本書從理論、工程、操作等角度全面描述了煤制低碳烯烴工程的各個主要工藝（包托煤炭氣化、CO變換及合成氣凈化、甲醇合成、甲醇制烯烴、烯烴分離等），每個工藝都包括了工藝簡介、化學(xué)和熱力學(xué)、催化劑、動力學(xué)、工藝流程、操作變量、操作及開停工技術(shù)等，另外本書還對煤制低碳烯烴示范工程的環(huán)境保護、項目總體評價進行了系統(tǒng)分析。
本書是在神華集團包頭煤制烯烴示范工程平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，參與該示范工程建設(shè)和運營的工程技術(shù)管理人員共同編寫的系統(tǒng)反映煤制低碳烯烴主要工藝過程的專著-《煤制低碳烯烴工藝與工程》，本書的編者和各位作者力求使本書達到以下幾個目標：⑴具有新穎性：本書是第一部系統(tǒng)闡述煤制低碳烯烴工程的專著，要包括最新的研究成果和運行數(shù)據(jù)；⑵具有先進性：全面反映了居世界領(lǐng)先地位的神華集團包頭煤制烯烴示范工程的技術(shù)水平；⑶具有完整性：本書要包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成、甲醇制烯烴、烯烴分離等主要工藝單元，也要包括安全、環(huán)境保護等內(nèi)容；⑷具有實用性：本書要包括理論研究、催化劑開發(fā)、工程設(shè)計和生產(chǎn)運營等多個層面，也要包括工程建設(shè)的全過程管理，力求對科研開發(fā)、催化劑生產(chǎn)、工程設(shè)計、生產(chǎn)運營等領(lǐng)域的科研工程技術(shù)人員均具有很強的實用價值；⑸具有學(xué)術(shù)性：本書要系統(tǒng)詳細總結(jié)國內(nèi)外科研、工程設(shè)計、生產(chǎn)運營的成果，理論與實踐相結(jié)合，要具有較高的學(xué)術(shù)水平。
吳秀章，中國神華煤制油化工有限公司，董事長、教授級高級工程師，1986年畢業(yè)于山東大學(xué)化學(xué)系；1989年畢業(yè)于石油大學(xué)（北京）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)、獲工學(xué)碩士學(xué)位；21年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），獲工學(xué)博士學(xué)位。
1989年-1999年在中石化北京燕山石化公司煉油廠工作，從事過工藝操作、生產(chǎn)管理、技術(shù)管理等方面的工作，歷任技術(shù)員、工程師、副總工程師等職務(wù)，熟悉石油煉制的生產(chǎn)工藝、技術(shù)，參與了多項重大技術(shù)改造、新技術(shù)應(yīng)用等技術(shù)管理工作；
1999-22年在中石化北京燕山石化公司工作，從事煉油和石油化工的技術(shù)管理和生產(chǎn)管理工作，參與了多項重大技術(shù)改造工作；
22-至今在神華集團公司工作，主要從事新型煤制油、煤化工技術(shù)的研發(fā)、技術(shù)管理、工程管理、運營管理等工作，全程參與了全世界首座百萬噸級煤炭直接液化示范工程、6萬噸煤制低碳烯烴工業(yè)示范工程、1萬噸二氧化碳捕集及地質(zhì)封存示范工程的研發(fā)、技術(shù)及生產(chǎn)運營等。
吳秀章，中國神華煤制油化工有限公司，董事長、教授級高級工程師，1986年畢業(yè)于山東大學(xué)化學(xué)系；1989年畢業(yè)于石油大學(xué)（北京）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)、獲工學(xué)碩士學(xué)位；21年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），獲工學(xué)博士學(xué)位。
