現代煤化工技術叢書：煤化工設計基礎

《現代煤化工技術叢書：煤化工設計基礎》是2012年化學工業出版社出版的圖書，作者是張慶庚。該書從化工工藝的角度出發，系統闡述了煤化工設計所涉及的各個領域和技術，特別是對設計要點進行了介紹。

基本介紹

• 書名：現代煤化工技術叢書：煤化工設計基礎
• ISBN：9787122131850
• 頁數：367頁
• 出版社：化學工業出版社
• 裝幀：平裝
• 開本：16

基本信息

條形碼: 9787122131850

商品尺寸: 24.2 x 17.4 x 2.4 cm

商品重量: 739 g

品牌: 化學工業出版社

ASIN: B007Y4PHWG

內容簡介

《現代煤化工技術叢書:煤化工設計基礎》內容涵蓋煤化工的項目設計、煤化工項目與煤質的關係、煤焦化設計、煤氣化裝置的設計、煤氣淨化技術、煤制化學品的設計、煤化工過程的節能減排等煤化工主要組成部分。

《現代煤化工技術叢書:煤化工設計基礎》可供從事化工設計的工程技術人員，特別是煤化工項目工程設計人員，以及高校化工工藝專業師生閱讀參考。

編輯推薦

煤化工新技術、新工藝的產業化離不開整體考慮和合理設計，而設計基礎來源於全面的知識和成功的實踐。張慶庚、李凡、李好管編著的《煤化工設計基礎》從化工工藝的角度出發，系統闡述了煤化工設計所涉及的各個領域和技術，特別是對設計要點進行了介紹。

