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編輯推薦： 本书是在神华集团包头煤制烯烃示范工程平稳运行的基础上，参与该示范工程建设和运营的工程技术管理人员共同编写的系统反映煤制低碳烯烃主要工艺过程的专著-《煤制低碳烯烃工艺与工程》，本书的编者和各位作者力求使本书达到以下几个目标：⑴具有新颖性：本书是第一部系统阐述煤制低碳烯烃工程的专著，要包括最新的研究成果和运行数据；⑵具有先进性：全面反映了居世界领先地位的神华集团包头煤制烯烃示范工程的技术水平；⑶具有完整性：本书要包括煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离等主要工艺单元，也要包括安全、环境保护等内容；⑷具有实用性：本书要包括理论研究、催化剂开发、工程设计和生产运营等多个层面，也要包括工程建设的全过程管理，力求对科研开发、催化剂生产、工程设计、生产运营等领域的科研工程技术人员均具有很强的实用价值；⑸具有学术性：本书要系统详细总结国内外科研、工程设计、生产运营的成果，理论与实践相结合，要具有较高的学术水平。 內容簡介： 本书从理论、工程、操作等角度全面描述了煤制低碳烯烃工程的各个主要工艺（包托煤炭气化、CO变换及合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离等），每个工艺都包括了工艺简介、化学和热力学、催化剂、动力学、工艺流程、操作变量、操作及开停工技术等，另外本书还对煤制低碳烯烃示范工程的环境保护、项目总体评价进行了系统分析。 關於作者： 吴秀章，中国神华煤制油化工有限公司，董事长、教授级高级工程师，1986年毕业于山东大学化学系；1989年毕业于石油大学（北京）应用化学专业、获工学硕士学位；21年毕业于中国石油大学（北京），获工学博士学位。 1989年-1999年在中石化北京燕山石化公司炼油厂工作，从事过工艺操作、生产管理、技术管理等方面的工作，历任技术员、工程师、副总工程师等职务，熟悉石油炼制的生产工艺、技术，参与了多项重大技术改造、新技术应用等技术管理工作； 1999-22年在中石化北京燕山石化公司工作，从事炼油和石油化工的技术管理和生产管理工作，参与了多项重大技术改造工作； 22-至今在神华集团公司工作，主要从事新型煤制油、煤化工技术的研发、技术管理、工程管理、运营管理等工作，全程参与了全世界首座百万吨级煤炭直接液化示范工程、6万吨煤制低碳烯烃工业示范工程、1万吨二氧化碳捕集及地质封存示范工程的研发、技术及生产运营等。 作为主要人员参加的《百万吨级煤直接液化关键技术与示范》获211年度中国煤炭工业科学技术奖特等奖；作为主要人员参加的《回收炼油厂乙烯资源成套工业化技术的应用》获28年度中国石化集团公司科技进步一等奖；作为主要人员参加的《1万吨年中压加氢改质成套技术开发及工业化》获1999年度中国石化集团公司科技进步一等奖，获2年度国家科技进步二等奖；作为主要人员参加的《二蒸馏装置先进过程控制系统的开发及应用》获1999年度中国石化集团公司科技进步三等奖。 25年获得政府特殊津贴。 26年入选“国家百千万人才工程”。 目錄： "第一章绪论1 第一节中国的能源需求与供应1 一、中国的能源消费与结构1 二、未来中国能源消费预测1 三、中国能源安全问题及应对措施2 第二节中国原油、低碳烯烃的需求与 生产2 一、中国的石油需求与生产3 二、乙烯、丙烯等低碳烯烃的需求与 生产4 三、石油替代4 第三节中国煤炭资源与生产5 第四节煤制低碳烯烃工艺过程综述5 一、煤气化及合成气净化6 一煤炭气化6 二粗合成气CO变换8 三粗合成气净化9 二、甲醇合成10 三、甲醇制低碳烯烃及烯烃分离12 一甲醇制低碳烯烃12 二烯烃分离14 四、低碳烯烃后加工16 一乙烯的后加工16 （二）丙烯的后加工17 三混合C4的后加工21 第五节煤制烯烃工程安全与环境保护22 一、安全评价22 （一）安全评价结果分析22 二评价结论23 二、环境影响评价报告23 一环境影响评价结论23 二环境保护对策与建议26 第六节煤制低碳烯烃的可行性简要分析27 一、可行性研究报告总论27 一项目基本情况27 二可行性研究报告编制原则27 三项目建设的必要性和投资意义27 四项目范围27 五可行性研究结论28 二、咨询单位的评估意见28 一项目建设条件28 二项目方案及技术可靠性28 三项目产品市场及竞争力29 四煤炭及水资源利用29 五热电及总图运输、土建29 六厂址及土地利用30 七环境保护30 八项目投资估算及财务评价30 九国民经济评价及社会评价30 十项目风险分析31 三、项目总体优化及技术经济评价31 第七节包头煤制低碳烯烃示范工程的建设 及运行31 参考文献32 第二章煤炭气化35 第一节煤炭气化概论35 一、地面气化35 （一）固定床气化炉35 二流化床气化炉36 三气流床气化炉37 二、地下气化38 第二节气流床气化技术39 一、Texaco气化工艺39 一Texaco气化工艺特点39 二Texaco气化工艺流程39 二、Shell气化工艺40 一Shell气化工艺特点40 （二）Shell气化炉工艺流程40 三、GSP气化工艺41 一GSP气化工艺特点41 二GSP气化炉工艺流程41 四、多喷嘴对置式气化工艺41 （一）多喷嘴对置式水煤浆气化技术42 （二）多喷嘴对置式粉煤气化技术44 五、四种气化工艺对比情况45 一气化炉结构的区别45 二进料方式不同45 三冷却方式不同45 四煤气化工艺参数一览表45 五煤气化工艺技术对比46 第三节水煤浆气化及化学47 一、水煤浆气化概述47 二、水煤浆气化化学48 一水煤浆气化的化学反应48 二水煤浆气化的反应机理49 第四节原料及反应产物54 一、水煤浆气化的原料及特性54 一原料煤的介绍54 （二）煤的质量及其对气化过程的 影响57 （三）发热量 58 （四）元素分析59 五可磨指数59 六煤的化学活性59 二、水煤浆的性质及气化对其的要求60 一较高的浓度60 二较好的流动性60 三较好的稳定性60 四适宜的粒度分布60 五适宜的pH值60 三、水煤浆气化中的三剂应用61 一煤浆添加剂61 二絮凝剂64 （三）分散剂67 四、水煤浆气化的反应产物69 一煤炭气化技术的主要应用领域69 二粗水煤气73 第五节水煤浆气化工艺过程及主要工艺技 术指标74 一、水煤浆气化工艺流程74 （一）煤浆制备单元74 （二）气化单元75 （三）渣水处理单元77 二、水煤浆气化的影响因素78 （一）煤质对气化系统的影响79 二助熔剂的影响81 三氧碳比的影响81 四煤浆浓度的影响81 五反应温度的影响81 （六）气化压力的影响82 （七）激冷水对气化系统的影响82 三、水煤浆气化主要工艺技术指标85 四、煤气化反应过程的工艺计算88 （一）水煤浆煤气化物料衡算88 二水煤浆煤气化能耗计算89 （三）煤气化物理化学基础89 第六节主要设备93 一、磨煤机93 （一）棒磨机工作原理93 二磨煤机结构组成94 二、高压煤浆泵95 三、气化炉96 一气化炉工作原理96 二耐火砖98 三烧嘴104 四、洗涤塔104 五、除氧器105 六、事故氮气压缩机106 七、煤称量给料机106 参考文献107 第三章合成气变换与净化111 第一节合成气变换与净化概述111 一、一氧化碳变换单元111 二、低温甲醇洗单元112 三、冷冻单元112 第二节一氧化碳变换的化学114 一、变换反应概述及原理114 （一）变换反应热115 二变换反应的化学平衡115 二、变换反应影响因素117 一温度117 二压力117 三水气比118 四催化剂装填量和空速118 五二氧化碳的影响118 六副反应的影响119 三、变换反应机理119 四、不同气化技术选择配套的变换 工艺119 （一）水煤浆加压气化119 二Shell粉煤加压气化120 三鲁奇炉加压气化120 四航天炉气化121 