Равновесие реакций газификации топлив

Кривые I и II показывают изменение равновесной концентрации окиси углерода, кривые III и IV — изменение равновесной концентрации метана. Кривые (рис. 137) свидетельствуют о значительном влиянии температуры на сдвиг равновесия реакций газификации твердого топлива и подтверждают, что для увеличения выхода продуктов газификации при эндотермических реакциях необходимы высокие температуры, при экзотермических — низкие. [c.446]

В реальных условиях работы газогенераторов (900—1000°С, 0,1 МПа) равновесие основных реакций полностью смещено в сторону конечных продуктов (синтез-газа). Режим газификации определяется, таким образом, кинетикой диффузионных и химических стадий. Скорость основных реакций газификации при температуре выше 1000°С достаточно велика, и поэтому при газификации в шахтных газогенераторах крупнокускового топлива (более 15 мм) можно принять, что процесс происходит в диффузионной области. В действительности же даже в шахтных газогенераторах и тем более в генераторах кипящего слоя процесс газификации протекает в переходной области. [c.52]

Реакции газификации обратимы и протекают с увеличением объема или при постоянном объеме, большинство из них являются эндотермическими. В условиях работы газогенераторов (нормальное или относительно невысокое давление, температура 900—1100°С, избыток окислителя) равновесие их смещено в сторону образования конечных продуктов. Поэтому режим газификации определяется, главным образом, кинетикой диффузионной и химической стадий процесса. Так как твердая фаза (топливо) принимает непосредственное участие в реакции и количество ее изменяется во времени, скорость окисления углерода, например, водяным паром (реакция в) выражается уравнением [c.210]

Вследствие большего температурного коэффициента скорости реакции, чем диффузии, некоторые химико-технологические процессы (например, газификация топлива, обжиг сульфидных руд) при повышении температуры переходит из кинетической области в диффузионную. Однако диффузия не влияет на равновесие химических процессов. [c.71]

Состав генераторного газа зависит от температуры, при которой протекала газификация топлива. Обычно температура зоны газификации поддерживается на уровне 1000—1100° С, благоприятном для сдвига равновесия реакций в сторону обогащения газа наиболее ценными продуктами газификации — окисью углерода и водородом. [c.72]

При обычной газификации под атмосферным давлением и температурах, близких к 1000°С, равновесие основных реакций газификации сдвинуто в сторону конечных продуктов, поэтому степень газификации топлива определяется исключительно скоростью процесса. [c.137]

Равновесие основных реакций газификации твердого топлива [c.445]

В получаемом водяном газе содержатся СО, На, СОа, Н2О, количества которых определяются равновесием реакции (П-6). Константу ее равновесия определяют по формуле (1-13), приведенной на стр. 27. Степень разложения НоО при газификации паром зависит от времени его соприкосновения с углеродом, от температуры и характера топлива (рис. П-4). [c.73]

Повышение температуры в слое топлива сдвигает равновесие реакции в сторону образования продуктов газификации и увеличивает ее скорость. Однако температура газификации топлива должна быть ниже температуры плавления золы. В противном случае начнется спекание топлива и плавление золы, в результате чего значительно ухудшится процесс газификации. При увеличении скорости дутья увеличиваются скорости химических реакций, повышается интенсивность работы газогенератора. В последнее время для газификации топлива широко применяется кислород, что дает возможность проводить процессы непрерывно, применять низкосортное топливо и значительно увеличить производительность газогенераторов. Применяют также газификацию топлива не в плотном, а в так называемом кипящем слое. [c.40]

Влияние давления на направление обратимых реакций определяется принципом Ле Шателье. При обычных условиях ведения процесса (давление 1 ат, температура около 1000°) равновесие главных реакции газификации (кроме реакций с образованием метана) настолько сдвинуто в сторону получения конечных продуктов, что образование генераторных газов определяется исключительно скоростью процессов. В зависимости от преобладающего влияния на суммарную скорость газификации химических реакций или скорости переноса реагирующих газов к поверхности углерода и продуктов реакции от поверхности углерода посредством молекулярной или турбулентной диффузии процесс газификации может протекать в кинетической или диффузионной областях. При нормальной температуре в зоне газификации, т. е. при температуре выше 1000°, скорость химических реакций велика и процесс идет в диффузионной области. В этом случае скорость газификации зависит от поверхности кусков или зерен топлива, диффузии активного газового компонента (кислорода, водяного пара) к углероду и от интенсивности перемешивания фаз (угля и газа). [c.190]

