ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство из ТГИ газообразного топлива и синтез-газа для получении жидкого топлива и химических веществ из "Теоретические основы технологии горючих ископаемых" Газификация ТГИ - это процесс, протекающий при высоких температурах в присутствии воздуха, кислорода, водяного пара и других газов, в результате чего их органическая масса превращается в различные газы, а иногда наряду с этим и в жидкие продукты. Технически газификацию осуществляют в газогенераторах, в которых часть топлива сжигается в окислительной среде. Получающиеся при этом диоксид углерода (IV) и водяные пары реагируют с углеродом в восстановительной зоне газогенератора. Здесь протекают, в основном, эндотермические реакции, на которые тратится часть теплоты, образующейся при горении топлива в окислительной зоне. [c.209] Как видно, всю гамму химических реакций, протекающих при газификации топлив, условно можно подразделить на несколько однотипных суммарных процессов окисление и горение углерода, восстановление диоксида углерода и разложение водяного пара. Механизм этих процессов весьма сложен и является объектом многочисленных исследований. [c.210] Главной из вторичных реакций газификации является реакция восстановления оксида углерода (IV) при вьюоких температурах. Это сложный гетерогенный процесс, осуществляющийся в четыре стадии адсорбция диоксида углерода (IV) на поверхности настичек топлива, образование поверхностного комплекса С О,,, его разложение при высоких температурах и десорбция СО. Аналогично протекает и процесс взаимодействия углерода с водяным паром. [c.210] При газификации в стационарном слое кускового угля степень превращения реагентов СО2 и Н2О не превышает 35 —40 %, прэтому для интенсификации процесса газификации необходимо процесс восстановления СО2 и Н2О вести в условиях, близких к равновесию. В изотермических условиях при 1200—1300°С равновесие реакции СО2 и Н2О с углеродом устанавливается за 0,5—1 с. Целесообразно при газификации дополнительно подводить тепло в восстановительную зону газогенераторов, например тепло атомных реакторов, низкотемпературной плазмы, электромагнитных полей высокой частоты. [c.210] Если предположить, что ТГИ состоит только из углерода, то суммарный процесс паре кислородной газификации можно выразить следующим качественным уравнением (С.Д.Федосеев, А.Б.Чернышев, Г.С.Асла-нян) С + аОа H20 2 + а СО + б СО +вН2 + гНгО дСН4 + еО , где а - число молей кислорода на 1 моль углерода 0 - число молей воды на 1 моль кислорода в дутье г — число молей непрореагировавшего углерода а, б, в, г, д, е - число молей газообразных продуктов реакции. [c.211] Мое ДПЯ ПОЛНОГО выгорания, т.е. а не является независимым параметром, а определяется составом дутья. [c.212] Из кривых на рис. 112 можно сделать следующие практические выводы. При большом содержании в дутье пара ((3 =1 -г 10) подогрев его позволяет уменьшить а, т.е. сократить расход потребляемого кислорода. При 4000 К в случае применения плазменного нагрева дутья газификация может быть осуществлена практически без расхода кислорода. При малых 3 подогрев необходим для повышения температуры реакции. Например, в процессах с жидким шпакоудалением при неизменном расходе окислителя температуру для плавления золы можно yвeличитfI за счет подогрева пара. [c.212] Температура подогрева окислителя является параметром, регулирующим температуру процесса и состав продуктов реакции, т.е. соотношение содержания в газе Н2/СО (рис. 113), что имеет большое значение при получении газа для синтеза заданного состава. Кроме того, темперэтура газификации зависит от количества и состава дутья (рис. 114). [c.213] В последнее время разработаны принципиально новые способы превращения ТГИ, главным образом угпей, в газ. Это достигается значительным увеличением скорости деструкции, чем термоэятся реакции конденсации продуктов распада. Этот процесс осуществляется в низкотемпературной плазме. Плазмообразующий газ может служить только энергоносителем, например аргон, ипи наряду с зтим и химическим агентом, например водород и кислород. Скорость нагрева в плазме составляет 10 °С/с. В зтих условиях реакция длится 10 -10 с. Для предотвращения распада продуктов деструкции их быстро охлаждают со скоростью 10 — 10 ° J , т.е. проводят закалку. [c.213] Температуру плазмы поддерживают в зависимости от целей опыта и применяемого источника энергии в пределах 4000-1Т)000°С. Для плазмохимических превращений применяют тонкодисперсный уголь с размерами частичек 100— 150 мкм. Получаемые газообразные продукты состоят преимущественно из ацетилена и его гомологов. Выход ацетилена возрастает с понижением степени химической зрелости углей и при более тонком их помоле. [c.213] Закономерность образования продуктов деструкции углей в низкотемпературной плазме может быть охарактеризована модельной диаграммой равновесия системы С—Н (молярное соотношение 1 1). Как видно из рис. 115, при 2700 К образуются ацетилен и его производные. Выход этих газов проходит через максимум. Одновременна уменьшается концентрация молекулярного водорода и увеличивается концентрация атомарного водорода и углерода. Углерод выделяется в виде сажи. Таким образом, изменяя температуру плазмы, степень измельчения угля и его природу, можно добиться значительного превращения его в ацетиленовые углеводороды. [c.213] Вернуться к основной статье