目錄

1煤化工項目設計

1 1煤化工項目設計的範疇1

1 1 1煤焦化的設計1

1 1 2煤氣化裝置的設計2

1 1 3煤氣淨化的設計3

1 1 4合成化學品的設計3

1 1 5其他內容設計4

1 2煤化工項目的設計程式及內容5

1 2 1項目建議書5

1 2 2可行性研究報告7

1 2 3初步（基礎工程）設計14

1 2 4總體設計23

1 2 5詳細設計24

1 2 6各專業條件30

參考文獻41

2煤化工項目與煤質的關係

2 1評價煤質的主要指標43

2 1 1煤的工業分析43

2 1 2煤的元素分析47

2 1 3煤的發熱量50

2 1 4煤中鏡質組反射率51

2 1 5煤的透光率52

2 1 6煤的自由膨脹序數52

2 1 7煤的黏結指數52

2 1 8煤的膠質層指數53

2 1 9煤的奧亞膨脹度53

2 2中國煤的分類及各煤階特性54

2 2 1中國煤炭分類54

2 2 2各煤階煤的基本特性55

2 3煤化工項目相關的煤加工性質57

2 3 1煤的機械強度57

2 3 2煤的反應性58

2 3 3煤的熱穩定性59

2 3 4煤的灰熔融溫度60

2 3 5煤灰高溫黏度特性60

2 3 6煤的鋁甑低溫乾餾61

2 4煤質分析指標的不同基準61

2 4 1煤質分析指標基準的表示方法61

2 4 2煤質分析指標基準間的換算關係62

2 5煤的焦化項目對煤質的要求63

2 5 1煤質選擇對於煤焦化過程的重要意義63

2 5 2常用煉焦用煤指標及對焦炭質量的影響64

2 5 3不同煉焦工藝對煤質的要求和典型煤種66

2 6煤的氣化項目對煤質的要求69

2 6 1煤質選擇對於煤氣化過程的重要意義69

2 6 2常用氣化用煤指標及對氣化過程的影響69

2 6 3各類煤氣化工藝對煤質的特殊要求及典型煤種71

2 7煤直接液化技術對煤質的要求76

2 7 1煤質特性對煤直接液化的影響76

2 7 2適宜煤直接液化的煤種78

參考文獻79

3煤焦化設計

3 1煤焦化產業概況81

3 1 1煉焦技術的進展81

3 1 2煉焦副產品加工技術進展82

3 1 3節能減排與環保84

3 2煤焦化工廠設計基礎資料85

3 2 1煤焦化工廠設計涉及的主要工段85

3 2 2煤焦化工廠設計所需的基礎資料86

3 3焦化廠設計的方案選擇88

3 3 1煉焦配煤工藝方案的選擇88

3 3 2原料煤的預處理工藝方案的選擇89

3 3 3煉焦工藝方案的選擇90

3 3 4熄焦工藝的選擇95

3 3 5化產回收工藝的選擇100

3 4煤焦化工廠設計的基本內容102

3 4 1煤焦化工廠的總圖設計102

3 4 2焦爐設計的基本內容104

3 4 3化產回收設計的基本內容128

3 4 4焦化廠公用工程的設計165

3 4 5焦化廠消防安全設施環境保護的設計167

參考文獻170

4煤氣化裝置的設計

4 1煤氣化技術簡介172

4 1 1固定（移動）床煤氣化技術173

4 1 2流化床煤氣化技術177

4 1 3水煤漿氣化技術180

4 1 4乾粉煤氣化技術184

4 2煤氣化技術的選擇188

4 2 1煤的性質對煤氣化技術的影響188

4 2 2不同的產品與氣化技術的選擇189

4 2 3地域因素對於煤氣化技術的選擇影響189

4 3煤氣化設計基本內容190

4 3 1設計基礎條件190

4 3 2工藝計算190

4 4煤氣化設計舉例——水煤漿煤氣化裝置的設計介紹191

4 4 1煤氣化反應過程描述191

4 4 2設計計算舉例192

4 4 3文丘里洗滌器的設計計算197

4 5煤氣化裝置主要設備200

4 5 1氣化爐200

4 5 2洗滌塔200

4 5 3煤漿泵200

4 5 4水煤漿氣化裝置布置注意事項200

4 5 5水煤漿管道安裝注意事項202

4 6安全備忘錄203

4 6 1純氧的危險及防護203

4 6 2煤氣的危險和防護203

4 6 3其他危險及防範203

參考文獻204

5煤氣淨化技術

5 1脫硫工藝206

5 1 1濕法脫硫207

5 1 2乾法脫硫211

5 2脫碳方法介紹213

5 2 1甲基二乙醇胺法（MDEA）213

5 2 2聚乙二醇二甲醚法（國內稱NHD法）214

5 2 3低溫甲醇洗法(Rectisol)219

5 3合成氣的精製223

5 3 1甲烷化法223

5 3 2甲醇化法224

5 3 3液氮洗法224

5 3 4變壓吸附法224

5 4淨化方法的選擇225

5 4 1脫硫方法選擇225

5 4 2脫碳方法選擇226

5 4 3低溫甲醇洗法與NHD法的比較226

5 5設計基本內容230

5 5 1確定設計基礎230

5 5 2物料衡算的分類及步驟231

5 5 3能量衡算的方法及步驟232

5 6低溫甲醇洗設計舉例233

5 6 1工藝設計233

5 6 2設備選擇235

5 6 3裝置布置235

5 6 4管道設計237

5 6 5注意事項238

5 7栲膠脫硫設計舉例240

5 7 1工藝設計240

5 7 2工藝計算243

5 7 3主要設備選擇249

5 7 4裝置布置249

5 8環保、消防、安全設計249

5 8 1環保249

5 8 2消防250

5 8 3安全251

參考文獻251

6煤制化學品的設計

6 1煤制化學品概述253

6 2甲醇生產技術254

6 2 1甲醇合成技術的套用255

6 2 2甲醇合成工藝的確定260

6 2 3工藝設計260

