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编辑推荐

适读人群 ：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。

内容简介

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。

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。

内页插图

目录

第一章绪论
第一节基本概念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
第一节煤炭资源概述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
第一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
第一节概述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

前言/序言

大唐能源化工有限公司从2009年开始组织实施两个煤制合成天然气项目，一是内蒙古大唐国际克什克腾1200万立方米(本书中有关气体的单位“立方米”或“m3”，如特殊说明均指在标准状况下的体积。)/天(40亿立方米/年)煤制合成天然气项目(以下称克旗煤制天然气项目)，于2009年8月20日获得国家发改委核准，是国家发改委核准的第一个煤制合成天然气项目，是国家示范工程，其第一系列(400万立方米/天)已实现75%以上负荷安全稳定运行，产品质量优于设计值，满足用户要求；其第二系列(400万立方米/天)工程建设已完成85%。二是辽宁大唐国际阜新1200万立方米/天煤制合成天然气项目(以下称阜新煤制天然气项目)，于2010年3月5日获得国家发改委核准，是国家发改委核准的第三个煤制合成天然气项目，其第一系列(400万立方米/天)工程建设已完成80%。由于世界上只有美国大平原煤气化厂生产合成天然气，人们可获得的参考资料很少，因此大唐能源化工有限公司在组织实施以上项目过程中，大力支持科技创新，积极组织技术攻关，注重吸取经验教训，鼓励员工总结交流，经过几年的努力，已经打下了一定的基础，取得了一定的效果：博士后科研工作站、辽宁省煤制天然气工程技术研究中心、辽宁省煤制天然气工程研究中心分别于2013年和2011年在辽宁大唐国际阜新煤制天然气公司获得设立，大唐国际化工技术研究院牵头组织完成了国家“863”重点项目“煤气化甲烷化关键技术开发与煤制天然气示范工程”，据不完全统计，公司系统申请专利380余项，发表论文700余篇，出版《现代煤制天然气工厂概念设计研究》专著1部，部分成果已通过鉴定或获得奖励，多人次受邀在国际、国内会议报告交流，为煤炭清洁高效利用做出了贡献。
今天，随着人民生活水平的不断提高和大气污染治理压力的持续增大，我国天然气消费量迅速增加，对外依存度2013年已经超过30%，其后又连创历史新高。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。截至2016年10月，国家最早核准建设的煤制合成气项目4家，规模为151亿立方米/年，已投产的生产规模31亿立方米/年；国家发改委给予启动前期工作的煤制合成天然气项目18个，年产能802亿立方米，还有部分煤制合成天然气项目正在申报或规划之中。煤制合成天然气属新兴产业，参考资料不多，亟须系统论述煤制合成天然气生产技术的专著，以满足工程建设和生产运行需要。
基于上述情况，我们认为，大唐能源化工有限责任公司作为国内煤制合成天然气行业的先行者和实施国家示范工程的组织者，有责任、有义务进行系统思考，组织编著一部有关煤制合成天然气生产技术方面的专著，为行业提供参考。因此，我们从2014年7月开始组织相关人员，在总结克旗煤制天然气项目建设、一系列的投产运行以及阜新煤制天然气项目建设经验基础上，参考国内外煤制合成天然气技术、项目建设和运行经验，历时2年，编著了这部《煤制合成天然气技术与应用》。
本书共十章，主要包括以下内容：
第一章绪论，概括介绍了煤制合成天然气的基本概念、生产流程、煤制合成天然气产业在国内外发展历程以及产业的特点，从技术、经济、市场三个方面分析了我国煤制合成天然气产业的发展前景，结合现行政策、行业标准、产品特性探讨了煤制合成天然气产品的应用，并对煤制合成天然气工厂生产调度特点和原则进行了探讨。
