的磺化035
第三节原料煤特性对气化行为的影响036
第四节原料煤保障工作范畴039
一、 原料煤产供销计划制定039
二、 原料煤采制化监控040
三、 原料煤混配与存储040
四、 原料煤运输与验收040
五、 原料煤保障的社会经济效益040
第五节原料煤的采制化监控041
一、 全水分测定041
二、 工业分析042
三、 全硫测定043
四、 发热量测定044
五、 灰熔融性测定045
六、 元素分析045
七、 灰成分分析046
第六节原料煤的混配及储存047
一、 原料煤混配047
二、 原料煤储存051
第七节原料煤的运输及验收051
一、 煤的运输051
二、 煤的验收053
(一) 原料煤数量验收053
(二) 原料煤质量验收054
第八节典型项目原料煤供应的技术经济评价056
一、 混配煤的可行性及经济性分析057
二、 提高褐煤成块率的经济性分析057
三、 试烧烟煤的经济性分析058
参考文献060
第三章热电动力系统
**节热电动力系统在现代煤化工企业中的地位061
第二节煤制合成天然气工厂的基本情况和工程技术特点061
一、 煤制合成天然气工厂的基本情况061
二、 工程技术特点062
第三节煤制合成天然气工厂热电站的配置及与化工装置的关联062
一、 热电站的配置062
二、 热电站与化工装置的关联062
第四节煤制合成天然气工厂热电动力系统的配置方案063
第五节煤化工企业热动配置方式及评述065
一、 “以汽(热) 定电”的模式065
二、 “自供汽 外购电”的模式066
三、 热、 电、 化一体化高效大机组的模式068
四、 配套建设IGCC联合循环发电装置的模式068
第六节煤制合成天然气工厂的能效分析070
一、 大唐克旗煤制合成天然气项目的综合能效070
二、 影响煤制合成天然气项目综合能效的因素070
三、 煤制合成天然气升级示范项目不同热电方案的能效比较071
第四章空气分离
**节概述073
第二节空气分离技术074
一、 空气分离方法074
二、 低温法分离空气的主要技术074
(一) 透平膨胀机制冷技术074
(二) 低温精馏技术075
第三节空分技术在煤化工项目上的应用077
一、 固定床煤气化技术配套空分设备078
二、 流化床煤气化技术配套空分设备079
三、 气流床煤气化技术配套空分设备080
第四节主要设备083
一、 空气压缩机083
(一) 全离心式压缩机083
(二) 轴流 离心式压缩机085
二、 直接空冷器085
三、 分子筛纯化器086
四、 膨胀机087
(一) 增压透平膨胀机结构087
(二) 液体膨胀机089
五、 板式换热器089
(一) 主换热器089
(二) 冷凝蒸发器090
六、 低温精馏塔091
(一) 筛板塔091
(二) 填料塔091
七、 低温液体泵092
(一) 往复式低温液体泵093
(二) 离心式低温液体泵093
八、 低温液体储罐094
(一) 高真空绝热储罐094
(二) 真空粉末绝热储罐095
(三) 普通粉末绝热储罐095
第五节控制系统095
一、 压缩机组控制096
(一) 压缩机组防喘振控制096
(二) 转速模块化控制097
二、 空冷器防冻控制系统098
三、 纯化系统控制098
四、 低温液体泵的自动控制系统100
五、 自动变负荷控制100
第六节操作要点及事故案例分析102
一、 空气分离装置的操作要点102
(一) 机组的主要操作102
(二) 装置的主要操作103
二、 事故案例分析105
(一) 空气分离装置退氧操作105
(二) 控制油压低引发机组跳车事故105
(三) 分子筛纯化器进水事故106
(四) 空气及污氮气管道爆裂事故107
(五) 主冷爆炸事故107
参考文献108
第五章煤气化
**节概述109
一、 基本概念109
二、 煤气化技术分类110
三、 煤气化技术选择112
第二节固定床气化技术113
一、 碎煤加压固态排渣气化技术113
(一) 技术特征113
(二) 鲁奇(Lurgi) 煤气化技术114
(三) 碎煤加压固态排渣气化122
二、 碎煤加压液态排渣气化技术129
第三节流化床气化技术135
一、 鼓泡流化床气化技术135
(一) 温克勒煤气化技术135
(二) 高温温克勒煤气化技术135