1989年-1999年在中石化北京燕山石化公司煉油廠工作，從事過工藝操作、生產(chǎn)管理、技術(shù)管理等方面的工作，歷任技術(shù)員、工程師、副總工程師等職務(wù)，熟悉石油煉制的生產(chǎn)工藝、技術(shù)，參與了多項重大技術(shù)改造、新技術(shù)應(yīng)用等技術(shù)管理工作；
1999-22年在中石化北京燕山石化公司工作，從事煉油和石油化工的技術(shù)管理和生產(chǎn)管理工作，參與了多項重大技術(shù)改造工作；
22-至今在神華集團公司工作，主要從事新型煤制油、煤化工技術(shù)的研發(fā)、技術(shù)管理、工程管理、運營管理等工作，全程參與了全世界首座百萬噸級煤炭直接液化示范工程、6萬噸煤制低碳烯烴工業(yè)示范工程、1萬噸二氧化碳捕集及地質(zhì)封存示范工程的研發(fā)、技術(shù)及生產(chǎn)運營等。
作為主要人員參加的《百萬噸級煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)與示范》獲211年度中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎特等獎；作為主要人員參加的《回收煉油廠乙烯資源成套工業(yè)化技術(shù)的應(yīng)用》獲28年度中國石化集團公司科技進步一等獎；作為主要人員參加的《1萬噸/年中壓加氫改質(zhì)成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)化》獲1999年度中國石化集團公司科技進步一等獎，獲2年度國家科技進步二等獎；作為主要人員參加的《二蒸餾裝置先進過程控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用》獲1999年度中國石化集團公司科技進步三等獎。
25年獲得政府特殊津貼。
26年入選“國家百千萬人才工程”。
第一章緒論
第一節(jié)中國的能源需求與供應(yīng)
一、中國的能源消費與結(jié)構(gòu)
二、未來中國能源消費預(yù)測
三、中國能源安全問題及應(yīng)對措施
第二節(jié)中國原油、低碳烯烴的需求與
生產(chǎn)
一、中國的石油需求與生產(chǎn)
二、乙烯、丙烯等低碳烯烴的需求與
生產(chǎn)
三、石油替代
第三節(jié)中國煤炭資源與生產(chǎn)
第四節(jié)煤制低碳烯烴工藝過程綜述
一、煤氣化及合成氣凈化
(一)煤炭氣化 第一章緒論
第一節(jié)中國的能源需求與供應(yīng)
一、中國的能源消費與結(jié)構(gòu)
二、未來中國能源消費預(yù)測
三、中國能源安全問題及應(yīng)對措施
第二節(jié)中國原油、低碳烯烴的需求與
生產(chǎn)
一、中國的石油需求與生產(chǎn)
二、乙烯、丙烯等低碳烯烴的需求與
生產(chǎn)
三、石油替代
第三節(jié)中國煤炭資源與生產(chǎn)
第四節(jié)煤制低碳烯烴工藝過程綜述
一、煤氣化及合成氣凈化
(一)煤炭氣化
(二)粗合成氣CO變換
(三)粗合成氣凈化
二、甲醇合成
三、甲醇制低碳烯烴及烯烴分離
(一)甲醇制低碳烯烴
(二)烯烴分離
四、低碳烯烴后加工
(一)乙烯的后加工
（二）丙烯的后加工
(三)混合C4的后加工
第五節(jié)煤制烯烴工程安全與環(huán)境保護
一、安全評價
（一）安全評價結(jié)果分析
(二)評價結(jié)論
二、環(huán)境影響評價報告
(一)環(huán)境影響評價結(jié)論
(二)環(huán)境保護對策與建議
