第13章 低温热解技术

13.1 前言

13.2 热力学数据

13.3 工程计算

13.4 热量传递

13.4.1 稀相悬浮床中的流体与单颗粒之间的传热

13.4.2 流化床中颗粒与流体间的传热

13.4.3 流化床与器壁间的传热

13.5 传质

13.5.1 单个球体与流体间的传质

13.5.2 流化床中的传质

13.6 颗粒系统的动力学

13.6.1 流态化

13.7 干馏方法

13.7.1 型焦法

13.7.1.1 FMC型焦法

13.7.2 COED法

13.7.3 美国钢铁公司洁净焦炭法

13.7.4 西方研究公司热解法

13.7.5 鲁奇－鲁尔煤气公司法

13.7.6 其它快速热解方法

13.7.7 联合煤炭公司的研究工作

13.7.8 CSIRO法

13.8 加氢热解法

13.8.1 Coalcon法

13.8.2 Schroeder法

13.8.3 城市服务公司短停留时间(CS-SRT)氢解法

13.9 腐蚀和磨蚀

术语符号

参考文献

第14章 高温焦化

14.1 水平室式焦炉的近代设计

14.1.1 焦炉结构的发展

14.1.2 焦炉机械的发展

14.1.3 环境保护设施

14.2.1 原料煤

14.2 焦炉的备煤

14.2.2 备煤

14.2.3 配煤

14.2.4 煤的压型

14.2.5 煤预热

14.2.5.1 Coaltek法

14.2.5.2 Precarbon法

14.3.1 焦炉加热的影响

14.2.5.3 Simear法

14.3 焦炉中的焦化条件

14.3.2 煤性质的影响

14.3.3 数学模型

14.4 以实验研究为基础对焦炉技术发展的预测

14.5 型焦法

参考文献

15.1 前言

第15章 热解的固体产物

15.2 化学性质

15.2.1 工业分析

15.2.1.1 水份

15.2.1.2 挥发份

15.2.1.3 灰份

15.2.2 元素分析

15.2.2.1 碳和氢

15.2.2.2 硫

15.2.3 发热量

15.2.4 其它性质

15.2.4.1 反应性

15.2.4.2 可燃性

15.2.4.3 电阻率

15.3 物理性质

15.3.1 X射线衍射

15.3.2 光学性质

15.3.3 孔结构

15.3.4 真比重和表观比重

15.3.5 堆密度和透气性

15.3.6 粒度分析

15.3.7 焦炭强度

15.3.7.1 试验方法

15.3.7.2 热态试验

15.3.7.3 抗张强度

15.3.7.4 普通焦炭的强度

15.3.7.5 高炉中焦炭的强度

15.4 焦炭性质和制造

15.4.1 煤性质的影响

15.4.2 焦化条件的影响

15.5 特殊的固体焦化产物

15.5.1 焦粉

15.5.2 半焦

15.5.4 型焦

15.5.3 铁焦

15.5.5 由热解焦油制造的焦炭

15.6 焦炭的评价和规格

15.6.1 化学和物理性质

15.6.2 焦炭在高炉中的性能

15.6.3 焦炭在化铁炉中的性能

参考文献

16.1.1 Seacoke项目

16.1 煤焦油的生产

第16章 低温焦油

16.1.2 其它干馏研究

16.2 低温焦油的性质、分析和组成

16.3 焦油的加工和转化

16.3.1 模型化合物的研究

16.3.2 焦油的加氢精制

16.3.3 焦油的加氢裂化

16.3.4 焦油的热解和裂化

16.4 低温焦油的利用

参考文献

第17章 高温煤焦油

17.1 前言

17.2 生产和经济

17.3 高温焦油的化学性质

17.3.1 气相色谱法用于高温焦油和焦油馏分的分析

17.3.1.1 气相色谱法及其发展

17.3.1.2 高温焦油和焦油馏分的气相色谱定性分析

17.3.1.3 高温焦油和焦油馏分的气相色谱定量分析

17.3.1.4 气相色谱法用于煤焦油沥青的化学结构分析

17.3.2 研究煤焦油沥青的低电离电压质谱

17.3.3 分析煤焦油沥青的柱色谱和薄层色谱法

17.3.4 分析煤焦油沥青的高压液相色谱法

17.3.5 煤焦油沥青化学结构研究中的统计结构分析

17.3.6 n－d－M法

