煤气化生产技术(王壮坤)

中高职一体化教材，内容简练，实用性强。 

本书为中高职一体化教材。教材以学生素质教育为基础,以应用能力为主线,以技术技能培养为重点,内容包括绪论、空气分离技术、煤气化技术、煤气净化技术、合成氨生产、甲醇生产、二甲醚生产。在选择内容时,结合煤气化生产技术的发展现状,以项目为导向,坚持必须而够用的理论基础,突出实用性和实践性,同时考虑学习者未来的发展和煤气化生产技术的新进展。
本书可作为高职煤化工、应用化工及相关专业的教材,也可作为煤化工企业的培训教材,还可供煤化工生产技术人员参考。

绪论
一、煤化工及其特点                             1
二、煤气化技术的应用及发展                         3
三、本课程的性质、内容及任务                        5
自测题                                    5
第一章　空气分离技术
第一节 空气分离的生产方法                          7
一、空气的组成及氧、氮的应用                        7
二、空气分离的方法                             8
第二节 空气深冷分离工艺                          10
一、空气的净化                              10
二、空气的液化                              13
三、空气的分离                              14
四、空分的工艺流程                            16
第三节 空气深冷分离操作                          17
一、空分系统的开车步骤                          17
二、空分的正常操作                            18
三、空分设备的维护                            18
四、故障处理                               19
本章小结                                  21
自测题                                   21
第二章　煤气化技术
第一节 煤气化技术的基本原理                        23
一、煤气化技术的分类                           23
二、煤气化的基本原理                           27
三、煤种及煤质对气化的影响                        31
四、煤气化过程的主要评价指标                       34
第二节 固定床气化技术                           35
一、固定床气化过程的工艺特点                       35
二、常压固定床气化工艺                          36
三、鲁奇加压气化工艺                           44
第三节 流化床气化技术                           49
一、流化床气化过程的工艺特点                       49
二、高温温克勒(HTW) 气化工艺                      50
三、灰熔聚气化技术                            52
第四节 气流床气化技术                           54
一、气流床气化过程的工艺特点                       54
二、Texaco气化工艺                            55
三、多喷嘴水煤浆气化技术                         60
四、Shell气化工艺                             61
第五节 典型煤气化炉的生产操作                       63
一、鲁奇加压气化炉的操作                         63
二、Texaco气化炉的操作                          66
本章小结                                  70
自测题                                   70
第三章　煤气净化技术
第一节 煤气净化方法                            73
一、煤气中的杂质及危害                          73
二、煤气杂质的脱除方法                          74
三、工业煤气净化的过程                          77
第二节 一氧化碳变换                            78
一、一氧化碳变换反应的原理                        78
二、一氧化碳变换的工艺条件                        79
三、一氧化碳变换的工艺流程                        80
第三节 脱硫                                82
一、煤气脱硫方法                             82
二、干法脱硫                               83
三、湿法脱硫                               85
第四节 二氧化碳脱除                            90
一、二氧化碳脱除方法                           91
二、改良热钾碱法脱碳                           91
三、低温甲醇洗法脱碳                           95
第五节 典型粗煤气净化生产操作                       100
一、一氧化碳变换操作                           100
二、低温甲醇洗脱、硫脱碳操作                       102
本章小结                                  104
自测题                                   104
第四章　合成氨生产
第一节 合成氨生产方法                           106
一、氨的性质与用途                            106
二、合成氨工业的发展概况                         107
三、合成氨生产的基本过程                         108
第二节 合成氨生产的工艺条件                        109
一、合成氨生产的基本原理                         109
二、合成氨生产工艺条件                          113
第三节 合成氨生产的工艺流程                        114
一、氨合成基本工艺步骤                          114
二、合成氨系统工艺流程                          116
三、氨合成塔                               118
第四节 合成氨生产的操作控制                        120
一、开车操作                               120
二、正常操作管理                             123
三、停车操作                               124
本章小结                                  124
自测题                                   125
第五章　甲醇生产
第一节 甲醇生产方法                            127
一、甲醇的性质与用途                           127
二、甲醇的生产方法                            128
三、甲醇生产的基本过程                          128
第二节 甲醇合成的工艺条件                         129
一、甲醇合成的基本原理                          129
二、甲醇合成岗位工艺条件                         130
第三节 甲醇合成的工艺流程                         132
一、工艺流程                               132
二、甲醇合成反应器                            135
第四节 甲醇合成的操作控制                         136
一、开车操作                               136
二、停车操作                               137
三、正常操作                               139
第五节 甲醇精制的操作控制                         139
一、粗甲醇中的杂质                            140
二、甲醇精制的基本原理                          140
三、甲醇精馏的工业方法                          141
四、甲醇精制的操作控制                          144
本章小结                                  146
自测题                                   146
第六章　二甲醚生产
第一节 二甲醚的生产方法                          148
一、二甲醚的性质与用途                          148
二、二甲醚的生产方法                           150
第二节 二甲醚合成的工艺条件                        151
一、二甲醚生产的基本原理                         151
二、二甲醚生产的催化剂                          151
第三节 二甲醚合成的工艺流程                        152
一、工艺流程                               152
二、二甲醚合成反应器                           153
第四节 二甲醚生产的操作控制                        154
一、开车准备                               154
二、开车程序                               154
三、正常生产操作                             155
四、停车程序概述                             155
本章小结                                  158
自测题                                   159
参考文献                                   160

