潔淨煤技術

本書是高等學校“十三五”規劃教材，系統闡述了潔淨煤技術領域基本知識、概念和方法。本書內容包括潔淨煤技術發展概況、潔淨煤技術綜述、煤的結構與性質、煤的氣化技術、煤的液化技術、碳素製品、煤氣化聯合循環發電與多聯產。

第1章 緒論 1

1.1 潔淨煤技術發展概況 1

1.2 潔淨煤技術綜述 1

1.2.1 潔淨煤氣化技術 2

1.2.2 潔淨煤液化技術 2

1.2.3 潔淨煤發電技術 3

1.2.4 煤的碳素製品技術 3

第2章 煤的結構與性質 5

2.1 煤結構單元核心部分的結構 5

2.2 煤結構單元外圍部分的結構 10

2.2.1 含氧官能團 10

2.2.2 煤中的含硫官能團和含氧官能團 11

2.2.3 烷基側鏈 11

2.2.4 橋鍵 12

2.3 煤中不同顯微組分的化學結構特點 12

2.3.1 鏡質組的結構單元 12

2.3.2 鏡質組的結構模型和結構特點 12

2.3.3 穩定組和絲質組的化學結構 14

第3章 煤氣化技術 16

3.1 概述 16

3.1.1 煤氣化的定義和實質 16

3.1.2 煤氣化的基本原理 17

3.1.3 煤氣化的分類 18

3.1.4 影響煤氣化效果的幾個因素 20

3.1.5 煤氣的種類 21

3.1.6 煤氣化的基本工藝流程 22

3.2 移動牀氣化法及其典型氣化爐 23

3.2.1 常壓移動牀氣化法概述 23

3.2.2 典型的常壓移動牀氣化爐 25

3.2.3 加壓移動牀氣化法概述 27

3.2.4 典型的加壓移動牀氣化爐 28

3.3 流化牀氣化法及其典型氣化爐 29

3.3.1 流化牀氣化法概述 29

3.3.2 典型的流化牀氣化爐介紹 30

3.4 氣流牀氣化法及其典型氣化爐 32

3.4.1 氣流牀氣化法概述 32

3.4.2 典型的氣流牀氣化爐 33

3.5 其他氣化法 36

3.5.1 熔融牀氣化法 37

3.5.2 煤的地下氣化法 38

3.6 煤氣的淨化和加工 39

3.6.1 脱除酸性氣體 39

3.6.2 CO變換 41

3.6.3 煤氣甲烷化 42

3.6.4 物理淨化方法 43

第4章 煤液化技術 48

4.1 煤液化的意義和相關概念 48

4.2 煤直接液化技術 49

4.2.1 煤直接液化的基本原理 49

4.2.2 煤直接液化的一般工藝過程 50

4.2.3 幾種典型的直接液化工藝 51

4.2.4 煤直接液化技術的關鍵因素 58

4.2.5 直接液化產物的特點 60

4.2.6 我國的煤直接液化技術 61

4.3 煤間接液化技術 61

4.3.1 FT合成的基本原理及工藝 62

4.3.2 幾種煤間接液化的典型工藝 66

4.3.3 煤間接液化技術的產物特點 70

4.4 煤製備其他液體燃料 70

4.4.1 煤制甲醇的典型工藝 70

4.4.2 甲醇轉化成汽油 72

4.4.3 煤制二甲醚的典型工藝 73

第5章 碳素製品 75

5.1 碳素製品的性質、種類、用途和發展 75

5.1.1 碳素製品的性質 75

5.1.2 碳素製品的種類和用途 76

5.1.3 碳素製品的發展 76

5.2 電極炭 77

5.2.1 原材料及其質量要求 77

5.2.2 石墨化過程 79

5.2.3 電極炭生產的工藝過程 81

5.2.4 碳電極和不透石墨材料 82

5.3 活性炭 84

5.3.1 活性炭的孔結構和表面性質 84

5.3.2 活性炭的製造方法 86

5.3.3 活性炭的吸附特點 89

5.4 碳分子篩 89

5.4.1 碳分子篩的分離原理和特點 90

5.4.2 碳分子篩的製備 91

5.4.3 變壓吸附 92

5.5 碳素纖維 95

5.5.1 碳素纖維的種類和性能 95

5.5.2 瀝青基碳素纖維的製造 96

5.5.3 碳素纖維的應用 98

第6章 煤氣化聯合循環發電與多聯產 99

6.1 IGCC的工藝流程 99

6.2 IGCC的效率及其影響因素 99

6.2.1 ηc對ηt的影響 100

6.2.2 ηgb對ηt的影響 100

6.2.3 ηe對ηt的影響 100

6.2.4 Hbp對ηt的影響 100

6.3 IGCC系統中的關鍵技術 101

6.3.1 煤氣化技術 101

6.3.2 煤氣淨化技術 101

6.3.3 燃氣輪機技術 101

6.3.4 餘熱回收技術 101

6.4 IGCC用煤氣化技術 102

6.4.1 IGCC對煤氣化技術的要求 102

6.4.2 IGCC用的主要煤氣化技術 102

6.5 IGCC技術的優缺點 103

6.6 IGCC技術的發展現狀 104

6.7 IGCC技術的發展前景 106

6.8 煤氣化濕空氣渦輪循環發電（IGHAT）技術 107

參考文獻 109

王文舉，出生於1987年7月，性別男，山西省運城市聞喜人，現職稱教授，2009年6月畢業於天津大學化學工藝專業，學歷博士，現主要從事潔淨煤技術、太陽能光熱轉化、電能轉化與存儲、智能材料等方向的研究。目前論文被SCI收錄(或SCI源刊錄用)50餘篇(一區、二區30餘篇)，SCI總被引頻次600餘次，H-index=14，被引次數為60餘次。目前已經以第1作者獲得國家發明專利授權6項。