17.3.7 高温沥青级分的分子量

17.3.8.1 含氧化合物

17.3.8 焦油和焦油馏分的官能团测定

17.3.8.2 沥青和沥青馏分中的碱性含氮官能团

17.3.8.3 沥青级分中的含硫官能团

17.3.9 高温焦油中不溶物的性质

17.3.10 焦化条件对煤焦油收率和性质的影响

17.4 焦油的结构和煤的结构

17.5 高温焦油和焦油馏分的毒性

17.6.1 密度和密度随温度的变化

17.6 高温焦油和焦油馏分的物理性质

17.6.2 粘度和粘度随温度的变化

17.6.3 表面张力

17.6.4 比热和热含量

17.6.5 气化潜热

17.6.6 导热系数

17.6.7 煤焦油沥青的结构和粘弹性质

17.7 高温煤焦油的加工

17.7.1 初级蒸馏

17.7.2.2 酚油

17.7.2 馏出油的进一步加工

17.7.2.1 轻油

17.7.2.3 苯并呋喃－茚树脂

17.7.2.4 吡啶碱类

17.7.2.5 萘油

17.7.2.6 洗油

17.7.2.7 蒽油

17.7.3 煤焦油的大宗产品

17.7.3.1 杂酚油

17.7.3.2 煤焦油沥青

17.7.3.3 沥青焦

17.7.3.4 精制焦油

参考文献

第18章 焦炉煤气和废水的处理

18.1 前言

18.1.1 概论

18.1.1.1 美国的做法

18.1.1.2 欧洲的做法

西欧的做法

东欧的做法

18.1.2 小结

18.1.3 环境的控制

18.2 煤气冷却

18.2.1 煤气的初冷

18.2.1.1 直接初冷器

18.2.1.2 间接初冷器

18.2.1.3 间接-直接相结合的冷却器

18.2.2 煤气终冷

18.2.2.1 直接水终冷器

喷淋型直接水终冷器

底部型终冷器

18.2.2.2 直接循环油型

18.2.3 闭路冷却水系统

18.3.1 轻油

18.3 煤化学产品

18.3.1.1 轻油精制

18.3.2 萘的脱除

18.3.2.1 用油型终冷器脱除萘

有轻油回收装置的油型终冷器

没有轻油回收装置的油型终冷器

18.3.2.2 用萘洗涤器脱除萘

有轻油回收装置的萘洗涤器

没有轻油回收装置的萘洗涤器

18.3.3 氨

18.3.3.1 硫铵和磷酸二铵

18.3.3.2 无水氨——美国钢铁公司的Phosam法

18.3.3.3 氨的焚烧

Koppers 焚烧法

Carl Still公司的氨分解法

采用Phosam法的氨焚烧

18.4.1 深冷分离法

18.4 煤气净化

18.4.2 硫化氢的脱除

18.4.2.1 吸收-解吸法

Koppers两段真空碳酸盐法

Sulfiban法

脱除H2S的氨法

18.4.2.2 采用氧化的H2S脱除法

Stretford法

Fumaks-Rhoc acs法

Takahax法

Giammarco-Vetrocoke法

18.4.2.3 脱除H2S的其它方法

18.4.3 H2S的处理

18.4.3.1 改进的Claus法

18.4.3.2 接触法生产硫酸

18.4.4 HCN的脱除

18.4.4.1 催化转化

18.4.5.3 Beavon法

18.4.5.2 IFP法

18.4.5.4 Shell Claus Off-GasTreating法(SCOT)

18.4.4.3 其它方法

18.4.5 尾气净化

18.4.4.2 水洗法脱除HCN

18.4.5.1 SNPA法(Sulfreen)

18.4.5.5 Wellman-Lord法

18.4.5.6 尾气净化的其它方法

18.5 排放物处理

18.5.1 粗氨水和煤化学产品车间的其它液体排放物

18.5.1.1 粗氨水的蒸馏

用石灰水或苛性钠的常规蒸馏

美国钢铁公司的CyAM法

空气分离法

18.5.1.2 生物处理

活化淤泥法

污染物质的影响

细菌生长促进剂的影响

淤泥情况

废水的最后处理

多段活化淤泥法

氧化法

化学和物理吸附

其它处理方法

18.5.1.3 化学-物理吸着法

18.5.1.4 化学氧化法

18.5.1.6 共和钢铁公司系统法

18.5.1.5 土壤渗滤法

18.5.1.7 深井处理

