标题：煤加氢液化工程学基础
基本信息
出版社: 化学工业出版社; 第1版 (2012年5月2日)  煤加氢液化工程学基础
平装: 436页 
正文语种: 简体中文 
开本: 16 
ISBN: 9787122070647 
条形码: 9787122070647 
商品尺寸: 26.2 x 18.8 x 2.8 cm 
商品重量: 939 g 
品牌: 化学工业出版社 
ASIN: B007ZOZ6JO 
内容简介
《煤加氢液化工程学基础》全面、系统地论述了煤炭加氢液化过程中的工程学基础研究的最新成果，涉及煤炭加氢液化的工艺过程、油煤浆的流变性、煤加氢液化反应动力学、煤直接液化的反应工程学、煤炭直接液化油的性质、煤液化工艺过程中的相平衡、煤炭直接液化的工艺优化、煤炭直接液化残渣的性质和加工利用等方面。 
《煤加氢液化工程学基础》可供从事煤炭加氢液化工艺及工程技术的科学研究、工程设计、装置运行等工程技术人员阅读，也可供高等院校相关专业师生参考。 
编辑推荐
史士东等编写的《煤加氢液化工程学基础》是“973计划”基础研究的成果结晶，也反映了作者和同事们从事煤炭直接液化科研工作30年的经验及积累的成果。可供从事煤炭加氢液化工艺及工程技术的科学研究、工程设计、装置运行等工程技术人员参考，也可供高等院校相关专业师生参考。
本书共分8章，第1章是煤炭加氢液化基础工艺的简要介绍；第2章介绍液化用煤、煤的热解、溶剂及催化剂；第3章介绍煤加氢反应机理和动力学；第4章介绍油煤浆的流变性；第5章介绍煤液化油的基本性质与组成；第6章介绍煤液化鼓泡床反应器；第7章介绍煤液化环流反应器；第8章介绍煤液化残渣的基本性质及利用。 
目录
第1章煤炭加氢液化的工艺过程1 
引言1 
1?1煤炭加氢液化的历史2 
1?1?1国外煤炭加氢液化工艺技术的开发2 
1?1?2我国的煤炭加氢液化研究与工程项目3 
1?2煤炭加氢液化的主要工艺过程4 
1?2?1备煤和煤浆制备5 
1?2?2液化单元6 
1?2?3循环溶剂加氢单元12 
1?2?4液化油提质加工13 
参考文献15 
第2章液化用煤、煤的热解、溶剂和催化剂16 
2?1煤的分子结构及适合液化的煤种16 
2?1?1液化用煤的基本性质16 
2?1?2煤的岩相组成17 
2?1?3液化用煤的分子结构22 
2?1?4适合液化的煤种30 
2?2煤热解机理32 
2?2?1煤热解过程分析33 
2?2?2煤热解的主要影响因素33 
2?2?3煤热解机理34 
2?2?4煤热解模型 36 
2?2?5煤热解甲烷、氢气生成机理42 
2?3溶剂的作用44 
2?3?1溶剂对煤的分散、溶胀和溶解作用44 
2?3?2溶剂的供氢作用45 
2?3?3溶剂的氢传递作用46 
2?3?4溶剂中极性物的作用48 
2?3?5评价溶剂质量的指标49 
2?3?6起始溶剂的选择52 
2?3?7液化装置运行中对溶剂质量和数量的控制53 
2?4煤炭液化催化剂55 
2?4?1催化剂的功能和类型55 
2?4?2纳米型铁系催化剂56 
2?4?3铁系催化剂的催化机理61 
2?4?4铁系催化剂的不足和改进方向63 
参考文献64 
第3章煤加氢液化反应机理和反应动力学68 
3?1早期的煤液化动力学研究成果68 
3?2近期的动力学研究成果73 
3?2?1反应初期动力学74 
3?2?2反应后期动力学79 
3?3煤在加氢液化过程中转化特点的再认识81 
3?4神东煤反应机理及动力学82 
3?4?1反应初期动力学82 
3?4?2神东煤反应后期动力学89 
3?4?3神东煤反应动力学小结和连续高压釜的验证91 
3?5沥青烯和前沥青烯的反应动力学93 
