书名：煤炭清洁转化技术丛书--煤炭清洁转化总论  
定价：150.0  
ISBN：9787122421067  
作者：谢克昌、王永刚、田亚峻 编著  
版次：第1版  
出版时间：2024-02  
内容提要：  
本书是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一，以煤炭清洁转化产业化发展的宏观背景为主线，以煤炭反应性为统领，系统介绍煤炭清洁转化的基本原理，提供煤炭清洁转化的总体轮廓。本书紧密结合我国煤炭清洁转化的技术发展，深度阐述煤炭的性质与利用、热解反应性、加氢反应性、燃烧反应性、气化反应性、转化过程中的催化等基础理论，充分融合国内近年来煤炭清洁转化的最新研究动态和技术进展，突出我国煤炭综合利用特色，结合我国国情分析煤炭清洁转化发展的制约因素，从理论和实践上提出我国煤炭清洁转化发展战略。 本书融合了作者团队在煤炭清洁高效转化领域多年的教学科研、技术开发和战略研究经验，可为读者提供煤炭清洁转化全貌的科学认知。本书可供从事煤化工科研、应用的技术人员阅读，也可作为高等院校化学工程与工艺、能源与动力工程、资源与环境工程等相关专业的教学参考书。  



作者简介：  
谢克昌，中国工程院院士、美国工程院外籍院士，煤化学工程专家，我国煤化工科技领域的开拓者之一。现任现任京津冀协同发展专家咨询委员会委员、光华工程科技奖励基金会理事长等，曾任全国政协常委（九、十、十二届）、全国人大常委（十一届）、民革中央副主席、中国工程院副院长、中国科协副主席、教育部科技委副主任、山西省人大常委会副主任、太原理工大学校长等。 长期从事煤化工和煤的清洁高效利用的科研、开发、教学和战略规划研究，连续两次作为首席科学家承担能源领域“973”项目，提出气化煤气与热解煤气共制合成气多联产工艺并指导工程示范；倡导并推动“高碳能源低碳化利用”的立法和实践；主持完成中国工程院“中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”、“我国非常规天然气开发利用战略研究”、“推动能源生产和消费革命战略研究（一期）、（二期）”等重大咨询项目；为能源的高效利用和可持续发展做出积极贡献。获国家自然科学奖二等奖、国家科学技术奖进步奖二等奖、国家技术发明奖二等奖等奖项。  

前言：

石油，作为本世纪最重要且最具有政治意义的商品之一，在各国及世界的工业、经济和政治中都起着非常重要的作用；同时，石油作为各种日用品、消费品产出的源头，也与我们的生活息息相关。天然气，作为21世纪最有发展潜力的清洁能源之一，正越来越广泛地用于工业生产和生活民用。 
2013年1月1日，国务院正式印发《能源发展“十二五”规划》（以下简称《规划》）。《规划》指出，“我国能源资源短缺，常规化石能源可持续供应能力不足。油气人均剩余可采储量仅为世界平均水平的6%，石油年产量仅能维持在2亿吨左右，常规天然气新增产量仅能满足新增需求的30%左右。”“粗放式发展导致我国能源需求过快增长，石油对外依存度从本世纪初的26%上升至2011年的57%。”到“十二五”末，要实现“石油对外依存度控制在61%以内。天然气占一次能源消费比重提高到75%。”在今后很长的一段时间内，中国的石油天然气工业这一传统化石能源行业必将顺应“高效、清洁、低碳”的世界能源发展主流方向，继续昂首阔步，跨入石油、天然气、煤炭、可再生能源和核能并驾齐驱的新时代。 
石油和天然气工业涉及勘探开发、炼油化工、储存运输、贸易销售等几个大的环节，其中又按环节分工和技术特点的不同，细分为很多专门学科，相关书籍林林总总，既有适合广大非石油工作者的科普书籍，也有面向大中专石油院校学生的专业教材，还有适用于专业工作者的操作类手册或书籍。在本次《21世纪可持续能源》丛书（以下简称《丛书》）石油天然气分册的编写中，为了与其他类型的书籍有所区别，并使整册书更有条理、重点更为突出，我们重点选取了勘探开发、炼油化工、储运等几个石油工业的关键环节；在各环节论述中，为了实现《丛书》专业科普性的特点，尽量避开了专业书籍中重点论述的纯技术性生产方案、工艺路线的描述，突出了与可持续发展密切相关的技术发展历程的内容。本书的论述主要集中于两点：主要技术领域的发展历程、科技进步与后续发展。因此，本书面向的读者是对石油工业感兴趣且有一定专业基础的社会各界人士。希望通过上述两个重点，可以使读者大体清晰地看到一个多世纪以来石油工业主要技术领域的发展脉络，以及随着科技进步可以激发的巨大潜力，从而了解这个行业的昨天、今天和可能的未来。 
在此，要特别感谢化学工业出版社组织《21世纪可持续能源》丛书的编写，给我们搭建了这样一个与读者沟通分享的平台。编写团队根据技术方向的不同，分工合作编写了这册书。全书总体结构、深度把握和审核工作由杜国敏负责，其中第1章（石油天然气可持续发展的背景和环境）由阎君执笔，第2章（石油天然气的资源分布与消费）由张震执笔，第3章（石油天然气勘探开发）由曲德斌、唐红君执笔，第4章（石油天然气的加工与利用）由曹斌执笔，第5章（石油天然气的储存与运输）由徐舜华执笔，第6章（我国石油天然气可持续发展的几点思考）由团队成员共同编写。 
尽管我们已尽最大可能将收集到的数据和信息，以及工作中的积累呈现在读者的面前，但由于石油天然气行业专业领域宽、业务链条长，不同的专业都有高深的理论知识和复杂的技术内涵，编写中难免存在疏漏之处，敬请读者批评指正。 
 