第二章原料煤的供应保障，从煤制合成天然气工厂用煤需求特点出发，简要说明了我国煤炭(褐煤)资源的特征和物化特性，进而分析了原料煤特性对气化行为造成的影响；概括了原料煤供应保障工作的主要内容，重点对采制化监控、混配及储存、运输及验收以及技术经济评价进行了详细说明。
第三章热电动力系统，简要说明了热电动力系统在煤化工企业中的地位和工程特点，对煤制合成天然气工厂热电站不同配置方案进行了分析，最后对全厂能效的影响因素进行了简要概括。
第四章空气分离，概括介绍了国内外空气分离技术发展现状，介绍了空气分离技术在固定床、流化床、气流床不同煤气化工艺路线上的应用情况；对空气分离技术的工艺特点、主要设备、控制系统、操作要点进行了详细说明。
第五章煤气化，简要介绍了煤气化技术的发展背景和现状，对固定床气化、流化床气化、干煤粉气流床气化、水煤浆气化等不同煤气化技术的发展、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。为了能够在煤化工技术选择、生产运行管理方面给业界提供更多的参考，本章还特别编入了系统内以褐煤为原料实际应用碎煤加压气化技术、Shell粉煤加压气化技术和水煤浆气化技术的内容。
第六章合成气净化，针对煤气变换技术、净化技术、硫黄回收技术工艺特点、主要设备及应用情况分别进行了详细说明。
第七章合成气甲烷化，对合成气甲烷化的技术原理、发展历程及甲烷化催化剂进行了简要说明，对等温固定床、流化床、液相、绝热固定床等不同甲烷化工艺技术的特点和应用情况以及国内甲烷化技术开发现状、甲烷化装备进行了详细说明，最后对主要甲烷化技术进行了对比。
第八章煤制合成天然气干燥，对天然气干燥的分类、特点、检测方法进行了简要介绍，对天然气干燥工艺特点、流程指标、主要设备、操作特点、常见问题进行了阐述，并例举了天然气干燥技术在某煤制合成天然气项目上的应用情况。
第九章废水处理，简要概括了煤气化废水来源及废水特性，重点介绍了碎煤加压气化废水处理的技术特点、典型案例及在克旗煤制合成天然气项目上的示范应用情况，阐述了气化废水处理发展趋势。本章详细介绍了碎煤加压气化废水预处理技术——酚氨回收技术。
第十章煤制合成天然气示范工程建设与运行，重点从工程建设、生产运行与控制以及主要设备等方面对克旗煤制合成天然气示范工程进行了介绍。
本书主要是以大唐能源化工有限公司系统参加过煤制天然气工厂建设或运行的相关技术人员为主编著而成。全书由张明负责策划和协调，李安学、黄新平负责具体组织与统稿，丁云丽参与了书稿整理工作。参编人员除参加过煤制合成天然气工厂建设或运行的人员外，大唐多伦煤制烯烃项目和大唐呼伦贝尔化肥项目的部分人员也参与了编写，负责Shell粉煤加压气化技术和水煤浆气化技术内容。具体分工如下：第一章由李安学负责；第二章由刘利军、康善娇、杨明顺负责；第三章由吴枫负责；第四章由姜成旭、暴广波、张学亮负责；第五章第一～五节由黄新平负责，第六节由张艮行负责，第七节由张志明、陈二孩、黄晓伟负责，第八节由王波、李储祥、李自恩负责；第六章第一、二节由左玉邦负责，第三节由吴彪、宋金城负责，第四节由夏岚负责；第七章由左玉邦负责；第八章由姜成旭、李渊负责；第九章一～三节由刘俊峰、牟伟腾负责，第四节由丁云丽、韩少斐、冯登科负责；第十章第一、二节由潘瑞峰、寇志胜负责，第三节由刘彦臣负责，第四节由刘文涛负责。
在本书编写过程中，得到了大唐能源化工有限责任公司、内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司、辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司、大唐国际化工技术研究院有限责任公司、大唐多伦煤化工有限责任公司、大唐呼伦贝尔化肥有限责任公司等单位的领导和技术人员的大力支持和帮助，在此致以诚挚的谢意！
我国煤制天然气事业正处于起步发展之中。尽管我们尽了最大努力，但由于本书所涉及的专业多、知识面广、新技术多，部分工作还存在争议，同时所有参编人员又都来自于生产和建设一线，加上水平有限，书中涉及的内容和结论会有不尽完美之处，难免会存在疏漏和不足，恳请读者批评指正，并请在使用过程中加以甄别。由于商业上的原因以及部分工作还存在很大不确定性，因此本书内容还不全面，部分数据介绍得比较简单，敬请谅解。

编者
2017年5月
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