6 2 4甲醇合成的工藝計算264

6 2 5甲醇合成反應器工藝設計280

6 2 6甲醇合成裝置的整體布置原則282

6 2 7甲醇生產安全備忘錄283

6 3二甲醚合成技術285

6 3 1二甲醚合成技術綜述285

6 3 2二甲醚合成工藝設計說明288

6 3 3原材料、動力消耗定額291

6 3 4三廢排放量291

6 3 5二甲醚合成工藝物料及熱量平衡計算291

6 3 6主要設備選型及選材300

6 3 7二甲醚生產安全備忘錄301

6 3 8設備布置302

6 3 9二甲醚合成工藝的改進構想及反應熱的利用302

6 4煤制其他化學品的技術簡介304

6 4 1煤的液化304

6 4 2甲醇制烯烴技術311

6 4 3甲醇制汽油技術315

6 4 4煤制天然氣技術316

參考文獻319

7煤化工過程的節能減排

7 1中國能源及節能減排現狀321

7 1 1能源生產、消費及結構分析321

7 1 2“十一五”節能減排落實情況及“十二五”節能減排規劃322

7 2國家關於節能減排的政策導向及相關法規323

7 2 1《促進產業結構調整暫行規定》（國發【2005】40號）323

7 2 2《產業結構調整指導目錄》（發展改革委令【2011】第9號，2011年本）323

7 2 3《國家重點節能技術推廣目錄》（發改委令【2010】第33號，第三批）323

7 2 4《中國節能技術政策大綱》（【2006】版）324

7 2 5《“十二五”節能減排綜合性工作方案》（國發【2011】26號）324

7 2 6《中華人民共和國節約能源法》（【2007】修訂版）324

7 2 7《節能減排統計監測及考核實施方案和辦法》(國發【2007】36號)324

7 2 8《當前國家鼓勵發展的環保產業設備(產品)目錄》(【2010】版)325

7 2 9《節能技術改造財政獎勵資金管理辦法》（財建【2011】367號）325

7 2 10《化工企業能源審計規範》、《石化企業能源審計規範》325

7 3煤化工能耗現狀及能源轉化效率分析325

7 3 1合成氨、煉焦與焦化、電石行業能耗現狀及節能減排潛力分析325

7 3 2現代煤化工不同工藝技術能量轉化率分析327

7 4煤化工產業CO2減排及治理329

7 4 1中國的CO2減排任重而道遠329

7 4 2各種煤化工工藝CO2排放比較330

7 4 3CO2減排及治理333

7 5焦化及氮肥(甲醇)行業節能減排技術及套用334

7 5 1焦化行業334

7 5 2氮肥（甲醇）行業338

7 6煤化工設計工作與節能減排343

7 6 1做好《可行性研究報告》“節能減排篇（章）”的編制343

7 6 2設計工作中應同時考慮單項技術能耗最低，整體系統能量最優344

7 6 3設計工作應從總體、全局出發，綜合考慮各種節能措施344

7 6 4針對“單個企業”、“化工園區”的各自特點，做好相應的節能減排設計344

7 7煤化工廢水“零排放”技術進展及工程套用345

7 7 1焦化行業廢水零排放345

7 7 2氮肥行業廢（污）水零排放351

7 7 3現代煤化工與廢水零排放357

參考文獻362

附錄

1二氧化碳、水蒸氣的輻射傳熱係數364

2蓄熱室傳熱係數計算圖366

附錄1二氧化碳、水蒸氣的輻射傳熱係數363

附錄2蓄熱室傳熱係數計算圖365

附圖

附圖1焦化廠總平面布置圖

附圖2TJL5550D型搗固焦爐平面布置圖

附圖3裝煤除塵站流程示意圖

附圖4低溫甲醇洗工藝流程簡圖

附圖5低溫甲醇洗設備布置圖

附圖6栲膠脫硫主要工藝流程圖

附圖7工藝流程圖

附圖8設備布置圖示例

序言

中國是一個幅員遼闊，資源相對短缺的國家。特別是在能源占有方面，各類主要能源人均擁有量均低於世界平均水平。其中煤炭的人均擁有量為世界人均的50%，石油和天然氣則僅為15%。正是由於這一不可改變的稟賦條件，決定了中國的能源結構在過去和將來的一段時間內必須以煤炭為主。

作為化工原料，在2004年之前，煤化工產業一直是以傳統的煤化工產品為主，主要是尿素、甲醇、PVC、焦炭等產品。到了最近幾年，隨著中國研發能力和工程化能力的全面提升，無論煤化工的產品種類，還是生產規模，都有了本質的變化，形成了新型煤化工的雛形。煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制丙烯、甲醇制汽油等工業化裝置的投入運行，以及指日可待的煤制天然氣工廠的建成，呈現出中國煤化工產業前所未有的局面。

由以上的產品變化可以看出，煤化工產品正在經歷著由傳統的化工產品向補充石油化工產品的方向轉變，在國民經濟中的作用也發生了根本性的轉變。

隨著中國實現現代化步伐的不斷加快，中國能源短缺的現象也越來越嚴重。石油的對外依存度已經超過了50%，絕對值也超過了2億噸/年,天然氣的短缺更為嚴重，必將會制約中國社會工業化、城市化的進程。

我國的西北和東北（內蒙古東部）地區煤炭儲量巨大，大多屬於比較年輕的煤種。這些地區一般地廣人稀，距離能源的最終用戶較遠，交通運輸能力較弱。因此，將煤炭加工成化工產品就成了這些地區發展地方經濟的必然選擇。各煤化工企業基本上都是選擇了新型煤化工產品。

由此可以看出，目前，煤化工在中國的主要作用除了繼續扮演化肥、焦炭、PVC等化工產品的主力軍之外，又承擔了緩解石油化工產品短缺和天然氣供應不足的角色。

任何工業的發展都離不開設計,工程設計能力體現了一個國家工業體系的整體水平。沒有高水平的工程設計企業，就無法理解現代工業的發展理念，無法體會頗具匠心的先進技術的獨到之處，也就無法消化吸收先進技術並最終為自己的國家服務。