第六節(jié)煤制低碳烯烴的可行性簡要分析
一、可行性研究報告總論
(一)項目基本情況
(二)可行性研究報告編制原則
(三)項目建設(shè)的必要性和投資意義
(四)項目范圍
(五)可行性研究結(jié)論
二、咨詢單位的評估意見
(一)項目建設(shè)條件
(二)項目方案及技術(shù)可靠性
(三)項目產(chǎn)品市場及競爭力
(四)煤炭及水資源利用
(五)熱電及總圖運輸、土建
(六)廠址及土地利用
(七)環(huán)境保護
(八)項目投資估算及財務(wù)評價
(九)國民經(jīng)濟評價及社會評價
(十)項目風(fēng)險分析
三、項目總體優(yōu)化及技術(shù)經(jīng)濟評價
第七節(jié)包頭煤制低碳烯烴示范工程的建設(shè)
及運行
參考文獻
第二章煤炭氣化
第一節(jié)煤炭氣化概論
一、地面氣化
（一）固定床氣化爐
(二)流化床氣化爐
(三)氣流床氣化爐
二、地下氣化
第二節(jié)氣流床氣化技術(shù)
一、Texaco氣化工藝
(一)Texaco氣化工藝特點
(二)Texaco氣化工藝流程
二、Shell氣化工藝
(一)Shell氣化工藝特點
（二）Shell氣化爐工藝流程
三、GSP氣化工藝
(一)GSP氣化工藝特點
(二)GSP氣化爐工藝流程
四、多噴嘴對置式氣化工藝
（一）多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)
（二）多噴嘴對置式粉煤氣化技術(shù)
五、四種氣化工藝對比情況
(一)氣化爐結(jié)構(gòu)的區(qū)別
(二)進料方式不同
(三)冷卻方式不同
(四)煤氣化工藝參數(shù)一覽表
(五)煤氣化工藝技術(shù)對比
第三節(jié)水煤漿氣化及化學(xué)
一、水煤漿氣化概述
二、水煤漿氣化化學(xué)
(一)水煤漿氣化的化學(xué)反應(yīng)
(二)水煤漿氣化的反應(yīng)機理
第四節(jié)原料及反應(yīng)產(chǎn)物
一、水煤漿氣化的原料及特性
(一)原料煤的介紹
（二）煤的質(zhì)量及其對氣化過程的
影響
（三）發(fā)熱量
（四）元素分析
(五)可磨指數(shù)
(六)煤的化學(xué)活性
二、水煤漿的性質(zhì)及氣化對其的要求
(一)較高的濃度
(二)較好的流動性
(三)較好的穩(wěn)定性
(四)適宜的粒度分布
(五)適宜的pH值
一、反應(yīng)再生系統(tǒng)熱平衡
(一)反應(yīng)器熱平衡計算
（二）再生器熱平衡計算
(三)擬建裝置熱平衡計算
二、MTO工業(yè)裝置能耗計算
(一)裝置用能分析
(二)MTO工業(yè)裝置能耗分析
(三)MTO工業(yè)裝置節(jié)能潛力分析
第八節(jié)主要操作變量及其影響
一、反應(yīng)再生系統(tǒng)的主要操作變量
(一)MTO反應(yīng)的主要操作變量
(二)催化劑再生的主要操作變量
二、急冷水洗汽提系統(tǒng)
(一)急冷塔主要操作變量
(二)水洗塔主要操作變量
(三)反應(yīng)水汽提塔主要操作變量
三、再生煙氣熱量回收系統(tǒng)
(一)CO焚燒爐主要操作變量
(二)余熱鍋爐主要操作變量
第九節(jié)甲醇制烯烴工業(yè)裝置主要設(shè)備
一、反應(yīng)器及輔助設(shè)備
(一)反應(yīng)器
(二)內(nèi)取熱器
(三)反應(yīng)器待生催化劑汽提器
二、再生器及輔助設(shè)備
(一)再生器
(二)外取熱器
（三）輔助燃燒室
三、急冷塔
四、水洗塔
五、反應(yīng)水汽提塔
六、旋風(fēng)分離器
(一)旋風(fēng)分離器的工作原理
(二)旋風(fēng)分離器型式
七、主風(fēng)機
(一)設(shè)備概述
(二)機組配置及布置
