煤炭氣化工藝學(xué)-第二章-煤炭氣化原理-免費(fèi)閱讀
【正文】 在理想狀態(tài)下的氣化過程中，碳全部轉(zhuǎn)化為一氧化碳。 ： 平衡常數(shù)與壓力的關(guān)系 由此可計(jì)算出不同壓力、不同溫度下的 X值，即可求出平衡時(shí) CO、 CO2的組成。 ⑤反應(yīng)物從固體 (碳 )表面解吸并擴(kuò)散到氣流主體 氣化反應(yīng)速度除了與第③、④步的化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)外，還取決于第①、②、⑤步的物理擴(kuò)散過程。 如果 △ v=0 ，反應(yīng) 前后體積或分子數(shù)無變化，則壓力對(duì)理論產(chǎn)率無影響。 molKJHCOOHC / ???? m olKJCOCO / ? 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 平衡常數(shù) KP不僅是溫度函數(shù)，而且隨壓力變化而變化。為了清楚地分析、選擇工藝條件，現(xiàn)首先分析煤炭氣化過程中的化學(xué)平衡及反應(yīng)速度。 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 第二節(jié) 煤炭氣化原理 煤的氣化 是指利用煤或半焦與氣化劑進(jìn)行多相反應(yīng)產(chǎn)生碳的氧化物、氫、甲烷的過程，主要是固體燃料中的碳與氣相中的氧、水蒸氣、二氧化碳、氫之間相互作用。 成分 :含有 60%的 N2和一定量的一氧化碳、少量二氧化碳和氫氣 特點(diǎn) :熱值最低，主要作為化學(xué)工業(yè)原料，煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料等。 地下氣化的概況 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 煤炭地下氣化原理 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 （二）地面氣化技術(shù)的分類 其原理如圖 此過程的反應(yīng)式如下： 煤在氣化過程中不需外界供熱，而是利用煤與氧反應(yīng)放出熱量來達(dá)到反應(yīng)所需溫度，即燃燒一部分氣化所用燃料，將熱量積累到燃料層里，再通入水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制取煤氣。但該技術(shù)人工豎井深度受限，因受煤層的地應(yīng)力和煤層溫度制約。 煤氣的有效成分： 為一氧化碳、氫氣、甲烷 等 。 其生產(chǎn)煤氣具有安全性好、投資少、見效快、污染少、效益高等顯著優(yōu)點(diǎn)，深受世界各國的重視，被譽(yù)為第二代采煤方法 。但因鉆井井徑受限，制約著單套爐規(guī)?；_采 2023/3/20 《 煤炭氣化工藝 》 煤炭地下氣化開采能有效地利用礦物能源資源，畢竟國內(nèi)井工可采煤炭含量僅占煤炭資源儲(chǔ)量的%，地下氣化開采就是有效利用資源的途徑。煤與氫的反應(yīng)中僅部分碳轉(zhuǎn)變成甲烷。 合成氨時(shí)較多使用半水煤氣，此時(shí)氫氣與一氧化碳的總質(zhì)量是氮?dú)赓|(zhì)量的 3倍。 煤炭氣化的總過程有兩種類型的反應(yīng)，即非均相反應(yīng)和均相反應(yīng)。反之，若△ H為正值時(shí)，即吸熱反應(yīng)，溫度升高， kp值增大，此時(shí) 升高溫度有利于 吸熱 反應(yīng)的進(jìn)行 。 KP不變， KN保持不變 ,就不能維持平衡，所以當(dāng)壓力增高時(shí) ,KN必然增加因此加壓有利。 ②氣體反應(yīng)物被吸附在固體 (碳 )表面。 C范圍內(nèi)時(shí)，可見，三個(gè)方程中反應(yīng)物幾乎完全反應(yīng)，即以上三個(gè)反應(yīng)是不可逆的。 一次反應(yīng) (空氣吹風(fēng) )： 取 V空等于 lm3為計(jì)算基準(zhǔn)，由上述反應(yīng)可知，當(dāng)生成二氧化碳時(shí)反應(yīng)前后無體積變化，而當(dāng)生成一氧化碳時(shí)，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。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。 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(shí)存在。 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。 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(shí)，加壓可阻止氣化時(shí)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。 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 。在一定條件下，當(dāng)正反應(yīng)速度與逆反應(yīng)速度相等時(shí)，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡。 2023/3/
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