3?5?1沥青烯和前沥青烯的加氢转化动力学93 
3?5?2沥青烯和前沥青烯的缩聚动力学98 
3?6各产物产率的简化计算100 
3?7胜利褐煤加氢液化动力学102 
3?7?1升温阶段动力学参数102 
3?7?2恒温前期反应动力学参数102 
3?7?3恒温后期反应动力学参数103 
3?7?4胜利褐煤动力学小结104 
3?8动力学研究成果的应用104 
3?8?1计算煤浆预热炉出口的转化率104 
3?8?2计算反应器内的反应状况106 
3?8?3对工艺优化的理论指导108 
参考文献110 
第4章油煤浆的流变性112 
4?1油煤浆流变性的研究在煤液化过程中的作用112 
4?2基本概念114 
4?2?1颗粒的基本概念114 
4?2?2颗粒在流体中的自由沉降速度120 
4?3悬浮体流变特性概述121 
4?3?1流变学基础及黏度概述121 
4?3?2油煤浆流变特性试验原理及测试方法126 
4?4常压下影响油煤浆黏度的主要因素127 
4?4?1煤及煤粉的粒度对煤浆黏度的影响127 
4?4?2溶剂性质的影响130 
4?4?3煤浆浓度的影响132 
4?4?4制浆条件的影响134 
4?4?5其他条件的影响135 
4?5煤液化条件下油煤浆的黏度138 
4?5?1液化条件下煤浆黏?温性能概述138 
4?5?2高温高压条件下油煤浆的黏度测定方法139 
4?5?3氢分压对煤浆黏度的影响146 
4?6油煤浆流变特性的机理分析146 
4?6?1溶胀溶解机理147 
4?6?2溶剂的挥发增浓作用154 
4?6?3煤的热解对煤浆黏度作用机理155 
4?6?4沥青烯和前沥青烯的作用机理158 
4?7煤液化残渣的流变性161 
4?7?1煤液化残渣的基本性质161 
4?7?2煤液化残渣的非牛顿流体特性162 
4?7?3煤液化残渣的黏?温变化162 
参考文献172 
第5章煤液化油的基本性质及组成175 
5?1蒸馏175 
5?1?1蒸馏的试验方法175 
5?1?2煤液化油的实沸点蒸馏176 
5?2密度178 
5?2?1密度的测定方法178 
5?2?2煤液化油的密度179 
5?3元素分析181 
5?3?1元素的测定方法181 
5?3?2煤液化油的元素分析184 
5?4黏度186 
5?4?1黏度的测定186 
5?4?2煤液化油黏度的测定188 
5?5表面张力189 
5?5?1表面张力的测定方法190 
5?5?2煤液化油馏分的表面张力191 
5?5?3表面张力的关联与估算192 
5?6比热容194 
5?6?1比热容的测定方法195 
5?6?2煤液化油比热容的测定及其与温度的关联196 
5?6?3比热容的估算方法198 
5?7饱和蒸气压和蒸发焓200 
5?7?1饱和蒸气压的测定方法200 
5?7?2蒸气压的测定及其与温度的关联203 
5?7?3煤液化油蒸气压的估算205 
5?7?4煤液化油的蒸发焓208 
5?8相对分子质量209 
5?8?1相对分子质量的测定方法210 
5?8?2煤液化油的平均分子量的测定212 
5?8?3煤液化油窄馏分平均分子量的计算关联式213 
5?8?4煤液化油平均分子量计算值和实验值比较214 
5?9临界参数216 
5?9?1假临界性质的计算关联式216 
5?9?2煤液化油窄馏分的假临界性质217 
5?9?3煤液化油馏分的偏心因子222 
5?10煤液化油组成分析224 
5?10?1煤液化油窄馏分的GC/MS分析224 
5?10?2煤液化油中酚类物质分析231 
5?11氢气在煤液化油中的溶解度232 
5?11?1氢气溶解度测定原理和实验装置232 
