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五、煤的水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然气原理 4.2.3 气化类型 气化剂：O2；H2O(气) 主要反应： 水蒸气气化阶段： C+O2→CO2?+Q? 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2?-Q 甲烷化反应：CO+3H2 →CH4+H2O +Q 煤气主要可燃成分：CH4 特点： 首先由煤的水蒸气气化反应产生以CO和H2?为主的合成气， 然后合成气在催化剂的作用下“甲烷化”生成甲烷。 4.2.3 气化类型 ①基本化学反应 氧化反应： C+O2→CO2?+Q? 2C+O2→2CO? +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2?+Q 水煤气反应:C+H2O→CO+H2? -Q 副水煤气反应：C+2H2O→CO2+2H2?-Q 气化反应：C+CO2→2CO? -Q 甲烷化反应：C+2H2→CH4?+Q CO+3H2 →CH4+H2O +Q 水煤气主要成分为CO和H2 这些反应中: C+H2O→CO+H2? -Q即水蒸气和碳反应的意义最大，此反应为强吸热反应。 供热的：C+O2→CO2?+Q和2C+O2→2CO? +Q 与吸热的：C+H2O→CO+H2? -Q和C+CO2→2CO? -Q组合在一起，对自热式气化过程起重要的作用。 4.2.4 基本化学反应 煤中的少量元素氮和硫在气化过程中产生了含氮的和含硫的产物，主要的硫化物是H2S、COS、CS2等，主要的含氮化合物是NH3，HCN、NO等。 　煤气化时发生的硫（S）和氮（N）的基本反应 元素反应 ? ? ? 4.2.4 基本化学反应 S ： S+O2＝SO2 SO2+3H2＝ H2S+2H2O SO2+2CO＝S+2CO2 2H2S+SO2 ＝3S+2H2O C+2S＝CS2 CO+S＝COS N ： N2+3H2＝2NH3 N2+H2O+2CO＝2HCN+1.5O2 N2+xO2＝2NOx 煤炭气化过程可用下式表示： 4.2.4 基本化学反应 ②反应特点 一次反应和二次反应 均相反应和非均相反应 吸热反应和放热反应 4.2.4 基本化学反应 ②反应特点-气化反应动力学 非均相反应，以下几个阶段： 气体反应物向固体表面转移或扩散； 气体反应物被吸附在固体表面上； 被吸附的气体反应物在固体表面起反应而形成中间配合物； 中间配合物的分解或与气相中到达固体表面的气体分子发生反应； 反应产物从固体表面解吸并扩散到气体空间 4.2.4 基本化学反应 ②反应特点-气化反应机理 碳的氧化反应机理 碳与二氧化碳反应的机理 碳与水蒸气反应的机理 碳与氢气反应的机理 气化反应的化学平衡 4.2.4 基本化学反应 煤气分类 水煤气 煤气 空气煤气 混合煤气 半水煤气 定义:是以空气为气化剂生成的煤气。 成分:含有60%的N2和一定量的一氧化碳、少量二氧化碳和氢气 特点:热值最低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。 定义:以空气和适量的水蒸气的混合物为气化剂所生成的煤气 成分:含有N2，CO，CO2，H2。 特点:这种煤气在工业上一般用作燃料。 定义:是以水蒸气作为气化剂生成的煤气. 成分:其中氢气和一氧化碳的含量共达85%(体积分数)以上，用作化工原料。 是以水蒸气为主，加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂制得的煤气。 合成氨时较多使用半水煤气，此时氢气与一氧化碳的总质量是氮气质量的3倍。 第四章 煤 的 气 化 化学化工学院 任永胜 目录 概述 煤气化原理、气化炉原理 气化工艺 气化的影响因素、循环发电 4.1 煤气化概述 一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。 4.1 煤气化概述 一、煤气化的定义和实质 气化条件（煤炭气化时必须具备三个条件） 气化炉、气化剂、供给热量。三者缺一不可。 气化产品： CO、 H2 、CH4 O2、H2O、H2、根据产热方式和煤气用途选择性供入（ H2 很少用） 气化与燃烧的区