煤炭能源转化催化技术

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作者: ,
2021-05
版次: 1
ISBN: 9787122367464
定价: 498.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 701页
分类: 工程技术
  • 本书主要介绍固体煤炭转化为电能、热量、气体和液体燃料化学能和机械能过程中关键的催化技术。对煤炭能源转化过程中催化的关键作用进行系统的表述,包括燃煤发电和烟气催化净化技术,煤气化和合成气净化催化技术,低污染催化燃烧技术和各种组合发电技术特别是热电联产(CHP)和冷热电三联产(CCHP)技术,煤制合成天然气、煤制烃类液体燃料、煤制甲醇及甲醇汽油和煤制二甲醚液体燃料等的催化技术,以及煤催化热解和煤直接催化加氢液化技术等。对各种煤炭能源转化的催化技术,详细表述了催化剂、催化反应工程和催化反应器技术,内容丰富详实且相当深入,而又富前瞻性。 第1章 绪 论 

    1.1 能量与人类社会发展 001 

    1.1.1 人类使用能量的形式 002 

    1.1.2 GDP与能量消耗 003 

    1.2 能量消费――现在和未来 005 

    1.2.1 我们现在消耗多少能量 005 

    1.2.2 初级能源分布 006 

    1.2.3 我们将使用多少能量和可能的能量资源 008 

    1.3 全球能量平衡和碳氢元素循环 010 

    1.3.1 全球能量平衡 010 

    1.3.2 地球上的碳元素和氢元素循环 011 

    1.4 非化学能源资源或非碳能源资源 012 

    1.4.1 概述 012 

    1.4.2 水电 013 

    1.4.3 地热能 013 

    1.4.4 风能 014 

    1.4.5 太阳能 016 

    1.4.6 可再生能源的能量存储 020 

    1.4.7 生物质能 021 

    1.4.8 核能 023 

    1.5 含碳能量资源――煤炭、石油、天然气 024 

    1.5.1 概述 024 

    1.5.2 石油 025 

    1.5.3 煤炭 026 

    1.5.4 天然气、页岩气和页岩油 026 

    1.6 含碳化石能源的快速消耗和带来的问题 029 

    1.6.1 概述 029 

    1.6.2 受限化石燃料的消费 030 

    1.6.3 CO2问题 031 

    1.6.4 21世纪的全球能源挑战 034 

    1.6.5 低碳化石能源转化技术 037 

    1.7 化石燃料化学能的转化效率 038 

    1.7.1 概述 038 

    1.7.2 化石能源资源的转化效率 039 

    1.8 提高发电效率,降低二氧化碳排放 040 

    1.8.1 概述 040 

    1.8.2 提高发电厂效率 041 

    1.8.3 降低二氧化碳排放 042 

    1.8.4 零碳能源的使用 046 

    1.8.5 联产概念――同时发电和生产合成燃料 047 

    1.8.6 液体燃料生产设计 048 

    1.8.7 油井-车轮效率 048 

    1.8.8 能源商业与催化 051 

    1.9 煤炭在能源中的地位和历史机遇 052 

    1.9.1 概述 052 

    1.9.2 中国煤炭能源 053 

    1.9.3 煤炭能源转化 054 

    1.10 本书的写作思路 054 

    第2章 直接燃煤发电和烟气催化净化 

    2.1 引言 057 

    2.2 粉煤燃烧 058 

    2.2.1 斯托克燃烧炉 058 

    2.2.2 粉煤燃烧工艺 059 

    2.2.3 燃烧器 060 

    2.2.4 流化床燃烧 061 

    2.3 先进燃烧发电系统 062 

    2.3.1 先进兰开夏循环蒸汽工厂 063 

    2.3.2 循环流化床(CFB)燃烧 064 

    2.3.3 超临界蒸汽发电工厂(PC/USC) 065 

    2.4 二氧化硫污染物的除去 068 

    2.4.1 概述 068 

    2.4.2 烟气脱硫吸附剂 069 

    2.4.3 石灰或石灰石基工艺 070 

    2.4.4 钠吸收剂工艺 072 

    2.4.5 炉内吸附剂喷射(FSI)工艺 073 

    2.4.6 吸附脱硫 073 

    2.4.7 除去SO2的沸石吸附剂 073 

    2.4.8 Shell炉气脱硫过程(SFGD) 074 

    2.5 氮氧化物污染物的除去 076 

    2.5.1 概述 076 