5?11?2煤液化油中氢气的溶解度234 
参考文献235 
第6章淤浆鼓泡床反应器239 
6?1概述239 
6?2流动特性242 
6?2?1流型界定及辨识242 
6?2?2相分散244 
6?2?3流动特性参数的测量254 
6?3相间传质和液相混合256 
6?3?1相间传质:液侧传质256 
6?3?2相内混合:液相混合或分散259 
6?4淤浆鼓泡床反应器模型化264 
6?4?1模型化方法264 
6?4?2模型示例一:Fischer?Tropsch（F?T）合成淤浆鼓泡床反应器的性能266 
6?4?3模型示例二:煤直接液化淤浆鼓泡床反应器中液相的轴向分散270 
参考文献280 
第7章煤加氢液化环流反应器291 
引言291 
7?1气液（浆）反应器的性能比较292 
7?2环流反应器的研究现状概述293 
7?2?1环流反应器的类型特点294 
7?2?2环流反应器的特性参数测定294 
7?3环流反应器的流体力学和传递特性295 
7?3?1环流反应器的流动形态295 
7?3?2环流反应器的流体力学冷模实验295 
7?3?3环流反应器的传递参数测定301 
7?4环流反应器宏观数学模型302 
7?4?1宏观流体力学模型302 
7?4?2煤液化环流反应器整体数学模型307 
7?5环流反应器在煤液化反应体系的适用性试验309 
7?5?1环流反应器流动特性310 
7?5?2环流反应器的反应效果313 
7?5?3环流反应器在PDU上的试验结果小结315 
7?6环流反应器的计算流体力学模型316 
7?6?1两流体数学模型316 
7?6?2湍流模型319 
7?6?3相间作用力320 
7?6?4气泡的运动行为322 
7?7环流反应器的数值模拟329 
7?7?1多流体的分离式计算方法329 
7?7?2环流反应器的数值计算技术330 
7?7?3环流反应器多相流动的模拟结果335 
7?7?4环流反应器气液质量传递的数值模拟340 
7?7?5煤加氢液化环流反应器的数值模拟346 
7?8煤加氢液化反应器的运行和操作353 
7?8?1反应器的温度控制353 
7?8?2防止煤粉颗粒的沉降355 
7?8?3防止固体矿物质的沉积和长大355 
7?8?4防止沥青类物质的结焦356 
7?8?5反应器的低负荷运行357 
7?8?6非正常情况的处理对策357 
7?8?7反应器的开停车359 
参考文献359 
第8章煤炭直接液化残渣的性质和加工利用363 
引言363 
8?1残渣的物理化学特性363 
8?1?1残渣的工业、元素分析和基本物化性质分析 363 
8?1?2残渣的热解特性 373 
8?1?3煤直接液化残渣及其分离产物的气化特性389 
8?1?4煤直接液化残渣及其分离产物的加氢特性391 
8?2煤直接液化残渣的利用途径398 
8?2?1燃烧 398 
8?2?2热解和焦化 398 
8?2?3气化399 
8?2?4加氢转化 399 
8?2?5煤直接液化残渣作为道路石油沥青改性剂 400 
8?2?6用于炭材料前驱体410 
参考文献431 
序言
煤炭加氢液化转化成液体燃料，20世纪三四十年代德国就已经实现了大规模工业化，当时反应压力很高，技术处于初级阶段，但因侵略战争的需要不惜成本大量生产。70年代两次石油危机的影响，国际上掀起了研究煤炭液化新技术的高潮，美、德、日等发达国家均大量投入，研究开发新一代煤液化技术，使技术有了长足的进步。 
20世纪80年代初，国内煤炭加氢液化的技术研究也开始起步，但当时的指导思想是以国际合作、跟踪研究为主，虽然做了大量的前期研发工作，但尚未拥有自主知识产权的整体工艺，国内还不具备向产业化发展提供成套技术和关键设备的能力。 