В основе газификации жидких и твердых видов топлива в промышленных установках ЗПГ лежат сложные химические реакции. Если в разных процессах производства ЗПГ одни реакции являются доминирующими и, следовательно, одни формулы химического равновесия более -существенны, чем другие (например реакции углерода с паром в процессе риформинга и углерода с водородом — при гидрогазификации), то на практике, вероятно, при любых методах газификации устанавливаются равновесные условия всех четырнадцати реакций, упомянутых выше. [c.98]

Термодинамический анализ процесса частичного окисления метана приведен в работах [2—4], а его гомологов — этана, пропана и к-бутана — в работе [5]. Термодинамические же расчеты равновесного состава газа газификации жидкого топлива представлены в работах [6]. Состав и выход газа в процессе паро-кислородной газификации алифатических углеводородов определяются из условий равновесия тех же реакций паровой конверсии метана и конверсии окиси углерода, которые определяют состав и выход газа паровой конверсии. Отличие заключается в том, что в реактор наряду с паром подается и кислород, в котором, пусть в небольших количествах, [c.100]

В гл. 5 были приведены данные исследований реакций СОг + С = 2С0 в зависимости от температуры и давления. Однако основным вопросом, возникающим при изучении этой реакции, является вопрос о времени, необходимом для достижения подвижного динамического равновесия между реагирующими газовыми компонентами, так как в зависимости от него стоит вопрос о необходимой высоте слоя топлива, воз.можной напряженности газификации и др. [c.105]

Вместе с тем равновесие реакции (7.1) нельзя рассматривать в отрыве от процессов, протекающих в горящем факеле. Газификация паров жидкого топлива, различные стадии пирогене-тического разложения и горения их, горение коксового остатка в зависимости от эффективности смесеобразования и температурного уровня сопровождается образованием СО, На, Hg, СН4 и более тяжелых молекул с сажевыделением. В этих условиях одновременно с образованием SO3 протекают и восстановительные реакции, например, [c.434]

При более высокой температуре состояние равновесия реакции (9) сдвигается влево, а при более высоком давлении, согласно принципу Ле-Шателье,—вправо. Следо-вательно, в процессе газификации угля под давлением с образованием СО необходимо иовышать температуру, чтобы предотвратить образование метана. Если температура плавления золы промышленного топлива слишком низка, чтобы проводить реакцию при более высокой температуре, применяется больший избыток водяного пара для перемещения равновесия реак- ции (5) вправо [c.26]

Равновесие большинства реакций при газификации твердого топлива, в частности эндотермических реакций образования синтез-газа в условиях работы газогенераторов (900—1100°С, 10 МПа), смещено в сторону конечных продуктов. Поэтому режим газификации диктуется в основном кинетикой диффузионных и химических стадий. При температурах выше 1000°С скорость первичных реакций газификации велика и ориентировочно можно считать, что процесс идет в диффузионной области. При более строгом подходе следует учиты- [c.207]

Эта группа реакций при подаче в зону газификации одного водяного пара образует смесь газовых компонентов, называемых водяным газом. Водяной пар при этом разлагается не полностью. Его разложение (диссоциация) зависит от реакционной способности топлива и времени реагирования. Оставшийся неразложивщийся водяной пар вместе с газами образует равновесную смесь, концентрация компонентов которой определяется константой равновесия реакций конверсии, выраженной через парциальные давления компонентов [c.125]

Отличительной особенностью газификации жидкого топлива является выделение сажи. Газификация ведется в условиях, приводящих к образованию сажи, хотя нри достижении термодинамического равновесия углерод в продуктах реакции должен отсутствовать. Выход сажи зависит от удельного расхода кислорода и водяного нара, температуры и давления процесса, качества рас-пыливания топлива и его смешивания с окислителем. Выход сажи снижается с згвеличением удельного расхода кислорода и водяного пара. Установлено [12], что при удельном расходе кислорода, равном 0,6 м на 1 кг мазута, выделяется 7% (масс.) сажи (в пересчете на мазут), а при удельном расходе 0,8 м /кг — 0,5% (масс.). [c.105]