编著者 
2015年3月

1煤炭清洁转化概况001  
1.1能源的转化和利用002  
1.1.1能源的分类002  
1.1.2化石能源的转化004  
1.1.3化石能源的利用008  
1.1.4可再生能源的利用012  
1.2煤炭在能源中的地位和作用018  
1.2.1煤炭在能源中的地位018  
1.2.2煤炭资源的形成020  
1.2.3中国的煤炭资源020  
1.3中国煤炭清洁转化现状021  
1.3.1燃煤发电021  
1.3.2煤炭气化023  
1.3.3煤炭液化025  
1.3.4煤炭热解焦化026  
1.3.5煤基含氧燃料027  
1.3.6煤经甲醇制烯烃和芳烃030  
1.3.7煤制乙二醇和醋酸031  
1.3.8煤基炭材料032  
1.4中国煤炭清洁转化的相关问题033  
1.4.1节能提效033  
1.4.2减少水耗和碳排放033  
1.4.3环境友好034  
1.5世界煤炭清洁转化发展现状035  
1.5.1美国036  
1.5.2欧盟038  
1.5.3日本039  
1.5.4其他国家040  
参考文献042  

2煤的物理和化学性质044  
2.1煤的基本化学特征045  
2.1.1煤的物理性质045  
2.1.2元素组成046  
2.1.3工业分析049  
2.1.4煤的岩相学特征053  
2.1.5煤阶055  
2.2煤种的分类指标056  
2.2.1坩埚膨胀序数056  
2.2.2烟煤黏结指数056  
2.2.3胶质层指数057  
2.2.4奥阿膨胀度058  
2.2.5透光率058  
2.2.6发热量058  
2.3煤的分类060  
2.3.1硬煤国际分类060  
2.3.2我国煤的分类061  
2.4影响煤转化的特性063  
2.4.1反应活性063  
2.4.2热稳定性064  
2.4.3机械强度065  
2.4.4结渣性066  
2.4.5熔融性和灰黏度066  
2.5煤的特性对转化的适应性067  
2.5.1炼焦用煤067  
2.5.2气化用煤067  
2.5.3液化用煤068  
2.5.4燃烧用煤068  
参考文献068  

3煤炭热解反应性069  
3.1煤热解的化学基础069  
3.1.1热解理论070  
3.1.2煤在热解过程中的化学反应074  
3.1.3煤热解动力学076  
3.1.4煤热解产物078  
3.2影响煤热解反应性的因素079  
3.2.1煤化程度的影响079  
3.2.2粒度的影响080  
3.2.3传热的影响080  
3.2.4热解气氛的影响080  
3.2.5矿物质影响081  
3.2.6热解温度与停留时间的影响081  
3.2.7热解压力的影响081  
3.2.8升温速率的影响081  
3.2.9反应器类型的影响082  
3.3热解反应性与煤的分级利用082  
3.3.1煤热解分级利用技术082  
3.3.2煤部分气化分级利用技术084  
3.3.3煤完全气化分级利用技术085  
3.4热解与焦炭的生产087  
3.4.1焦炭生产087  
3.4.2炼焦用煤与焦炭质量090  
3.4.3焦化产业发展092  
参考文献093  

4煤炭加氢反应性095  
4.1煤与氢的反应095  
4.2煤加氢过程的化学原理096  
4.2.1加氢反应原理096  
4.2.2加氢反应条件097  
4.2.3加氢催化剂098  
4.3煤加氢液化反应098  
4.3.1液化基本原理098  
4.3.2液化反应过程105  
4.3.3煤质与煤的液化特性105  
4.3.4液化过程中溶剂的作用107  
4.3.5液化产业发展109  
4.4煤加氢热解反应114  
4.4.1加氢热解原理114  
4.4.2加氢热解技术分类115  
4.4.3加氢热解的发展115  
4.4.4加氢热解存在的问题116  
4.5煤加氢气化反应116  
4.5.1煤加氢气化原理116  
4.5.2国内外加氢气化工艺118  
4.5.3煤加氢气化存在的问题119  
参考文献120  

