1．煤炭气化

煤炭气化是煤化工中非常重要的一部分。煤炭气化是一个热化学过程，具体是指以煤或煤焦为原料，以氧气、氢气、水蒸气等作为氧化剂在温度极高的条件下通过这种化学反应将煤炭或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤炭的气化可以分为五种：外热式水蒸气气化、自然式水蒸气气化、煤的水蒸气气化、煤的加氢气化以及氢化结合制造各种代用天然气等。此外，煤气化还有另外一种方式，就是煤的地下气化。

在我国，煤气化技术被广泛应用于冶金、机械、化工、建材等工业生产。我国已经逐渐开始自主研究煤气化技术，千煤粉气流床气化、多嘴喷水煤浆气化都是我国拥有自主知识产权的煤气化技术。这些技术的工艺指标都达到甚至超过国外同类技术水平，而软件的费用却不到同类技术的一半。煤炭气化技术的应用领域十分广泛， 工业燃气、民用燃气、冶金、发电、煤炭气化燃料电池等多个领域都有涉及，而且煤炭的其他各种变化也离不开煤炭气化。国内的煤气化技术起步较晚，可以结合国外引进的先进技术，根据自身煤质、煤种的特点，研发出适合自己的炉型和丁艺。煤气化技术的研究开发还需要大量的专业人才，才能研发出更多的煤气化产品。

2．煤炭液化

煤液化分为间接液化和直接液化。间接液化是指先合成气，再以合成气为原料合成液体燃料。在我国，气流反应器、浆态床反应器、固定床反应器已逐渐在煤炭的间接液化中投入使用。煤炭的直接液化比间接液化对原料的要求还要严格，但是直接液化的效率也比较高，能够生产汽油和芳烃。我国已经逐渐将煤液化的相关技术引入，辅助囝内煤炭液化的发展。

从我国的国情来看，石油资源的供给不足已经阻碍了我国能源的发展，因此，煤炭液化逐渐成为煤炭企业关注的焦点，相对煤气化来说，煤炭液化对煤质的要求比较高，需要经济上的大量投资以及更高的技术支持，因此，煤炭液化的发展还需要经过一段较长的时期。但是煤炭液化也是煤化工技术中很重要的一部分，这就要求国家要拓宽融资渠道，培育专业队伍，建立相应的煤炭液化工程研究基地，以加快煤炭液化技术的进程。“十一五”规划建议中就确立了以煤为基础，多元化发展的基本方略，多元化发展中就涉及到了煤炭的液化，事实证明，我国的煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，在今后较长一段时间内，煤炭液化将会成为研究的重点。

3．煤炭焦化

煤经过焦化以后的产品主要有焦炭、煤焦油煤气、和化学产品等三类。其中，焦炭是最重要的产品，煤焦油是焦化丁业的重要产品煤气和化学产品的主要成分是氢和甲烷，分离合成后可以代替天然气作为日常燃料。我国焦炭产品方面的缺乏使许多国内大型的焦化工业看到了发展的前景，目前，我国的焦炭产量约1．2亿t/a，居世界首位，直接消耗的原料煤占全国煤炭消费总量的14% ，可见，焦炭已经成为我国的主要出口产品之一，而且出口量呈现逐年上升的趋势。此外，低硫、低灰等优质的焦炭也在国外市场有很大的发展空间。目前，国家已经把煤炭丁业的发展列入投资项目。煤炭焦化后的附属产品的价格也将受到政策的影响，焦化行业将继续调整和重组，整个煤炭行业都将面临模式的转变。黑龙江、山西等地区的煤商已经开始在煤炭焦化方面投入大量资金，强有力的推动了焦化工业的发展。

此外，煤化工合成产品以及替代燃料逐渐引起重视。比如：将甲醇进一步加工产生合成二甲醚等附属产品，这项技术正在研发，很多衍生品也相继出现，填补了能原生的空缺。 2100433B

1.煤炭焦化技术更加环保和低成本化

作为世界焦煤大国，我国的焦炭产量已经占据世界总产量的一半以上。煤炭焦化是一种十分成熟的煤化工技术，是指炼焦煤在焦炉中进行与空气隔绝的加热，产出多种化学产品的过程，所产出的化学品大多为高附加值化工产品。对其他产业的发展具有十分重要的作用。近年来，随着焦煤产量的逐年增长，焦煤供应紧张情况开始出现，所以许多炼焦新工艺应运而生，如捣固炼焦技术、煤调湿技术、选择性粉碎等新技术。使煤炭焦化技术达到了一个新的层次和高度。