五等温低温CO变换技术121 第三节酸性气体的脱除122 一、酸性气体的脱除方法122 （一）化学吸收法122 二物理吸收法124 三物理化学吸收法127 二、最为常见的几种脱除酸性气体方法及 特点127 三、脱除酸性气体方法的选择原则128 （一）天然气蒸汽转化法制气脱CO2 128 二）煤部分氧化法气化脱CO2128 三）煤焦为原料固定床常压气化 脱CO2129 四低压气回收CO2 129 五）加压煤气化同时脱硫脱CO2 129 四、低温甲醇洗129 一）低温甲醇洗的吸收机理和原理130 二主要的低温甲醇洗工艺流程132 三林德和鲁奇低温甲醇洗工艺流程 分析133 五、压缩机制冷的工作原理138 一）节流膨胀制冷工作原理138 二）离心式压缩机的工作原理138 三）汽轮机的工作原理138 四离心式压缩机、汽轮机运行有关 概念138 第四节催化剂140 一、高温变换催化剂140 一）组成和性能140 二）催化剂的还原与氧化141 三）催化剂的中毒和衰老142 四）催化剂的维护与保养142 二、低温变换催化剂142 一）组成和性能142 二）催化剂的还原与氧化143 三催化剂的中毒143 三、耐硫变换催化剂143 一）K811HR耐硫变换催化剂144 二QCS系列一氧化碳耐硫变换催 化剂147 三）耐硫催化剂硫化及判定报废的 质量指标及更换办法150 四、粉煤气化高、低水气比耐硫变换 工艺151 五、变换催化剂使用中存在的若干问题152 一）目前国内FeCr催化剂生产和 使用中存在的主要问题152 二）CoMo低变催化剂的失活152 第五节原料、反应产物及物料平衡154 一、原料的组成及特性154 二、产品的组成及特性154 一）产品净化气154 二副产品CO2155 三酸性气156 三、一氧化碳变换及净化过程的物料 平衡156 第六节变换反应化学热力学及变换催化 剂反应动力学158 一、变换反应化学热力学158 二、变换催化剂和反应动力学158 三、催化剂用量动力学计算159 第七节工艺过程及主要工艺技术指标159 一、一氧化碳变换工艺159 一）粗水煤气的变换159 二）冷凝液回收161 三）锅炉水除氧161 四）催化剂升温161 五变换单元汽提系统腐蚀问题161 二、低温甲醇洗工艺165 三、冷冻工艺169 四、主要工艺技术指标169 第八节主要设备170 一、变换炉170 二、变换炉进口第一水分离器171 三、汽提塔173 四、缠绕管式换热器173 五、低温甲醇洗单元塔设备174 一）甲醇洗涤塔175 二CO2产品塔175 三H2S浓缩塔175 四）热再生塔175 五）甲醇水分离塔176 六）CO2气提塔176 七尾气洗涤塔176 六、循环气压缩机176 七、冷冻压缩机178 参考文献179 第四章合成气制甲醇181 第一节概述181 一、甲醇的理化性质和主要用途182 一）物理性质182 二）化学性质182 三）甲醇的用途183 二、甲醇合成的技术简述184 一）甲醇合成技术方法184 二）甲醇生产技术新进展184 三、我国甲醇生产现状188 第二节甲醇合成化学189 一、甲醇合成的化学反应189 二、甲醇合成的反应机理190 一）一氧化碳机理190 二）二氧化碳机理190 三混合反应机理191 三、甲醇合成反应热力学192 一理想气体状态甲醇合成反应热 力学192 二）非理想气体状态甲醇合成反应热 力学193 四、甲醇合成反应动力学及温度、压力 效应194 一甲醇合成反应动力学194 二温度效应194 三压力效应195 五、甲醇合成的化学平衡195 一理想气体状态甲醇合成反应的 平衡常数195 二非理想气体状态甲醇合成反应 的平衡常数196 三温度和压力对甲醇合成反应平 衡常数的影响197 第三节催化剂198 一、铜基催化剂的组分199 一氧化铜199 二氧化锌200 三氧化铝200 四微量杂质的影响200 二、铜基催化剂的制备200 三、国内甲醇合成催化剂的发展201 