1 煤气化《无机化工生产技术》教学课件.pptVIP

Company Logo 煤气化 学习内容： 1.煤气化的原理； 2.煤气发生炉 3.间歇法制煤气的工作循环 空气为气化剂 空气煤气，主要提供热量，也称吹风反应 煤气化的原理 (1-1) (1-2) (1-3) (1-4) 研究多反应体系的化学平衡，即确定反应体系在一定温度、压力下的组成，通常由每个反应的Kp = f（T）联立求解。 由于独立反应数的存在，可用最少的反应方程式反映整个反应体系中各物质的数量关系，其它反应方程式可由这几个独立反应式推导。 确定方法：独立反应数等于反应体系中所有的物质数减去构成这些物质的元素数。 将不同温度下的Kp3值及总压p代入可解出α，从而求出系统的平衡组成。 整理得： (1-5) 温度/℃ CO2 CO N2 CO/(CO+CO2) 650 10.8 16.9 72.3 61.0 800 1.6 31.9 66.5 95.2 900 0.4 34.1 65.5 98.8 1000 0.2 34.4 65.4 99.4 总压为0.1013MPa时空气煤气的平衡组成 结论： 随着温度的升高，CO的平衡含量增加，CO2的平衡含量下降。当温度高于900℃是，气体中CO2的平衡含量甚少。 随着压力的提高，CO含量降低，CO2含量增加。 水蒸汽为气化剂 水煤气，主要吸热，也称为制气反应 (1-6) (1-7) (1-8) (1-9) 已知温度T、压力P，则： 由系统的水平衡 图1 0.1013MPa下碳-蒸汽反应的平衡组成 图2 2.026MPa下碳-蒸汽反应的平衡组成 结论： 高温下进行水蒸气与碳的反应，平衡时残余水蒸气量少，水煤气中H2和CO的含量高； 在相同的温度下，随着压力的提高，气体中水蒸气、二氧化碳及甲烷的含量增加，而H2及CO的含量减少。 欲制备H2和CO含量高的水煤气，应采用高温、低压 欲制备CH4含量高的高热值煤气，应采用低温、高压 气化剂与碳在煤气发生炉中的反应属于气-固相非催化反应。1. 碳的燃烧反应 T＜775℃时，属于化学反应控制； T＞900℃时，属于扩散控制； 775℃＜T＜900℃时，属于过渡区控制。 原因：随温度的升高，温度对反应速率的影响减弱，而扩散对反应速率的影响逐渐增强。 2. CO2的还原反应 在2000℃以下属于化学反应控制。其化学反应的速度比碳的燃烧反应速度要慢得多。 3. 碳与水蒸气的气化反应 400～1100℃内，属于动力学控制； 高于1100℃时，属于扩散控制。 块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱排出炉外。 1.干燥区。由于下层高温燃料和高温炉壁的辐射热，以及由下而上的高温气流的热传导作用，使新入炉煤中的水分蒸发，形成一个干燥区，此区高度与加料量有关。 2.干馏区。燃料下移继续受热，煤开始热解，逸出低分子烃类，燃料本身也逐渐焦炭化。该区的高度小于干燥区。 3.气化区。煤气化的主要反应在气化区中进行。当气化剂为空气时，该区分为两层：下部主要进行碳的燃烧，称氧化层，上部主要进行C与CO2的还原反应，称还原层。以水蒸气为气化剂时，在气化区进行碳和水蒸气的反应，不再分氧化层和还原层。 4.灰渣区。燃料层底部为灰渣区，灰渣由该区出炉。该区可预热从炉底部进入的气化剂， 同时，灰渣被冷却可保护炉箅不致过热而变形。 干燥区上部是没有燃料的空间，起到聚集气体的作用。 燃料的分区和各区的高度，随燃料的种类、性质以及气化条件的不同而不同。例如，干燥和干馏这两个区域，只有在气化含水量及挥发分高的燃料时才明显存在。当燃料中固定碳含量高时，气化区必然高；燃料中挥发分较高时，相应的灰渣区比较高。在生产中由于燃料颗粒不均、气体偏流等原因，导致发生炉径向温度不同。上述各区域可能交错，界限并不明显。 理论上间歇式生产半水煤气，只需交替进行吹风和制气两个阶段。而实际过程由于考虑到热量的充分利用、燃料层温度均衡和安全生产等原因，通常分五个阶段进行。 1.吹风阶段： 自下而上吹入空气，提高燃烧层温度，吹风气热量回收后放空。 2.一次上吹制气阶段 自下而上送入水蒸气进行气化反应，燃料层下部温度下降，气化区上移。 3.下吹制气阶段： 水蒸气自上而下进行气化反应，气化区恢复到正常位置。 4.二次上吹制气阶段： 水蒸气上吹将炉底下吹煤气排尽，为吹入空气作准备。可充分利用剩余热量制气，更为了防止吹风空气与下行煤气在炉底相遇而引起爆炸。 5.空气吹净阶段： 空气