2.煤炭直接液化和间接液化技术的商业化运作

煤炭直接液化指对煤炭在特定的温度和压力下催化氢化获得液态产物的技术。我国从2O世纪70年代末开始这项技术的研究，从1980年起，国家各个煤矿挑选出各种十分适合直接液化的原料煤，经过各项工艺的组合运用，成功地将煤液化油加工成了质量合格的汽油、柴油及航空煤油等产品。在“十五”期间，诸如高活性煤直接液化专用催化剂等得到应用。实现了多次长周期连续稳定运行。使我国煤炭直接液化产业产生了突破性进展。

煤炭间接液化，首先通过煤气化合成气，并在特定的温度和压力下通过催化剂把合成气转化为各种液态产品。自20世纪50年代，我国开始了煤炭间接液化技术的研究。目前，许多大型的煤炭企业正在建设具有较大生产能力的煤炭间接液化商业化示范工程项目，在进行技术自主创新开发的过程中，国内有关煤炭企业也在通过融资、技术合作等手段，加强与国外企业的合作，实现煤炭间接液化技术的商业化。

3.煤炭气化技术正在向大型化、环保化和高效化趋势发展

煤炭气化技术是煤炭实现深度转化和煤化工产业化发展的重要技术。全世界现有商业化运行的大型气化炉400台以上，产气量排名较高的煤气化生产企业，在气化炉品牌上一般采用鲁奇、德士古、壳牌三种，已经实现商业化运作的气化炉型有常压固定床气化炉，液态排渣的德士古加压气流床水煤浆气化炉、液态排渣的壳牌加压气流床干煤粉气化炉和GSP加压气流床干煤粉气化炉等。

目前处于运行当中的气化炉，绝大部分是技术和环保措施都相对落后的气化炉，所以，国家和有关企业十分重视大型煤气化技术的发展，并通过多个科研项目的实施，在多年努力后，多项由我国自主产权的煤气化新技术和设备纷纷投入运营，今后一段时间内，煤气化技术将继续向大型化、环保化和高效化方向发展。

煤化工新技术、新工艺的产业化离不开整体考虑和合理设计，而设计基础来源于全面的知识和成功的实践。张庆庚、李凡、李好管编著的《煤化工设计基础》从化工工艺的角度出发，系统阐述了煤化工设计所涉及的各个领域和技术，特别是对设计要点进行了介绍。

《现代煤化工技术丛书:煤化工设计基础》内容涵盖煤化工的项目设计、煤化工项目与煤质的关系、煤焦化设计、煤气化装置的设计、煤气净化技术、煤制化学品的设计、煤化工过程的节能减排等煤化工主要组成部分。

《现代煤化工技术丛书:煤化工设计基础》可供从事化工设计的工程技术人员，特别是煤化工项目工程设计人员，以及高校化工工艺专业师生阅读参考。

中国是一个幅员辽阔，资源相对短缺的国家。特别是在能源占有方面，各类主要能源人均拥有量均低于世界平均水平。其中煤炭的人均拥有量为世界人均的50%，石油和天然气则仅为15%。正是由于这一不可改变的禀赋条件，决定了中国的能源结构在过去和将来的一段时间内必须以煤炭为主。

作为化工原料，在2004年之前，煤化工产业一直是以传统的煤化工产品为主，主要是尿素、甲醇、PVC、焦炭等产品。到了最近几年，随着中国研发能力和工程化能力的全面提升，无论煤化工的产品种类，还是生产规模，都有了本质的变化，形成了新型煤化工的雏形。煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃、煤制丙烯、甲醇制汽油等工业化装置的投入运行，以及指日可待的煤制天然气工厂的建成，呈现出中国煤化工产业前所未有的局面。

由以上的产品变化可以看出，煤化工产品正在经历着由传统的化工产品向补充石油化工产品的方向转变，在国民经济中的作用也发生了根本性的转变。

随着中国实现现代化步伐的不断加快，中国能源短缺的现象也越来越严重。石油的对外依存度已经超过了50%，绝对值也超过了2亿吨/年,天然气的短缺更为严重，必将会制约中国社会工业化、城市化的进程。

我国的西北和东北（内蒙古东部）地区煤炭储量巨大，大多属于比较年轻的煤种。这些地区一般地广人稀，距离能源的最终用户较远，交通运输能力较弱。因此，将煤炭加工成化工产品就成了这些地区发展地方经济的必然选择。各煤化工企业基本上都是选择了新型煤化工产品。

