煤炭氣化工藝學(xué)-第二章-煤炭氣化原理(文件)
【正文】 種煤氣組成 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 二、氣化過程的物理化學(xué)基礎(chǔ) 煤的反應(yīng)性 是指煤的化學(xué)活性，是煤與氣化劑中的氧 、水蒸氣、二氧化碳等的反應(yīng)能力。 煤的氣化過程是熱化學(xué)過程，影響其化學(xué)過程的因素很多（氣化介質(zhì)、燃料接觸方式、工藝條件 )。在一定條件下，當(dāng)正反應(yīng)速度與逆反應(yīng)速度相等時，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡。在這兩個反應(yīng)進(jìn)行過程中，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即升高溫度對制氣的主反應(yīng)有利。 在 煤炭氣化的一次反應(yīng)中 ，所有反應(yīng)均為增大體積的反應(yīng)，故 增加壓力，不利于反應(yīng)進(jìn)行 。 如果 △ v0，則正好相反，加壓將使平衡向反應(yīng)物方向移動，因此，加壓對反應(yīng)不利，這類反應(yīng)適宜在常壓甚至減壓下進(jìn)行。 也就是說，隨著壓力的增加，氣化反應(yīng)中氧氣消耗量減少；同時，加壓可阻止氣化時上升氣體中所帶出物料的量，有效提高鼓風(fēng)速度，增大其生產(chǎn)能力。 ④中間配合物的分解或與氣相中到達(dá)固體 (碳 )表面的氣體分子發(fā)生反應(yīng)。 其中，化學(xué)吸收過程分為三步，第一步是 CO2和燃料中的碳在碳表面形成六環(huán)形的碳氧初次配合物，第二步是六環(huán)形的碳氧配合物分解形成放射性的 co和非活性二次碳氧配合物；第三步是非活性碳氧配合物分解形成非活性的 co分子和 C的游離原子。 m olKJCOCO / ??? 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系 如平衡時氣體總壓為 p，各組分的分壓分別為 pco和 pCO2．設(shè)氣體中只有 CO和 C02兩種氣體， CO的物質(zhì)的量的分率為 x，則 pco=px，pco2=(1x),由此可得 kp。 CO2平衡轉(zhuǎn)化率 ? ?)1)((4 2232aaaPppkCOCOP ????3332328PPPPkppkkka???? 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 在生產(chǎn)過程中，碳與氧的反應(yīng)難以達(dá)到平衡，一氧化碳、二氧化碳和沒有消耗盡的氧氣同時存在。 舉例 2112122????COOCOCOyyyy ????COCOyy% ??COy解 :巳知 yCO=0. 16， yO2=0. 005 3*1211myVVCO?????空 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 理想空氣煤氣 計算 空氣煤氣是以空氣作氣化劑反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣。如水蒸氣通入量為 y(標(biāo)準(zhǔn)％況 )，得到的干燥水煤氣量為 V干 (標(biāo)準(zhǔn)狀況 )，水蒸氣分解率為 ū，干水煤氣中的 CO,COH CH4的組成分別為， yCO、 yCO2， yH yCH4，則有如下關(guān)系。此時煤氣生成的總過程可用下式表示： 組成計算 : 222 NCONOC ???? %%100*)(2 ???N? %100* 2)( ???CO產(chǎn)率計算 : V=22． 4X (2+)/2 12=熱值計算 : 氣化效率 : molKJQ .* 1000* ?? %%100* 9 *%100* 9??? QV? 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 （二 )、以水蒸氣為氣化劑 碳與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)平衡 高溫下的碳與水蒸氣反應(yīng)，可生成含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。 一次反應(yīng) (空氣吹風(fēng) )： 取 V空等于 lm3為計算基準(zhǔn)，由上述反應(yīng)可知，當(dāng)生成二氧化碳時反應(yīng)前后無體積變化，而當(dāng)生成一氧化碳時，因 V(02)： V(CO)=1： 2，即 ，生成 lmol一氧化碳，氣體體積則增加了一氧化碳的 0 .5倍。 平衡時 CO、 CO2的組成的計算 0ln 3 ??? Tk PxpxppkCOCOP ??? 12223 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 CO2平衡轉(zhuǎn)化率的計算 工業(yè)生產(chǎn)中如果以空氣為氣化劑，因而與空氣中的氧同時進(jìn)入煤氣發(fā)生爐的還有氮氣。 C范圍內(nèi)時，可見，三個方程中反應(yīng)物幾乎完全反應(yīng)，即以上三個反應(yīng)是不可逆的。煤炭氣化時，包括了碳的氧化、二氧化碳還原、水蒸氣分解三個主要氣一固相過程． 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 分析 在
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