    2.5.2 改进燃烧降低氮氧化物的生成 077 

    2.5.3 烟气NOx的脱除 080 

    2.6 氨选择性催化氧化氮氧化物过程 080 

    2.6.1 概述 080 

    2.6.2 SCR催化剂 082 

    2.6.3 氧化钒基催化剂 085 

    2.6.4 其他SCR催化剂 086 

    2.6.5 氧化钒基催化剂上的SCR反应机理 087 

    2.6.6 SCR过程应用 089 

    2.6.7 发电厂烟道气净化SCR反应器的构型 089 

    2.6.8 SCR催化剂的失活 091 

    2.7 同时除去烟气中的SOx和NOx 092 

    2.7.1 V2O5基催化吸附剂 092 

    2.7.2 CuO基催化吸附剂 094 

    2.8 SCONOx工艺 095 

    2.9 汞污染物的除去 098 

    2.9.1 碳基汞和非碳基汞吸附剂 098 

    2.9.2 沸石吸附材料 100 

    2.9.3 纳米颗粒的可控制合成 104 

    2.9.4 新的可再生磁性沸石 106 

    2.9.5 燃煤电厂烟气中多种污染物的同时除去 108 

    2.9.6 小结 109 

    2.10 催化结构过滤器净化烟气 110 

    2.10.1 多功能反应器 110 

    2.10.2 催化过滤器的基本概念 111 

    2.10.3 高温无机过滤器市场 111 

    2.10.4 催化过滤器的制备 114 

    2.10.5 催化过滤器的应用机遇 115 

    2.10.6 工程和模型 124 

    第3章 煤气化和合成气催化净化 

    3.1 引言 127 

    3.2 煤炭气化(器)炉分类 128 

    3.2.1 固定床气化炉 130 

    3.2.2 流化床气化炉 130 

    3.2.3 气流床(载流床)气化炉 131 

    3.2.4 最新类型气化炉 132 

    3.2.5 商业气化炉的操作模式 132 

    3.2.6 每类气化炉的特征 133 

    3.2.7 气化炉的排渣 133 

    3.2.8 操作压力和温度 134 

    3.2.9 气化炉经济性 135 

    3.3 主要煤气化炉简要介绍 136 

    3.3.1 鲁奇气化炉 136 

    3.3.2 Texaco(德士古)气化炉 138 

    3.3.3 Shell(壳牌)气化炉 140 

    3.3.4 GSP气化炉 142 

    3.3.5 UGI气化炉 143 

    3.3.6 温克勒(Winkler)气化炉 144 

    3.3.7 K-T气化炉 145 

    3.3.8 三菱吹空气两段气化炉 146 

    3.3.9 多喷嘴(四烧嘴)水煤浆加压气化技术 146 

    3.3.10 两段式干煤粉加压气化技术 147 

    3.3.11 灰熔聚煤气化技术 147 

    3.3.12 多元料浆加压气化技术 148 

    3.3.13 若干气化炉的典型性能比较 148 

    3.4 催化煤气化 150 

    3.4.1 催化煤气化 150 

    3.4.2 煤气化催化剂实例 151 

    3.4.3 等离子煤气化 152 

    3.4.4 煤焦的催化气化 152 

    3.4.5 气化产生焦油的催化气化 153 

    3.5 褐煤的催化气化 153 

    3.5.1 煤气化催化剂 153 

    3.5.2 煤挥发分对催化气化的影响 155 

    3.5.3 褐煤中污染元素在气化过程中的转化 155 

    3.5.4 挥发分-焦相互作用 156 

    3.5.5 褐煤性质和气化器选择 157 

    3.6 合成气生产 158 

    3.6.1 概述 158 

    3.6.2 气化原料和处理 159 

    3.6.3 合成气的调节 162 

    3.7 合成气净化概述 163
  • 内容简介:
    本书主要介绍固体煤炭转化为电能、热量、气体和液体燃料化学能和机械能过程中关键的催化技术。对煤炭能源转化过程中催化的关键作用进行系统的表述,包括燃煤发电和烟气催化净化技术,煤气化和合成气净化催化技术,低污染催化燃烧技术和各种组合发电技术特别是热电联产(CHP)和冷热电三联产(CCHP)技术,煤制合成天然气、煤制烃类液体燃料、煤制甲醇及甲醇汽油和煤制二甲醚液体燃料等的催化技术,以及煤催化热解和煤直接催化加氢液化技术等。对各种煤炭能源转化的催化技术,详细表述了催化剂、催化反应工程和催化反应器技术,内容丰富详实且相当深入,而又富前瞻性。
  • 目录:
    第1章 绪 论 