(三)工藝流程設(shè)備簡介
(四)工藝設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)特征
八、CO焚燒爐及余熱鍋爐
(一)CO焚燒爐
(二)余熱鍋爐
九、開工加熱爐
參考文獻
第六章烯烴分離與純化
第一節(jié)烯烴分離技術(shù)概述
一、原料氣壓縮系統(tǒng)
二、原料氣凈化系統(tǒng)
三、產(chǎn)品分離和精制系統(tǒng)
(一)脫甲烷系統(tǒng)
(二)脫乙烷及乙炔加氫系統(tǒng)
(三)前脫丙烷系統(tǒng)
（四）乙烯精餾系統(tǒng)
(五)丙烯精餾系統(tǒng)
（六）脫丁烷系統(tǒng)
四、丙烯制冷系統(tǒng)
(一)制冷壓縮機概述
(二)丙烯制冷工藝
第二節(jié)工藝過程及主要技術(shù)指標
一、烯烴分離典型工藝流程
(一)LUMMUS工藝
(二)KBR工藝
(三)惠生工藝
二、壓縮與凈化過程
（一）壓縮與凈化工藝
(二)壓縮過程的離心式壓縮機
(三)凈化過程的堿洗法脫除
酸性氣體
三、產(chǎn)品分離流程的設(shè)置
(一)烯烴分離裝置后分離流程簡述
(二)烯烴分離裝置后分離流程設(shè)置
四、產(chǎn)品中雜質(zhì)脫除工藝
(一)乙烯產(chǎn)品中的乙炔脫除工藝
（二）丙烯產(chǎn)品含氧化合物脫除工藝
(三)原料氣中的水脫除工藝
五、烯烴分離主要技術(shù)指標
(一)原料消耗和生產(chǎn)能力
(二)產(chǎn)品指標
(三)乙烯損失率、丙烯回收率
（四）公用工程物料消耗
（五）輔助材料、催化劑和化學(xué)品
消耗
第三節(jié)原料氣、產(chǎn)品及物料平衡
一、烯烴分離原料氣及特性
二、烯烴分離產(chǎn)品及特性
(一）乙烯
(二)丙烯
(三）混合碳四
(四）混合碳五
(五）燃料氣
三、烯烴分離過程物料平衡
第四節(jié)烯烴分離過程能耗分析
一、烯烴分離過程能耗分析
(一)壓縮過程的熱力學(xué)計算和能耗
分析
(二)分離過程的計算和能耗分析
二、烯烴分離能耗計算及指標
（一）烯烴分離能耗計算
(二）烯烴分離能耗指標
第五節(jié)烯烴分離過程操作參數(shù)及操作
技術(shù)
一、主要操作參數(shù)
(一）丙烯制冷系統(tǒng)
(二)壓縮及凈化系統(tǒng)
(三）分離系統(tǒng)
二、原料氣壓縮系統(tǒng)主要操作變量及其
操作技術(shù)
（一)原料氣壓縮系統(tǒng)
(二)原料氣凈化系統(tǒng)
(三)原料氣干燥系統(tǒng)
(四)前脫丙烷系統(tǒng)
三、精餾系統(tǒng)主要操作變量及其操作
技術(shù)
(一)脫甲烷系統(tǒng)
(二)脫乙烷和加氫系統(tǒng)
(三)乙烯精餾系統(tǒng)
(四）丙烯精餾系統(tǒng)
（五）脫丁烷系統(tǒng)
四、丙烯制冷系統(tǒng)主要操作變量及其操
作技術(shù)
五、烯烴分離裝置主要控制回路
(一)壓縮機組的控制回路
(二）精餾系統(tǒng)的控制回路
六、烯烴分離裝置主要聯(lián)鎖
(一）壓縮機組停車聯(lián)鎖
(二)脫丙烷塔停車聯(lián)鎖
(三)脫乙烷塔停車聯(lián)鎖
(四) 乙烯精餾塔停車聯(lián)鎖
(五）丙烯精餾塔停車聯(lián)鎖
(六)脫丁烷塔停車聯(lián)鎖
(七)乙炔加氫反應(yīng)器停車聯(lián)鎖
第六節(jié)烯烴分離裝置主要設(shè)備
一、離心式壓縮機組
(一)離心式壓縮機
(二)蒸汽透平
(三)臨界轉(zhuǎn)速
(四)性能曲線
(五）干氣密封
(六）潤滑油系統(tǒng)
(七)復(fù)水真空系統(tǒng)
二、精餾塔
(一)塔器的分類
(二)板式塔概述
(三）烯烴分離主要板式塔
(四）填料塔概述