5煤炭燃烧反应性122  
5.1化学基础122  
5.1.1物料燃烧过程的概述124  
5.1.2煤燃烧过程的反应和动力学124  
5.2燃烧方法127  
5.2.1燃烧过程的主要控制参数128  
5.2.2燃烧装置的性能130  
5.3燃烧方式与设备130  
5.3.1煤的层状燃烧131  
5.3.2煤粉燃烧133  
5.3.3旋风燃烧锅炉136  
5.3.4流化床燃烧138  
5.3.5几种燃烧设备的优缺点140  
5.4煤炭燃烧工程140  
5.4.1煤炭燃烧反应性140  
5.4.2煤炭燃烧发电143  
5.4.3煤炭燃烧技术发展144  
参考文献147  

6煤炭气化反应性149  
6.1煤炭气化的化学基础149  
6.1.1气化反应性149  
6.1.2煤气化反应的影响因素150  
6.1.3煤气化反应和反应动力学153  
6.2煤炭气化反应机理155  
6.3工业化煤气化156  
6.3.1气化炉分类156  
6.3.2煤质适用性163  
6.3.3煤气化发展趋势164  
6.4合成气制烃类化学品164  
6.4.1合成气制汽油/柴油165  
6.4.2合成气制低碳烯烃165  
6.4.3合成气转化制α烯烃165  
6.5合成气制含氧化合物165  
6.5.1合成气制甲醇165  
6.5.2甲醇制烯烃166  
6.5.3合成气制乙二醇167  
6.6合成气制化学品168  
6.7合成气制氢气169  
6.7.1基本原理169  
6.7.2工艺流程170  
6.7.3未来发展172  
参考文献172  

7煤转化过程中的催化175  
7.1煤转化中的催化176  
7.2煤燃烧中的催化177  
7.2.1煤粉燃烧中的催化原理177  
7.2.2煤粉催化燃烧用催化剂178  
7.3煤气化中的催化179  
7.3.1煤气化中的催化原理179  
7.3.2气化催化剂的有效组分181  
7.4煤直接液化中的催化182  
7.4.1煤直接液化催化原理182  
7.4.2煤直接液化催化剂183  
7.4.3提高煤直接液化催化剂活性184  
7.5煤热解中的催化184  
7.5.1催化原理及反应性184  
7.5.2煤热解用催化剂186  
7.5.3焦油催化加氢187  
7.6煤转化过程中催化的共性问题189  
7.6.1催化活性组分189  
7.6.2非均相催化过程中的传质和扩散190  
7.6.3煤转化对催化剂的要求191  
参考文献192  

8煤的综合利用194  
8.1煤炭分选194  
8.1.1湿法选煤194  
8.1.2干法选煤196  
8.1.3煤炭分选的发展197  
8.2煤矸石198  
8.2.1煤矸石的组成198  
8.2.2煤矸石的应用200  
8.2.3煤矸石的产业化202  
8.3粉煤灰203  
8.3.1粉煤灰的组成203  
8.3.2粉煤灰的应用203  
8.3.3粉煤灰的产业化205  
8.4水煤浆207  
8.4.1水煤浆的性质207  
8.4.2水煤浆制备技术209  
8.4.3水煤浆燃烧与气化213  
8.4.4水煤浆技术发展215  
8.5型煤217  
8.5.1型煤技术217  
8.5.2型煤的分类222  
8.5.3型煤应用223  
8.5.4型煤技术发展225  
8.6煤基腐植酸227  
8.6.1煤基腐植酸的资源分布227  
8.6.2煤基腐植酸的提取工艺228  
8.6.3煤基腐植酸的应用230  
8.6.4煤基腐植酸的研发与产业化231  
8.7褐煤蜡232  
8.7.1褐煤蜡的性质与应用232  
8.7.2褐煤蜡的提取技术235  
8.7.3褐煤蜡产业的发展与资源237  
8.8煤基碳素材料239  
8.8.1煤直接转化制碳素材料239  
8.8.2煤转化产物制碳素材料241  
参考文献245  

9中国煤炭清洁转化发展面临的挑战249  
9.1环境问题249  
9.1.1煤转化过程的污染物来源249  
9.1.2煤转化过程的“废气”处理252  
9.1.3煤转化过程的“废水”处理254  
9.1.4煤转化过程的“废渣”处理255  
9.2水资源问题256  
9.3节能问题258  
9.4碳减排问题260  
9.4.1二氧化碳排放现状260  
9.4.2高效节能减排技术260  
9.4.3耦合可再生能源减排技术261  
9.4.4CCS/CCUS技术262  
9.4.5CO2资源化利用262  
参考文献265  

10中国煤炭清洁转化发展战略266  
10.1中国煤炭清洁转化产业发展现状和技术发展趋势266  
10.1.1产业现状267  
10.1.2技术趋势268  
10.1.3煤炭清洁转化中的化学化工问题269  
10.2中国煤炭清洁转化发展战略271  
10.2.1清洁发展战略271  
10.2.2低碳发展战略272  
10.2.3安全发展战略272  
10.2.4高效发展战略273  
10.3中国煤炭清洁转化技术发展建议274  
10.3.1现代化274  
10.3.2大型化275  
10.3.3分质联产化275  
10.3.4原料多元化275  
10.3.5洁净化276  
10.4“十四五”期间中国煤炭清洁转化发展思考276  
参考文献277