18.5.1.8 废水处理的经济性

参考文献

第19章 煤燃烧的基础理论

19.1 前言

流化床燃烧

19.2.1.1 小颗粒尺寸

块煤燃烧

19.2 量值

19.2.1 实际系统中的量值

粉煤燃烧

19.2.1.2 加热速度

19.2.1.3 颗粒燃烧时间

19.2.2 基础量值

19.2.2.1 物理量:密度,内表面积和孔结构

19.2.2.2 比较量值:平均自由程,颗粒尺寸,石墨晶胞

从吸附时间计算

19.2.2.3 化学量:近似碳反应速度和燃烧时间

从分子碰撞速度计算

19.3 燃烧的定性性能

19.3.1 石墨反应和碳反应

19.3.1.1 表面反应

活性表面反应

基面反应与催化作用

内反应

19.3.1.2 扩散影响

内表面变化

19.3.2 煤反应

19.3.2.1 煤的结构

19.3.2.2 挥发物的生成:“真”挥发物的定义和Q因子

19.3.2.3 热处理与反应性

19.3.2.4 煤中杂质的催化作用

19.3.2.5 加热速度和挥发物裂解对反应性的影响

19.3.2.6 热解过程中的膨胀和煤胞的形成

19.3.3 煤的燃烧

19.3.3.1 着火

19.3.3.2 热解对着火的影响

19.3.3.3 小(扩散)火焰

19.3.3.4 半焦的燃烧

19.4 机理

19.4.1 半焦燃烧机理

19.4.1.1 总反应

19.4.1.2 基元反应

19.4.2 挥发物机理

19.4.2.1 热解速度

19.4.2.2 燃烧机理

19.5 速度方程

19.5.1 碳反应的普遍假设

19.5.2 Langmuir-Hinshelwood (L-H)动力学

19.5.2.1 总速度方程

仅有吸附

仅有脱附

19.5.2.2 时间依存方程的解

兼有脱附和吸附

方程解的评议

19.5.2.3 稳态条件

一般结果

H2吸附

C/CO2反应

C/O2反应

C/H2O反应

反应的抑制

19.5.3 Elovich 动力学

19.5.3.1 经验式

19.5.3.2 与其它等温方程的比较

19.5.3.3 其它推导式

Boudart推导式

Taylor和Thon推导式

19.5.4 内扩散动力学

19.5.4.1 模型

概述和参数定义

流体通过多孔体并伴有反应的扩散流动的一般方程

含反应效应的简化扩散速度方程

19.5.4.2 方程解

平板:外形因子s＝0

球:外形因子s=2

效率因子和Thiele模数

19.5.4.3 各种速度方程

速度方程

19.5.5 存在边界层扩散的动力学

19.5.5.1 总速度方程

19.5.5.2 气流速度的影响

19.5.5.3 扩散和化学动力学的结合

19.5.6 挥发物动力学

19.5.6.1 热解动力学

大颗粒

小颗粒

19.5.6.2 燃烧动力学

19.6 实验结果

19.6.1 实验方法和数据汇总

19.6.1.1 实验技术和数据造表

19.6.1.2 测试技术

19.6.1.3 数据评价的判断准则

总反应时间法

各法并用

表面收缩率法

失重法

气体分析法

实验设计方面

速度方程的判断因素

反应的温度系数

反应级数

气流速度的影响

作为误差根源的方程近似

作为误差根源的实验特征

19.6.2 反应速度的测定

19.6.2.1 活化能和反应级数

氢

水

二氧化碳

氧化膜C(O)

氧

19.6.2.2 加压反应

燃烧

气化

通性

速度常数

19.6.2.3 催化作用

19.6.2.4 内表面效应

表面积测量

伴随热处理的表面积变化

伴随反应的表面积变化

“基本原则”法或机械模拟法

“指定参数”法

19.6.2.5 速度数据的比较

C/O2反应

C/CO2和C/H2O反应

19.6.2.6 负温度系数

19.6.3 火焰性能种种:颗粒着火、熄火和燃烧

19.6.3.1 着火和熄火

热爆炸燃烧理论

稳态燃烧

着火

颗粒的着火

火焰中的着火

活塞流火焰

实验条件对着火温度和着火时间的影响

着火机理

熄火

19.6.3.2 燃烧时间测定

燃烧时间方程

无内部反应(σ=0)

无外部反应(a?=0)