(五）烯烴分離主要填料塔
三、丙烯產(chǎn)品精制床
四、乙炔加氫反應(yīng)器
第七節(jié)烯烴分離裝置節(jié)能和低投資技術(shù)
一、烯烴分離裝置的節(jié)能措施
（一）壓縮單元的節(jié)能措施
(二)分離單元的節(jié)能措施
二、烯烴分離裝置節(jié)能技術(shù)應(yīng)用前景
分析
參考文獻
第七章環(huán)境保護
第一節(jié)工藝裝置環(huán)境保護
一、煤氣化裝置
（一）采取的環(huán)境保護措施
(二)水煤漿氣化裝置三廢實際排放
二、合成氣CO變換及凈化裝置
（一）采取的環(huán)境保護措施
(二)CO變換及合成氣凈化裝置三廢實
際排放
三、甲醇合成裝置
（一）采取的環(huán)境保護措施
(二)甲醇合成裝置三廢實際排放
四、甲醇制烯烴裝置
（一）采取的環(huán)境保護措施
(二)甲醇制烯烴裝置三廢實際排放
五、烯烴分離裝置
第二節(jié)廢堿液的處理
一、廢堿液濕式氧化處理技術(shù)
(一)濕式氧化處理原理
(二)濕式氧化處理單元流程
(三)濕式氧化處理單元進水水質(zhì)
(四)濕式氧化處理單元出水水質(zhì)
（五）濕式氧化處理單元排放尾氣
組成
二、廢堿液焚燒處理技術(shù)
（一）廢堿液焚燒處理技術(shù)的難點
(二)煙氣余熱回收對鍋爐受熱面的
影響
三、廢堿液生化處理技術(shù)
(一)原理
(二)技術(shù)特點
(三)工藝流程簡圖
(四)LTBR工藝進水水質(zhì)
(五)LTBR工藝出水水質(zhì)
四、酸堿中和法
(一)硫酸中和法
(二)二氧化碳中和法
五、氧化法
(一)空氣氧化法
(二)光氧化法
(三)中和后氧化
第三節(jié)燃煤鍋爐及自備電站環(huán)境保護
一、除鹽水站
二、鍋爐煙氣除塵
三、鍋爐煙氣脫硫
四、鍋爐煙氣脫硝
第四節(jié)全廠性氣體處理
一、酸性氣處理及硫黃回收
二、全廠性火炬
(一)采取的環(huán)境保護措施
(二)全廠性火炬三廢實際排放
(三)全廠性火炬噪聲實際產(chǎn)生
第五節(jié)全廠性污水處理
一、清污分流
(一)高污染污水處理
(二)低污染污水處理
二、緊急事故池
(一)事故緩沖池概況
(二)生產(chǎn)排水水質(zhì)波動
(三)事故廢水
(四)事故緩沖池運行情況
三、污水處理裝置
四、中水回用
第六節(jié)全廠性固體處理
第七節(jié)環(huán)境監(jiān)測結(jié)論與建議
一、結(jié)論
（一）廢氣監(jiān)測結(jié)果
（二）廢水及地下水監(jiān)測結(jié)果
(三)廠界噪聲監(jiān)測結(jié)果
(四)主要污染物排放總量
(五)固體廢物
(六)公眾意見調(diào)查
二、建議
第八節(jié)二氧化碳排放
一、煤制烯烴工業(yè)示范工程物料平衡
二、煤制烯烴工業(yè)示范工程碳平衡
三、煤制烯烴工業(yè)示范工程CO2排放
分析
參考文獻
三、水煤漿氣化中的三劑應(yīng)用
(一)煤漿添加劑
(二)絮凝劑
（三）分散劑
四、水煤漿氣化的反應(yīng)產(chǎn)物
(一)煤炭氣化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
(二)粗水煤氣
第五節(jié)水煤漿氣化工藝過程及主要工藝技
術(shù)指標
一、水煤漿氣化工藝流程
（一）煤漿制備單元
（二）氣化單元
（三）渣水處理單元
二、水煤漿氣化的影響因素
（一）煤質(zhì)對氣化系統(tǒng)的影響
(二)助熔劑的影響
(三)氧碳比的影響
(四)煤漿濃度的影響
(五)反應(yīng)溫度的影響
（六）氣化壓力的影響
（七）激冷水對氣化系統(tǒng)的影響
三、水煤漿氣化主要工藝技術(shù)指標
四、煤氣化反應(yīng)過程的工藝計算