    1.1 能量与人类社会发展 001 

    1.1.1 人类使用能量的形式 002 

    1.1.2 GDP与能量消耗 003 

    1.2 能量消费――现在和未来 005 

    1.2.1 我们现在消耗多少能量 005 

    1.2.2 初级能源分布 006 

    1.2.3 我们将使用多少能量和可能的能量资源 008 

    1.3 全球能量平衡和碳氢元素循环 010 

    1.3.1 全球能量平衡 010 

    1.3.2 地球上的碳元素和氢元素循环 011 

    1.4 非化学能源资源或非碳能源资源 012 

    1.4.1 概述 012 

    1.4.2 水电 013 

    1.4.3 地热能 013 

    1.4.4 风能 014 

    1.4.5 太阳能 016 

    1.4.6 可再生能源的能量存储 020 

    1.4.7 生物质能 021 

    1.4.8 核能 023 

    1.5 含碳能量资源――煤炭、石油、天然气 024 

    1.5.1 概述 024 

    1.5.2 石油 025 

    1.5.3 煤炭 026 

    1.5.4 天然气、页岩气和页岩油 026 

    1.6 含碳化石能源的快速消耗和带来的问题 029 

    1.6.1 概述 029 

    1.6.2 受限化石燃料的消费 030 

    1.6.3 CO2问题 031 

    1.6.4 21世纪的全球能源挑战 034 

    1.6.5 低碳化石能源转化技术 037 

    1.7 化石燃料化学能的转化效率 038 

    1.7.1 概述 038 

    1.7.2 化石能源资源的转化效率 039 

    1.8 提高发电效率,降低二氧化碳排放 040 

    1.8.1 概述 040 

    1.8.2 提高发电厂效率 041 

    1.8.3 降低二氧化碳排放 042 

    1.8.4 零碳能源的使用 046 

    1.8.5 联产概念――同时发电和生产合成燃料 047 

    1.8.6 液体燃料生产设计 048 

    1.8.7 油井-车轮效率 048 

    1.8.8 能源商业与催化 051 

    1.9 煤炭在能源中的地位和历史机遇 052 

    1.9.1 概述 052 

    1.9.2 中国煤炭能源 053 

    1.9.3 煤炭能源转化 054 

    1.10 本书的写作思路 054 

    第2章 直接燃煤发电和烟气催化净化 

    2.1 引言 057 

    2.2 粉煤燃烧 058 

    2.2.1 斯托克燃烧炉 058 

    2.2.2 粉煤燃烧工艺 059 

    2.2.3 燃烧器 060 

    2.2.4 流化床燃烧 061 

    2.3 先进燃烧发电系统 062 

    2.3.1 先进兰开夏循环蒸汽工厂 063 

    2.3.2 循环流化床(CFB)燃烧 064 

    2.3.3 超临界蒸汽发电工厂(PC/USC) 065 

    2.4 二氧化硫污染物的除去 068 

    2.4.1 概述 068 

    2.4.2 烟气脱硫吸附剂 069 

    2.4.3 石灰或石灰石基工艺 070 

    2.4.4 钠吸收剂工艺 072 

    2.4.5 炉内吸附剂喷射(FSI)工艺 073 

    2.4.6 吸附脱硫 073 

    2.4.7 除去SO2的沸石吸附剂 073 

    2.4.8 Shell炉气脱硫过程(SFGD) 074 

    2.5 氮氧化物污染物的除去 076 

    2.5.1 概述 076 

    2.5.2 改进燃烧降低氮氧化物的生成 077 

    2.5.3 烟气NOx的脱除 080 

    2.6 氨选择性催化氧化氮氧化物过程 080 

    2.6.1 概述 080 