1993年，中国由石油出口国转变成石油进口国，此后煤液化受到党和国家领导人的高度重视，煤液化技术研究成为国家战略性科研项目。在国家政策支持和经济发展的大背景下，煤液化技术研究的指导思想也发生了转变，中国必须自主创新，研究开发具有自主知识产权的新技术。 
进入21世纪以来，我国石油供应长期短缺的形势严峻，对进口石油的依赖程度越来越高，而国际油价不断上扬，石油市场直接受到国际政治、地区冲突和经济形势的影响，石油供应渠道和石油价格波动等不确定因素增加，使我国的石油供需矛盾成为突出的能源和经济安全问题。发展以发动机燃料油为主要产品的煤炭液化技术，建设中国煤炭液化新产业，是发挥我国资源优势、实现多元化补充石油短缺、保障能源安全和稳定供给的重要战略措施之一。 
国家从能源战略高度出发，2004年政府批准神华煤直接液化示范工程开工建设。研究院所和企业的强强联合使研发的进度大大提速，在国家“863计划”的支持下开发出了具有中国自主知识产权的高活性催化剂和煤直接液化工艺。 
同时，国家重点基础研究发展计划（“973计划”）也于2004年专门立项，开展了大规模煤炭直接液化的基础研究，作者被科技部聘为国家重点基础研究发展计划煤直接液化项目的首席科学家。该项目针对煤浆流变特性、煤液化物料的热力学基本性质、煤加氢液化的反应机理及反应动力学和新型环流反应器的反应工程学等急需解决的关键科学问题开展研究，经过5年的努力，解决了以上科学问题，达到了预期目标。揭示了煤加氢液化的反应机理，建立了反应动力学模型，成功地应用于大规模反应器的模拟和分级反应新工艺的开发。项目开发的环流反应器具有显著的优点，是很有发展前途的新型煤液化反应器。项目为了满足煤液化产业化急需，对煤液化残渣进行了深入研究，从残渣的基本性质着手，系统研究了残渣的工艺特性，并开发了几种可供选择的高附加值利用技术。 
目前，神华煤直接液化示范工程已进入试运行阶段，开车十分顺利，打通了全部工艺流程，基础研究对示范项目的设计和运行起到了积极的支持作用。 
本专著是“973计划”基础研究的成果结晶，也反映了作者和同事们从事煤炭直接液化科研工作30年的经验及积累的成果。可供从事煤炭加氢液化工艺及工程技术的科学研究、工程设计、装置运行等工程技术人员参考，也可供高等院校相关专业师生参考。 
本书共分8章，第1章是煤炭加氢液化基础工艺的简要介绍，由朱晓苏执笔；第2章介绍液化用煤、煤的热解、溶剂及催化剂，其中液化用煤基本性质由白向飞执笔，煤的热解由赵云鹏、刘全润、胡浩权执笔，溶剂及催化剂由李文博执笔；第3章介绍煤加氢反应机理和动力学，由郭治、史士东执笔；第4章介绍油煤浆的流变性，由王永刚、张德祥执笔；第5章介绍煤液化油的基本性质与组成，由冯杰、常丽萍、凌开成执笔，其中部分GC/MS数据由魏贤勇提供；第6章介绍煤液化鼓泡床反应器，由刘辉执笔；第7章介绍煤液化环流反应器，由杨超、毛在砂、黄青山、禹耕之、史士东执笔；第8章介绍煤液化残渣的基本性质及利用，由杨建丽、周颖执笔；最后，全书由史士东对各章节进行了修改和补充。成稿过程中王勇、朱肖曼、毛学锋、盛英、胡发亭、刘敏等参与了数据及文字的校正。 
本书各章节采用的大量实验数据及研究成果来源于“973项目”各课题和煤炭科学研究总院煤化工分院液化研究所的科研成果以及神华煤制油公司的试验数据，为此对参加课题研究的全体成员及研究生以及液化研究所的各位同事和神华煤制油公司的各位同仁表示诚挚的感谢，本书的出版得到了科技部“973计划”项目的支持和煤炭科学研究总院出版基金的资助，在此一并深表谢意。 
鉴于作者水平和时间所限，本书难免有许多不足之处，恳请读者批评指正。 
作者 
2012年2月