本书以煤气化生产技术为立足点, 以煤气化生产岗位所需理论知识、技术技能及职业素质为构成要素进行编写, 内容主线为空气分离、煤气化、煤气净化、煤化工产品生产四大部分。精选了目前煤化工项目中广泛采用的大规模空气分离技术、鲁奇加压气化技术、德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、CO 宽温变换、低温甲醇洗、合成氨生产、甲醇生产、二甲醚生产等生产工艺, 对其基本原理、工艺条件、工艺流程、主要设备及岗位操作进行了介绍。
教材编写以学生素质教育为基础, 以应用能力为主线, 以技术技能培养为重点, 以项目为导向, 坚持必须而够用的理论基础, 突出实用性和实践性, 同时考虑学习者未来的发展和煤气化生产技术的新进展。全书分为6章和绪论, 内容包括空气分离技术、煤气化技术、煤气净化技术、合成氨生产、甲醇生产、二甲醚生产。
本书体例灵活与多样, 便于学生自主学习, 注重启发引导, 提高应用能力。每章前都设有教学目的及要求, 使学生明确学习本章的目的及应达到的要求; 每章后面附有本章小结,利于学生复习并系统掌握、理解本章内容。章末设有自测题, 利于学生检验学习成果。根据教学内容适当插入与新技术、新工艺、新信息相关的知识点, 以丰富教材内容, 拓宽专业知识, 开阔学生视野。
本书由辽宁石化职业技术学院王壮坤主编, 辽宁石化职业技术学院王欣羽副主编。绪论、第二章、第三章由王壮坤编写; 章、第四章由王欣羽编写; 第五章由辽宁石化职业技术学院国玲玲编写; 第六章由辽宁石化职业技术学院鞠凡编写; 史荣林、赵京福、宋淑群、段树斌、卢中民、杜凤及孙志岩参与了资料收集工作。全书由王壮坤统稿, 由辽宁石化职业技术学院教授齐向阳审稿。
在本书编写过程中, 参考了相关的资料, 也得到了煤化工企业工程技术人员的大力支持, 在此表示感谢!
由于编者水平所限, 书中不妥之处在所难免, 敬请读者批评指正。

编者
2015年9月

2．煤气化的发展方向
由于碳一化工系列生产技术的突破，煤气化发展应用领域越来越广泛，其发展目标是，能使用劣质固体燃料，提高单炉生产能力，同时连续高强度和高效地生产不同组成的煤气，并避免环境污染。
（1）不断开发新型气化炉  煤气化设备从固定床气化向流化床、气流床、熔融床气化发展。古老的煤气化技术是利用炼焦炉、发生炉和水煤气炉气化。到20世纪，针对不同煤种及煤气用途，发展了几百种气化方法，其中以鲁奇加压气化炉、常压K-T炉、温克勒气化炉等应用广。20世纪70年代，为提高碳转化率和煤气质量，开发了气流床、熔融床气化工艺。如Texaco（德士古）气化炉、Shell（壳牌）气化炉、CE两段式气化炉、KRW气化炉、U-Gas（灰熔聚）气化炉等。
我国目前采用的煤气化技术除常压固定床煤气发生炉和水煤气发生炉外，开发和引进了水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和Texaco气化炉、Shell气化炉。目前新建厂多是效率较高、制取煤气成分较好的加压Texaco气化炉、Shell气化炉和具有自主知识产权的多喷嘴技术。
（2）气化条件向高温高压发展  Texaco气化温度1400～1500℃，Shell气化温度高达1400～1700℃。气化温度高，煤中有机物质分解气化，消除或减少环境污染，对煤种适应性广。气化压力由常压、低压（<1.0MPa）向高压（2.0～8.5MPa）发展，从而提高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现气化装置大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成（如甲醇低压合成），降低生产成本。如Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa，Shell气化压力为2～4MPa。
（3）现代煤气化技术与其他先进技术联合应用  如与燃气轮机发电组合的IGCC发电技术；高压气化与低压合成甲醇、二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。
（4）环保效果更好  煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相结合，实现环境友好，减少污染。如在气化炉内加入脱硫剂（石灰石），脱硫效率可达80%～90%；采用高效除尘器使煤气中含尘降到1～2mg/m3。
煤气化未来长期发展将是技术多样化、国产化为支柱，以煤气化和IGCC多联产等构成强强结合的产业结构和技术联手。