《从煤炭到氢气:煤气化技术的前世今生》以科普故事的形式,回溯230余年煤气化技术的发展历程,串联起技术演进、现代化学的发展与工业革命的进程,展现其完整的“前世今生”。内容上,从早期煤炭与蒸汽机、煤气照明讲起,覆盖煤气制造技术演变,如干馏炉、水煤气发生炉等;阐述化学与煤气化的相互推动,如氢助力现代化学建立、化学反哺煤气制氢;还探讨了煤气化技术在化肥生产、内燃机、发电、合成燃料、合成化学等领域的应用,以及现代煤气化技术的诞生、发展与在中国的实践,同时关联当下能源转型,分析煤气化制氢在应对气候变化中的重要价值。
本书可供煤气化领域从业者参考,亦可作为能源、工业革命与科技史爱好者的兴趣读物,也是高校能源化学工程、化学工程与技术、应用化学等专业师生的教学参考书。
第一章 引言 001
第二章 能源与早期工业的发展 007
第一节 煤炭与蒸汽机008
第二节 寻找替代照明方式010
第三章 早期化学和煤气制造 012
第一节 煤气——易燃的“空气” 014
第二节 气体及其化学020
第四章 煤气照明的时代 026
第一节 煤气-照明027
第二节 煤气制造业务029
第三节 化学、技巧和煤气制造033
第四节 煤气制造工艺037
第五节 几个经验教训043
第六节 煤气照明的普及046
一、欧洲046
二、北美047
三、亚太地区050
第五章 化学与煤气制造 053
第六章 工艺集成的魅力 062
第一节 热、运动、热量、电及其相互转换063
第二节 蓄热器和冶金069
第三节 释放加热能力074
第四节 赋能的煤气炉及其化学原理077
第五节 发生炉煤气和蓄热式干馏器080
第七章 煤气和内燃机 085
第一节 外燃与内燃087
第二节 煤气和燃气发动机090
第三节 道森燃气发生炉094
第八章 雾化水煤气——新的照明气体 103
第一节 煤气、气球和洛邑先生104
第二节 洛邑水煤气工艺技术111
第三节 洛邑水煤气工艺的商业化118
第四节 UGI 气化炉120
第五节 立式干馏炉、发生炉煤气和水煤气125
第九章 化肥和煤气制造 129
第一节 路德维希·蒙德132
第二节 意外的蒙德燃气炉136
第三节 蒙德燃气、燃料电池和镍146
一、蒙德燃气和燃料电池146
二、一氧化碳和镍149
第四节 蒙德燃气、工业燃气和电力153
一、早期的工业气体管网154
二、发生炉煤气与黑烟囱158
三、早期的联合循环发电160
第十章 化学和工业合成 167
第一节 分子理论169
第二节 煤气化的基础173
第三节 水煤气与工业合成178
一、氨的合成179
二、氢气和煤的加氢液化180
三、水煤气和煤炭间接液化工艺182
四、合成工业在其他国家的发展183
第十一章 氢气生产的工业途径 189
第一节 气体的液化与分馏192
第二节 合成气的成分调整与净化196
第三节 奥帕合成氨厂的原料气制备197
一、合成氨原料气制备198
二、一氧化碳的催化转化199
三、水洗脱碳工艺200
四、残留氧化碳气体的脱出200
第十二章 重塑煤气化技术 203
第一节 熔渣式煤气化205
第二节 温克勒气化炉207
第三节 合成气的创造性制作208
第四节 特殊的集成煤气化212
第五节 解决煤粉气化的方案216
第十三章 现代煤气化技术 222
第一节 鲁奇气化炉224
第二节 完全煤气化技术231
第三节 气流床煤气化235
一、常压气流床煤气化236
二、加压气流床煤气化238
三、加压气流床气化技术的工业化业绩245
第四节 煤气化技术在中国249
一、“四三方案” 249
二、经济起飞、煤气化的机遇250
三、需求乃创新之母251
第十四章 寄语于未来 255
参考文献267
附录 本书所用非法定计量单位和换算系数273