二、 灰熔聚流化床气化技术140
(一) U-gas?气化技术140
(二) 灰熔聚流化床粉煤气化技术144
(三) 灰团聚流化床气化技术147
三、 循环流化床气化148
四、 输运床气化技术148
第四节干煤粉气流床气化技术152
一、 技术特点及主要影响因素152
二、 气流床气化工艺过程153
三、 壳牌干煤粉加压气化技术154
四、 西门子干煤粉加压气化技术161
五、 航天粉煤加压气化技术167
六、 科林干煤粉加压气化技术174
七、 Prenflo加压煤气化技术178
八、 中船重工七一一所塔型气化炉181
九、 西安热工院两段式干煤粉气化技术184
十、 SE-东方炉气化技术187
第五节水煤浆气化技术191
一、 技术主要特点191
二、 GE水煤浆加压气化技术192
三、 E-GasTM水煤浆气化技术200
四、 多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术204
五、 清华炉煤气化技术211
第六节碎煤加压气化技术的应用217
一、 概述217
(一) 碎煤加压气化的发展历程217
(二) 碎煤加压气化的特点219
二、 碎煤加压气化过程220
(一) 碎煤加压气化的过程特点220
(二) 碎煤加压气化过程分析221
三、 煤种和煤的性质对加压气化过程的影响228
(一) 煤种对加压气化过程的影响228
(二) 煤的性质对加压气化过程的影响230
四、 碎煤加压气化的工艺操作条件的影响及选定238
(一) 气化反应温度与汽氧比238
(二) 气化剂温度的影响与确定239
(三) 气化操作压力的影响与确定240
五、 碎煤加压气化技术的主要指标及工艺计算243
(一) 生产数据统计243
(二) 主要指标及计算245
(三) 工艺过程计算应用248
六、 碎煤加压气化炉炉型的发展和基本构造256
(一) 鲁奇炉的代表炉型256
(二) 加压气化炉的结构及附属设备261
七、 加压气化在国内的应用及发展269
(一) 加压气化炉的引进与自主开发269
(二) 国内气化工艺流程及特点270
八、 加压气化装置的工艺管理276
(一) 生产过程的控制内容276
(二) 气化炉的原始开车操作277
(三) 气化炉短期停车后的开车280
(四) 气化炉的停车281
(五) 气化炉的正常操作要点283
九、 4.0MPa加压气化炉的重点技术改进288
十、 煤气水分离过程289
(一) 煤气水的来源及组成289
(二) 煤气水分离过程及原理290
(三) 煤气水分离流程293
第七节Shell加压气化技术的应用294
一、 概述294
二、 原料及质量对Shell气化的影响295
(一) 煤的特性对Shell煤气化的影响295
(二) Shell煤气化对煤粉的要求296
三、 Shell煤气化的影响因素及工艺计算297
(一) Shell煤气化的影响因素297
(二) Shell煤气化反应过程的工艺计算298
四、 褐煤在Shell煤气化装置中的应用301
(一) 多伦煤制烯烃项目概况301
(二) 预干燥装置303
(三) Shell煤气化工艺流程306
(四) 项目Shell煤气化主要设备312
(五) 装置消耗指标317
(六) 装置自动化水平318
(七) 项目Shell煤气化装置问题与解决方案319
第八节水煤浆气化技术的应用322
一、 概述322
二、 褐煤介绍323
三、 气化工艺过程324
四、 气化装置主要设备326
五、 主要工艺技术指标328
六、 褐煤水煤浆气化运行状况329
七、 褐煤水煤浆气化运行分析与总结330
(一) 褐煤质量对水煤浆气化的影响330
(二) 褐煤水煤浆气化的影响因素332
(三) 温度对煤浆质量的影响333
(四) 炉砖333
(五) 原料煤333
参考文献334
第六章合成气净化
**节煤气变换技术337
一、 变换反应337
二、 变换催化剂337
（一） Fe-Cr系催化剂338
（二） Cu-Zn系催化剂338
（三） Co-Mo系催化剂339
（四） 变换催化剂制备方法339
（五） 变换催化剂的选择原则339
三、 煤气变换工艺流程与设备340
（一） 中温变换工艺流程340