由此可以看出，目前，煤化工在中国的主要作用除了继续扮演化肥、焦炭、PVC等化工产品的主力军之外，又承担了缓解石油化工产品短缺和天然气供应不足的角色。

任何工业的发展都离不开设计,工程设计能力体现了一个国家工业体系的整体水平。没有高水平的工程设计企业，就无法理解现代工业的发展理念，无法体会颇具匠心的先进技术的独到之处，也就无法消化吸收先进技术并最终为自己的国家服务。

在工业领域，中国是后来者，总是有人说“后发优势”，而后发的优势就是可以直接面对世界上最先进的技术而无需像发达国家一样去耗费几百年的历程。但是后发也意味着我们必须在先发者制定的规则下运行，先发者可以利用先发优势限制我们的发展。他们不断地提高产业门槛，力图将我们关在发展尖端产业的门外。此时，保证国家的持续发展，便成了工程设计行业的一项重要任务。我们可以看到某些先进的技术把持在某些跨国企业的手中被作为牟取暴利的工具，而我们却无能为力。没有过硬的设计能力就不会有好的产品。

产品的质量是产品能否进入市场的关键，不能想象不合格的产品能够在竞争中取胜。此时，设计便显得格外重要。在中国，建设国际型工程公司的倡导始于二十多年前，其目的无非是通过提高设计水平来改善工厂的控制和管理。记得我的前辈们说过，“不要把产品的质量不高全部归罪于工厂的管理，我们的设计起着举足轻重的作用”。没有考虑周详的设计，就不会有好的产品质量。

产品的竞争力不仅仅是质量的竞争，还是能耗的竞争。高能耗也应当是技术落后的体现，有些能耗问题恰恰体现的是工程设计水平。当我们以高成本的产品到市场上去竞争时，无论质量如何，失败都是必然的。

有经验的工程师都知道，不同化工单元的组合，会有不同的结果。利用各种不同的组合去改变工厂的规模、产品的组合甚至改变产品的品种等都是工程设计的主要内容。

煤化工产业的发展对高水平的工程设计的依赖是显而易见的。如果由于工程设计水平的低下造成工厂不能正常开工，必然会给工厂带来损失。企业的重要功能之一是为投资者带来利润，这是低下的设计水平所无法达到的。

“科学研究是生产力”这在中国是大家都认可的，但是少有人去深究科研成果是如何变为生产力的。实际上，科研成果的工程化一直是技术进步的十分关键的一步。在计划经济年代，科研与工程设计是完全脱节的。科研不管市场需求，设计只是简单的重复。设计与科研的结合基本上都是政府部门的“拉郎配”，双方都没有积极配合的欲望。到了今天，从事设计的工程公司更清楚市场的需求，会主动寻求与科研机构的合作。这种合作为科研成果走向市场带来了机遇，在科研成果与生产力之间搭起了桥梁。没有这个桥梁，就没有今天中国新技术层出不穷的大好局面。

工程公司不仅仅是将科研成果转化成生产力，还可以通过自己的不断创新为市场提供越来越多的新产品。同时通过自己敏锐的市场观察力，洞察市场需求，开创新的工艺、新的技术。

最典型的事例是中国新型煤化工产学研联盟，在这个联盟中处于领导地位的是中国化学工程集团公司，而这个集团的核心是中国的大型工程公司。这些工程公司利用自己在市场前沿的地位，不断寻求产品和技术的创新，使当今的煤化工产业能够不断地推陈出新。

编写本书的目的是想使读者能够通过本书对煤化工设计所涉及的领域和技术有一个大概的了解。由于篇幅所限，仅从化工工艺专业的角度对设计要点和内容进行简要介绍，不可能涉及太多的化工单元知识，也不可能涉及所有专业。选择的各章节内容的组合就是一个煤化工工厂工艺装置的主要组成部分。由于有些设计内容受知识产权保护，同时受我们知识范围局限，不可能对所有的煤化工技术都能详细论述。因此，有很多技术在本书中只是进行文字介绍，没有设计计算及其他设计过程的描述，敬请读者谅解。

本书主要由张庆庚编写，其中第2章由李凡编写并负责全书统稿;第7章由李好管编写;郭光宙、马英民、李刚参加了部分章节的编写。李小红、程柱、左永飞、郝巧铃、张京、白永辉、王培和孔娇等参加了文献资料收集整理、图表绘制、辅助计算和文字处理等工作。在本书付梓之际感谢谢克昌院士、李大尚设计大师对本书编写工作的指导，感谢所有在本书编写过程中给予关心和帮助的同事、朋友，感谢化学工业出版社编辑们的辛勤工作。

由于本书编写在工作之余，时间仓促，加之水平有限，书中不足和欠妥之处敬请读者见谅并批评指正。

编者

2012年1月2100433B