一）南化院C型低压甲醇合成催 化剂201 二）西南化工研究设计院甲醇合成 催化剂202 四、JM催化剂202 一催化剂主要物理性质203 二）催化剂化学组成203 三催化剂的活性203 四催化剂的使用寿命204 五催化剂的使用条件204 五、催化剂的装填204 一）催化剂的装填方法及技术要求204 二装填程序、步骤204 六、铜基催化剂的还原204 一还原的原理204 二还原的方法205 三还原过程组分的要求207 七、铜基甲醇合成催化剂失活207 一甲醇合成催化剂中毒失活207 二甲醇合成催化剂热失活211 三甲醇合成催化剂阻塞失活211 八、催化剂的钝化212 九、铜基催化剂的保护212 一）硫中毒的防护212 二氯中毒的防护217 三）羰基化合物中毒的防护217 四）有机硫的转化和脱除218 第四节原料和反应产物220 一、甲醇合成反应的原料220 一合理控制原料气的组分220 二原料气中惰性气体的含量221 三入塔气中的甲醇含量221 四原料气中的毒物与杂质222 二、反应产物222 一杂质的种类222 二神华包头煤制烯烃项目甲醇装置 反应产物223 三、结蜡问题224 一）石蜡的性质和产生条件224 二石蜡生成的原因225 三结蜡现象对甲醇生产的影响227 四）防护石蜡生成的措施227 五结蜡后的处理228 四、MTO级甲醇228 第五节甲醇合成的工艺过程228 一、甲醇合成主要技术简介229 一）英国Davy技术229 二德国Lurgi技术231 三丹麦Topsoe技术232 四日本东洋技术233 五瑞士Casale技术234 六）华东理工大学技术237 七杭州林达技术237 二、神华包头甲醇装置合成系统238 一合成单元238 二氢气分离单元238 三MTO级甲醇系统244 四其他系统244 第六节操作变量及其影响因素244 一、反应温度245 一温度的影响245 二温度的控制246 二、反应压力247 三、空速248 四、催化剂颗粒尺寸248 五、其他变量的控制249 一汽包液位的控制249 二粗甲醇闪蒸罐V106液位的 控制249 三稳定塔T101的控制250 四再沸器E109负荷和稳定塔T101 回流量的控制250 五粗甲醇排放槽 V107和粗甲醇罐V401的控制252 六预精馏塔T301的控制254 七精馏塔T302的控制254 八泵P305AB回流量的控制256 九精馏塔T302的产品提取量和进料 量的比值控制256 十精馏塔T302的回流量控制257 六、甲醇合成装置主要联锁257 第七节甲醇合成装置的主要设备258 一、甲醇合成塔258 一工艺对合成塔的要求258 （二）甲醇合成塔的分类259 三Davy甲醇合成塔的基本结构259 二、气气换热器260 三、空气冷却器260 一结构型式261 二空气冷却器的基本部件261 三空气冷却器的操作和维护263 四空气冷却器操作中常见故障及 处理263 四、稳定塔264 一稳定塔结构上的要求264 二稳定塔的结构和形式264 （三）稳定塔的种类265 五、合成气压缩机265 一离心式压缩机结构265 二油系统266 （三干气密封267 四喘振269 参考文献269 第五章甲醇制低碳烯烃272 第一节甲醇制低碳烯烃概述272 一、MTO反应系统273 一原料加热、汽化及过热273 二反应器系统273 二、MTO再生系统274 一再生器系统274 二余热回收系统274 三、反应产物冷却和脱水系统274 一急冷塔系统274 二水洗塔系统275 三反应水汽提塔系统275 第二节甲醇制烯烃化学275 一、甲醇制烯烃的化学反应275 二、甲醇制烯烃的反应机理276 一烃池机理277 二串联反应机理286 三、甲醇制烯烃反应热力学289 一基础数据及反应平衡常数291 二热力学计算结果的分析292 第三节甲醇制烯烃催化剂297 一、SAPO

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