（二） 中温变换串低温变换工艺流程340
（三） 全低温变换工艺流程342
（四） 中低低变换工艺流程343
（五） 适用于高CO含量的耐硫变换工艺344
（六） 耐油耐硫变换工艺346
（七） 变换设备346
四、 变换工艺的选择347
第二节净化技术347
一、 基本原理347
二、 工艺流程与技术特点349
三、 低温甲醇洗工艺352
（一） 林德低温甲醇洗工艺352
（二） 鲁奇低温甲醇洗工艺353
（三） 大连理工大学低温甲醇洗工艺354
（四） 赛鼎工程有限公司低温甲醇洗工艺355
（五） 上海国际化建工程咨询公司低温甲醇洗工艺355
（六） 低温甲醇洗工艺比较356
四、 煤制天然气项目低温甲醇洗工艺选择357
第三节制冷359
一、 混合制冷359
（一） 混合制冷简介359
（二） 工艺原理359
（三） 混合制冷流程359
二、 吸收制冷360
三、 压缩制冷362
（一） 丙烯压缩制冷362
（二） 氨压缩制冷364
四、 制冷方案的选择365
第四节硫黄回收技术367
一、 克劳斯硫回收工艺367
二、 克劳斯回收工艺流程370
三、 克劳斯硫黄回收工艺及设备发展进程371
四、 克劳斯工艺方案的选择372
参考文献375
第七章合成气甲烷化
**节甲烷化原理与发展历程376
一、 技术原理376
二、 发展历程376
第二节甲烷化催化剂377
一、 活性组分378
二、 载体378
三、 助剂378
四、 制备方法378
五、 催化剂还原379
六、 催化剂失活379
第三节甲烷化工艺技术380
一、 等温固定床甲烷化工艺380
二、 流化床甲烷化工艺380
（一） Bureau of Mines工艺381
（二） 美国烟煤研究公司 Bi-Gas项目382
（三） Comflux工艺383
三、 液相甲烷化工艺384
四、 绝热固定床甲烷化技术385
（一） Lurgi甲烷化工艺386
（二） Davy甲烷化技术390
（三） Tops?e甲烷化技术394
（四） 其他绝热固定床甲烷化工艺400
第四节国内甲烷化技术开发现状402
第五节甲烷化设备404
一、 甲烷化反应器404
二、 废热锅炉、 蒸汽过热器404
三、 循环压缩机405
第六节主要甲烷化技术比较与技术选择建议406
一、 主要甲烷化技术对比分析406
二、 综合评价与技术选择建议409
参考文献410
第八章煤制合成天然气干燥
**节概述414
一、 煤制合成天然气干燥的必要性414
二、 煤制合成天然气水含量的测定方法415
（一） 吸收称量法415
（二） 露点测量法416
（三） 图算测量法416
三、 煤制合成天然气干燥方法417
（一） 溶剂吸收法418
（二） 固体吸附法419
（三） 冷却法420
（四） 膜分离法421
（五） 超声速法422
四、 几种天然气干燥的方法及特点对比423
第二节煤制合成天然气干燥工艺423
一、 三甘醇干燥工艺423
二、 分子筛干燥工艺424
（一） 两塔流程425
（二） 三塔或多塔流程425
三、 低温分离干燥工艺425
第三节干燥装置运行流程与指标426
一、 原料气组成426
二、 产品及特性427
（一） 甲烷427
（二） 氢气428
（三） 二氧化碳428
三、 工艺原理429
四、 工艺流程430
五、 工艺指标431
第四节干燥装置主要设备431
一、 吸收塔431
（一） 吸收塔的分类432
（二） 吸收塔的基本结构432
二、 再生塔434
三、 换热器434
四、 闪蒸罐435
五、 缓冲罐436
六、 过滤器436
七、 泵436
第五节操作特点及影响因素438
一、 重沸温度438
二、 吸收塔运行压力438
三、 吸收剂循环量438
四、 汽提气量439
五、 其他参数控制439
第六节常见问题分析440
一、 产品气水露点偏高440
二、 吸收剂消耗量过高440
三、 吸收剂裂解441
四、 吸收剂起泡441
五、 吸收剂循环管路堵塞441
六、 重沸器内吸收剂加热时温度开始降低441
第七节某煤制合成天然气干燥装置简介442
一、 装置概况442
二、 煤制合成天然气干燥系统442
（一） 三甘醇的理化性质442
（二） 工艺原理443
（三） 工艺流程及说明444