（一）水煤漿煤氣化物料衡算
(二)水煤漿煤氣化能耗計算
（三）煤氣化物理化學(xué)基礎(chǔ)
第六節(jié)主要設(shè)備
一、磨煤機
（一）棒磨機工作原理
(二)磨煤機結(jié)構(gòu)組成
二、高壓煤漿泵
三、氣化爐
(一)氣化爐工作原理
(二)耐火磚
(三)燒嘴
四、洗滌塔
五、除氧器
六、事故氮氣壓縮機
七、煤稱量給料機
參考文獻
第三章合成氣變換與凈化
第一節(jié)合成氣變換與凈化概述
一、一氧化碳變換單元
二、低溫甲醇洗單元
三、冷凍單元
第二節(jié)一氧化碳變換的化學(xué)
一、變換反應(yīng)概述及原理
（一）變換反應(yīng)熱
(二)變換反應(yīng)的化學(xué)平衡
二、變換反應(yīng)影響因素
(一)溫度
(二)壓力
(三)水氣比
(四)催化劑裝填量和空速
(五)二氧化碳的影響
(六)副反應(yīng)的影響
三、變換反應(yīng)機理
四、不同氣化技術(shù)選擇配套的變換
工藝
（一）水煤漿加壓氣化
(二)Shell粉煤加壓氣化
(三)魯奇爐加壓氣化
(四)航天爐氣化
(五)等溫低溫CO變換技術(shù)
第三節(jié)酸性氣體的脫除
一、酸性氣體的脫除方法
（一）化學(xué)吸收法
(二)物理吸收法
(三)物理化學(xué)吸收法
二、最為常見的幾種脫除酸性氣體方法及
特點
三、脫除酸性氣體方法的選擇原則
（一）天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制氣脫CO2
(二）煤部分氧化法氣化脫CO
(三）煤焦為原料固定床常壓氣化
脫CO
(四)低壓氣回收CO2
(五）加壓煤氣化同時脫硫脫CO2
四、低溫甲醇洗
(一）低溫甲醇洗的吸收機理和原理
(二)主要的低溫甲醇洗工藝流程
(三)林德和魯奇低溫甲醇洗工藝流程
分析
五、壓縮機制冷的工作原理
(一）節(jié)流膨脹制冷工作原理
(二）離心式壓縮機的工作原理
(三）汽輪機的工作原理
(四)離心式壓縮機、汽輪機運行有關(guān)
概念
第四節(jié)催化劑
一、高溫變換催化劑
(一）組成和性能
(二）催化劑的還原與氧化
(三）催化劑的中毒和衰老
(四）催化劑的維護與保養(yǎng)
二、低溫變換催化劑
(一）組成和性能
(二）催化劑的還原與氧化
(三)催化劑的中毒
三、耐硫變換催化劑
(一）K811HR耐硫變換催化劑
(二)QCS系列一氧化碳耐硫變換催
化劑
(三）耐硫催化劑硫化及判定報廢的
質(zhì)量指標及更換辦法
四、粉煤氣化高、低水氣比耐硫變換
工藝
五、變換催化劑使用中存在的若干問題
(一）目前國內(nèi)FeCr催化劑生產(chǎn)和
使用中存在的主要問題
(二）CoMo低變催化劑的失活
第五節(jié)原料、反應(yīng)產(chǎn)物及物料平衡
一、原料的組成及特性
二、產(chǎn)品的組成及特性
(一）產(chǎn)品凈化氣
(二)副產(chǎn)品CO
(三)酸性氣
三、一氧化碳變換及凈化過程的物料
平衡
第六節(jié)變換反應(yīng)化學(xué)熱力學(xué)及變換催化
劑反應(yīng)動力學(xué)
一、變換反應(yīng)化學(xué)熱力學(xué)
二、變換催化劑和反應(yīng)動力學(xué)
三、催化劑用量動力學(xué)計算
第七節(jié)工藝過程及主要工藝技術(shù)指標
一、一氧化碳變換工藝
(一）粗水煤氣的變換
(二）冷凝液回收
(三）鍋爐水除氧
(四）催化劑升溫
(五)變換單元汽提系統(tǒng)腐蝕問題
二、低溫甲醇洗工藝
三、冷凍工藝
四、主要工藝技術(shù)指標
第八節(jié)主要設(shè)備
一、變換爐
二、變換爐進口第一水分離器
三、汽提
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