在工業領域，中國是後來者，總是有人說“後發優勢”，而後發的優勢就是可以直接面對世界上最先進的技術而無需像已開發國家一樣去耗費幾百年的歷程。但是後發也意味著我們必須在先發者制定的規則下運行，先發者可以利用先發優勢限制我們的發展。他們不斷地提高產業門檻，力圖將我們關在發展尖端產業的門外。此時，保證國家的持續發展，便成了工程設計行業的一項重要任務。我們可以看到某些先進的技術把持在某些跨國企業的手中被作為牟取暴利的工具，而我們卻無能為力。沒有過硬的設計能力就不會有好的產品。

產品的質量是產品能否進入市場的關鍵，不能想像不合格的產品能夠在競爭中取勝。此時，設計便顯得格外重要。在中國，建設國際型工程公司的倡導始於二十多年前，其目的無非是通過提高設計水平來改善工廠的控制和管理。記得我的前輩們說過，“不要把產品的質量不高全部歸罪於工廠的管理，我們的設計起著舉足輕重的作用”。沒有考慮周詳的設計，就不會有好的產品質量。

產品的競爭力不僅僅是質量的競爭，還是能耗的競爭。高能耗也應當是技術落後的體現，有些能耗問題恰恰體現的是工程設計水平。當我們以高成本的產品到市場上去競爭時，無論質量如何，失敗都是必然的。

有經驗的工程師都知道，不同化工單元的組合，會有不同的結果。利用各種不同的組合去改變工廠的規模、產品的組合甚至改變產品的品種等都是工程設計的主要內容。

煤化工產業的發展對高水平的工程設計的依賴是顯而易見的。如果由於工程設計水平的低下造成工廠不能正常開工，必然會給工廠帶來損失。企業的重要功能之一是為投資者帶來利潤，這是低下的設計水平所無法達到的。

“科學研究是生產力”這在中國是大家都認可的，但是少有人去深究科研成果是如何變為生產力的。實際上，科研成果的工程化一直是技術進步的十分關鍵的一步。在計畫經濟年代，科研與工程設計是完全脫節的。科研不管市場需求，設計只是簡單的重複。設計與科研的結合基本上都是政府部門的“拉郎配”，雙方都沒有積極配合的欲望。到了今天，從事設計的工程公司更清楚市場的需求，會主動尋求與科研機構的合作。這種合作為科研成果走向市場帶來了機遇，在科研成果與生產力之間搭起了橋樑。沒有這個橋樑，就沒有今天中國新技術層出不窮的大好局面。

工程公司不僅僅是將科研成果轉化成生產力，還可以通過自己的不斷創新為市場提供越來越多的新產品。同時通過自己敏銳的市場觀察力，洞察市場需求，開創新的工藝、新的技術。

最典型的事例是中國新型煤化工產學研聯盟，在這個聯盟中處於領導地位的是中國化學工程集團公司，而這個集團的核心是中國的大型工程公司。這些工程公司利用自己在市場前沿的地位，不斷尋求產品和技術的創新，使當今的煤化工產業能夠不斷地推陳出新。

編寫本書的目的是想使讀者能夠通過本書對煤化工設計所涉及的領域和技術有一個大概的了解。由於篇幅所限，僅從化工工藝專業的角度對設計要點和內容進行簡要介紹，不可能涉及太多的化工單元知識，也不可能涉及所有專業。選擇的各章節內容的組合就是一個煤化工工廠工藝裝置的主要組成部分。由於有些設計內容受智慧財產權保護，同時受我們知識範圍局限，不可能對所有的煤化工技術都能詳細論述。因此，有很多技術在本書中只是進行文字介紹，沒有設計計算及其他設計過程的描述，敬請讀者諒解。

本書主要由張慶庚編寫，其中第2章由李凡編寫並負責全書統稿;第7章由李好管編寫;郭光宙、馬英民、李剛參加了部分章節的編寫。李小紅、程柱、左永飛、郝巧鈴、張京、白永輝、王培和孔嬌等參加了文獻資料收集整理、圖表繪製、輔助計算和文字處理等工作。在本書付梓之際感謝謝克昌院士、李大尚設計大師對本書編寫工作的指導，感謝所有在本書編寫過程中給予關心和幫助的同事、朋友，感謝化學工業出版社編輯們的辛勤工作。

由於本書編寫在工作之餘，時間倉促，加之水平有限，書中不足和欠妥之處敬請讀者見諒並批評指正。

編者

2012年1月