三、 设备系统445
四、 公用工程系统448
五、 自控仪表系统448
六、 影响煤制合成天然气干燥系统的条件450
参考文献451
第九章废水处理
**节概述452
一、 气化废水来源452
二、 气化废水特点452
三、 气化废水处理的必要性453
第二节碎煤加压气化废水处理技术454
一、 碎煤加压气化废水处理技术概述454
（一） 有价物质回收单元454
（二） 污水处理单元455
（三） 污水回用处理单元460
（四） 浓盐水处理单元460
二、 碎煤加压气化废水处理技术典型案例461
（一） 美国大平原气化厂废水处理方案461
（二） 南非萨索尔废水处理方案462
（三） 中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司废水处理方案463
（四） 义马气化厂废水处理方案463
（五） 大唐公司“活性焦吸附-生化处理”工艺方案463
三、 克旗项目碎煤加压气化废水处理示范工艺464
（一） 预处理单元465
（二） 污水处理单元467
（三） 污水回用处理单元470
（四） 浓盐水处理单元472
第三节气化废水处理现状与发展趋势478
一、 气化废水处理现状478
二、 气化废水处理发展趋势479
第四节酚氨回收480
一、 概述480
二、 几种酚氨回收流程对比481
（一） 原民主德国引进的老工艺481
（二） 用二异丙基醚作萃取剂的酚氨回收新工艺483
（三） 用甲基异丁基酮(MIBK)作萃取剂的酚氨回收新工艺485
三、 煤制天然气示范项目酚氨回收技术简介487
（一） 装置概况487
（二） 废水处理基本原理487
（三） 工艺流程及流程图489
（四） 工艺指标489
（五） 原材料及产品介绍491
（六） 关键参数的控制494
（七） 主要设备及参数504
（八） 常见事故处理511
四、 酚回收污染物及产品的测定方法513
（一） 总酚含量的测定方法513
（二） 酚水中游离氨与固定氨的测定——蒸馏滴定法514
（三） COD含量的测定方法515
（四） 粗酚的测定方法515
参考文献517
第十章煤制合成天然气示范工程建设与运行
**节煤制合成天然气示范工程概况520
第二节工程建设521
一、 工程建设概况521
（一） 克旗煤制天然气项目521
（二） 阜新煤制天然气项目522
二、 工程实施522
（一） 实施阶段组织管理522
（二） 工程承发包管理523
（三） 勘察设计管理523
（四） 物资采购管理524
（五） 施工管理524
三、 试车526
（一） 试车组织机构及职责分工527
（二） 主要试车时间节点530
（三） 试车特点及做法531
（四） 主要问题及采取的措施531
第三节生产运行与控制533
一、 煤气化与分离533
（一） 工艺过程及主要技术指标533
（二） 原料、 产品及物料平衡538
（三） 能耗分析540
（四） 操作参数及操作要点541
二、 合成气变换与净化543
（一） 工艺过程及主要技术指标543
（二） 原料、 产品及物料平衡545
（三） 能耗分析547
（四） 操作参数及操作要点548
三、 甲烷化与干燥550
（一） 工艺过程及主要技术指标550
（二） 原料、 产品及物料平衡551
（三） 能耗分析552
（四） 操作参数及操作要点553
四、 废水处理与回用554
（一） 工艺过程及主要技术指标554
（二） 原料、 产品及物料平衡557
（三） 操作参数及操作要点558
（四） 能耗分析564
五、 节能与降耗565
第四节主要设备568
一、 煤气化与煤气水分离568
二、 合成气变换与净化575
三、 酚回收与硫回收586
四、 甲烷化与干燥593
煤制合成天然气技术与应用 作者简介
张明，大唐能源化工有限责任公司，董事长、党组书记，高级工程师，长期从事企业管理、技术管理。管理有大唐克旗40亿立方/年煤制合成天然标气项目建设和一系列装置的生产，大唐阜新40亿立方/年煤制合成天然气项目建设，大唐多伦46万吨/年煤制烯烃项目的建设、技改、生产，大唐呼伦贝尔18万吨合成氨30万吨尿素的生产管理，以及大唐化工技术研究院和大唐能源工程公司的管理和技术研发等。在不同专业期刊和中国化工报发表多篇管理的文章。