与实验对照:大颗粒

固定颗粒

流化床中的反应

灰分影响

膨胀影响

双膜燃烧

与实验对照:小颗粒

早期工作

火焰中的测定

发动机中的测定

烟黑燃烧

量值对比

火焰中氧耗减的影响

19.7 结束语

参考文献

第20章 燃烧过程技术

20.1 基本原理

20.1.1 固定床和悬浮床燃烧

20.1.2 流化床燃烧

20.1.3 常压流化床燃烧

20.1.4 加压流化床燃烧

20.1.5 加压粉煤燃烧

20.2 燃烧原理的实际应用

20.2.1 层式燃烧

20.2.1.1 设备分类

20.2.1.2 燃煤加热炉

20.2.1.3 小型层燃炉

20.2.1.4 大型层燃炉

20.2.2.1 设备分类

20.2.2 粉煤燃烧

20.2.2.2 固态排渣燃烧

水平和水平对喷燃烧

切向和倾斜对喷燃烧

单U形火炬和双U形火炬燃烧

顶棚下喷燃烧

20.2.2.3 液态排渣燃烧

20.2.2.4 煤浆燃烧

水煤浆燃烧

油煤浆燃烧

20.2.3 旋风炉燃烧

20.3 燃烧系统的应用开发

20.3.1 磁流体发电系统燃烧室的开发

20.3.2 常压流化床燃烧系统

20.3.3 加压流化床燃烧系统

20.4 结构材料

20.4.1 新材料开发

参考文献

第21章 煤灰及其对燃烧系统的影响

21.1 煤中的矿物质

21.1.1 通过选煤控制灰熔融性

21.1.1.1 黄铁矿

21.1.1.2 矿物质

21.1.2 矿物质在加热下的性能

21.1.3 碱金属的作用

21.1.4 灰渣的利用

21.1.5 灰渣中有用物质的回收

21.2 燃烧时煤中硫的反应

21.2.1 硫形态的影响

21.2.1.1 黄铁矿

21.2.1.2 有机硫

21.2.1.3 硫酸盐硫

21.2.2 燃烧时的硫－氧反应

21.2.3 三氧化硫的催化生成

21.2.4 SO3与固体灰粒的反应

21.2.5 硫酸盐的形成及其性能

21.2.5.1 碱金属硫酸盐

21.2.5.2 焦硫酸盐

21.2.5.3 三硫酸铁碱

21.2.6 硫化反应

21.3 煤灰熔渣

21.3.1 粘度－温度－组份关系

21.3.2.1 密度

21.3.2 物理性质

21.3.2.2 表面张力

21.3.2.3 导热率和辐射率

21.3.2.4 热容量

21.4 灰在锅炉炉膛中的性能

21.4.1 粉煤燃烧炉

21.4.1.1 烟气侧积灰的形成

21.4.1.3 高温外部腐蚀

21.4.1.2 积灰对锅炉性能的影响

21.4.1.4 低温腐蚀

21.4.1.5 飞灰的组成

21.4.1.6 灰对于炉膛结构和性能的影响

21.4.1.7 添加剂

21.5 流化床燃烧

21.5.1 灰容许量

21.5.2 磨蚀和腐蚀

21.5.3 煤灰与石灰石或白云石的相互作用

21.6 气化时的灰性能

21.5.4 凝聚流化床系统

21.7 磁流体系统燃烧室中的灰性能

21.7.1 积渣速度

21.7.2 电特性

21.8 新型循环中的灰性能

21.8.1 直接燃煤的燃气透平

21.8.2 供燃气透平用的煤基燃料

参考文献

第22章 燃烧过程的污染控制

22.1 前言

22.2 颗粒物质

22.2.1 性质和生成量

22.2.2 收尘原理

22.2.3 除尘方法

22.2.3.1 旋风分离

22.2.3.2 静电沉积

原理

粉尘电阻率

电除尘器结构

热法电除尘器

低温操作

电除尘器的运行可靠性

设备改造

飞灰调理

预充电

22.2.3.3 布袋过滤

22.2.3.4 湿法洗涤

原理

应用

22.2.4 微尘问题

22.2.5 除尘方法的经济比较

22.3 硫氧化物

22.3.1 问题的范围

22.3.2.1 化学反应和动力学

22.3.2.2 常规锅炉

22.3.2 废弃法处理——干法转化

22.3.2.3 流化床燃烧

22.3.3 废弃法处理——湿法洗涤

22.3.3.1 发展沿革

22.3.3.2 化学反应和动力学

22.3.3.3 石灰或石灰石的直接使用

吸收刑的选择

结垢

软固体的沉积

涤气器的结构及操作

雾沫分离

再热

泥渣处理

水平衡

结构材料

22.3.3.4 石灰石的间接使用

化学原理

其他吸收剂

钠盐法

酸法

22.3.3.5 碱洗

22.3.4 回收法处理

22.3.4.1 碱洗

亚硫酸盐－亚硫酸氢盐平衡

钠盐洗涤

用硫化氢处理

用其它还原剂处理

22.3.4.2 镁氧洗涤法

氨洗涤

钾盐洗涤

22.3.4.3 活性炭吸附法

22.3.4.4 催化氧化法

22.3.4.5 金属氧化物吸收法

22.3.5 脱二氧化硫方法的经济比较

22.4.2.1 锅炉或喷燃器类型

22.4.2 控制燃烧条件以降低NOx生成量

22.4.1 问题的范围

22.4 氮氧化物

22.4.2.2 分段燃烧

22.4.2.3 烟气再循环

22.4.3 加氨分解

22.4.3.1 非催化还原

22.4.3.2 催化还原

催化剂外形

催化剂组分

氨泄

SO3的形成

22.4.4 湿法洗涤

22.4.4.1 NO直接吸收

22.4.4.2 氧化生成NO2

22.4.4.3 等摩尔比NO:NO2

22.4.5 脱NOx方法的经济比较

参考文献