    2.6.2 SCR催化剂 082 

    2.6.3 氧化钒基催化剂 085 

    2.6.4 其他SCR催化剂 086 

    2.6.5 氧化钒基催化剂上的SCR反应机理 087 

    2.6.6 SCR过程应用 089 

    2.6.7 发电厂烟道气净化SCR反应器的构型 089 

    2.6.8 SCR催化剂的失活 091 

    2.7 同时除去烟气中的SOx和NOx 092 

    2.7.1 V2O5基催化吸附剂 092 

    2.7.2 CuO基催化吸附剂 094 

    2.8 SCONOx工艺 095 

    2.9 汞污染物的除去 098 

    2.9.1 碳基汞和非碳基汞吸附剂 098 

    2.9.2 沸石吸附材料 100 

    2.9.3 纳米颗粒的可控制合成 104 

    2.9.4 新的可再生磁性沸石 106 

    2.9.5 燃煤电厂烟气中多种污染物的同时除去 108 

    2.9.6 小结 109 

    2.10 催化结构过滤器净化烟气 110 

    2.10.1 多功能反应器 110 

    2.10.2 催化过滤器的基本概念 111 

    2.10.3 高温无机过滤器市场 111 

    2.10.4 催化过滤器的制备 114 

    2.10.5 催化过滤器的应用机遇 115 

    2.10.6 工程和模型 124 

    第3章 煤气化和合成气催化净化 

    3.1 引言 127 

    3.2 煤炭气化(器)炉分类 128 

    3.2.1 固定床气化炉 130 

    3.2.2 流化床气化炉 130 

    3.2.3 气流床(载流床)气化炉 131 

    3.2.4 最新类型气化炉 132 

    3.2.5 商业气化炉的操作模式 132 

    3.2.6 每类气化炉的特征 133 

    3.2.7 气化炉的排渣 133 

    3.2.8 操作压力和温度 134 

    3.2.9 气化炉经济性 135 

    3.3 主要煤气化炉简要介绍 136 

    3.3.1 鲁奇气化炉 136 

    3.3.2 Texaco(德士古)气化炉 138 

    3.3.3 Shell(壳牌)气化炉 140 

    3.3.4 GSP气化炉 142 

    3.3.5 UGI气化炉 143 

    3.3.6 温克勒(Winkler)气化炉 144 

    3.3.7 K-T气化炉 145 

    3.3.8 三菱吹空气两段气化炉 146 

    3.3.9 多喷嘴(四烧嘴)水煤浆加压气化技术 146 

    3.3.10 两段式干煤粉加压气化技术 147 

    3.3.11 灰熔聚煤气化技术 147 

    3.3.12 多元料浆加压气化技术 148 

    3.3.13 若干气化炉的典型性能比较 148 

    3.4 催化煤气化 150 

    3.4.1 催化煤气化 150 

    3.4.2 煤气化催化剂实例 151 

    3.4.3 等离子煤气化 152 

    3.4.4 煤焦的催化气化 152 

    3.4.5 气化产生焦油的催化气化 153 

    3.5 褐煤的催化气化 153 

    3.5.1 煤气化催化剂 153 

    3.5.2 煤挥发分对催化气化的影响 155 

    3.5.3 褐煤中污染元素在气化过程中的转化 155 

    3.5.4 挥发分-焦相互作用 156 

    3.5.5 褐煤性质和气化器选择 157 

    3.6 合成气生产 158 

    3.6.1 概述 158 

    3.6.2 气化原料和处理 159 

    3.6.3 合成气的调节 162 

    3.7 合成气净化概述 163
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