Для процессов, сопровождаемых обратимой химической реакцией между твердыми и газообразными реагентами, равновесные концентрации и равновесный выход продукта определяются при помощи константы равновесия, рассчитанной по концентрациям или парциальным давлением газообразных реагентов и газообразных продуктов реакции. При расчете константу равновесия выражают только через равновесные концентрации компонентов газовой фазы, поскольку парциальные давления насыщенных паров твердых веществ малы и почти не изменяются. Если реакция идет без изменения числа молей газа, равновесие зависит только от температуры. Примером могут служить обе стадии производства водорода железопаровым способом — восстановление водорода из водяного пара железом и регенерация железа восстановлением его из оксидов водородом и оксидом углерода (водяным газом газификации твердого топлива). При получении водорода протекают реакции [c.172]

Применяя законы химического равновесия, можно определить теоретический состав газа по компонентам СО2, СО, Нг, СН4, Н2О. Расчет равновесного состава газа для каждой реакции осуществляется с помощью константы равновесия соответствующих реакций. Основным требованием процесса является полное выгорание топлива. Оно однозначно определяет температуру дутья, которая достигается для случая парокислородной газификации температурой подогрева окислителя и составом дутья. От состава дутья зависит и его количество, необходи- [c.211]

В генераторе Копперса для газификации пылевидногс-топлива избыток топлива. меньше, чем в генераторе с неподвижным слоем топлива и в генераторе Винклера с кипящим слоем. Поэтому эндотермические реакции восстановления пылевидного топлива протекают в еще меньшей степени, нежели в генераторе с кипящим слоем. В результате при газификации бурого угля в ге-нераторе Копперса даже при температуре газа на вы-.ходе из генератора выше 1000° образовавшийся газ содержит больше СОг и меньше СО, чем следовало бы ожидать, исходя из состояния равновесия для дайной темшературы . [c.62]

Прямоток не позволяет использовать тепло полученного газа для иодогрева газифицируемого угля вне зоны реакции, поэтому нагревание угля до температуры реакции достигается путем большего расхода кислорода. Кроме того, для предотвращения уноса из генератора вместе с газом больших количеств непрореагировавшего угля приходится уменьшать количество поступающего топлива, в результате снижается степень восстановления СО2 и разложения водяного пара и, следовательно, замедляются эндотермические реакции, вызывающие эффективное снижение температуры газов на выходе из генератора. Вычислено, что при газификации лигнита температура газа, выходящего из генераторов пылевидного топлива, на 320—420° выше температуры, соответствующей достигнутой степени равновесия. [c.102]

Вторичные измепения состава газа, выходящего из зоны горения, сводятся к присоединению к пему продуктов сухой перегонки топлива и смещению равновесия, установившегося в зоне горения. Иногда к этому присоединяется взаимодействие газа с водяным паром. Если газ, выходящий из зоны горения, быстро охлаждается ниже 800°, т. е. до температур, при которых реакции идут сравнительно медленно, то равновесие в нем не успевает значительно измениться и его состав отвечает равновесию, которое установилось ири 900—850°. Происходит своего рода закалка состава газовой смеси. Нормально она осуществляется в газогенераторах и служит существенным элементом газификации твердого топлива. Напротив, при сжигании топлива в топках закалка газа является одной из причин ухудшения полноты сгорания. [c.228]

ЗначЕгтельную роль играет также зольность газифицируемого топлива, поскольку ряд обычных компонентов (окислы железа, А12О3) золы углей и других твердых топлив, являются катализаторами реакций, протекающих при процессе газификации. Особенно быстро достигает равновесия на угольных контактах такая важная реакция, как реакция конверсии окиси углерода водяным паром, которая во многих случаях определяет содержание основных компонентов газов газификации. Расчеты равновесных составов могут заранее дать представление о влиянии состава дутья, температуры и давления, при которых будет вестись процесс. [c.67]

В действительности, как показывают приведенные в гл. 2 результаты экспериментальных исследований, при временах процесса, характерных для камер сгорания и топочных устройств, концентрации сажи, промежуточных углеводородов, двуокиси углерода, водяного пара, а также температура продуктов сгорания значительно превьпиают равновесные значения этих параметров. В то же время концентрации окиси углерода и водорода близки к равновесным. При этом порог сажеобразования как бы сдвинут в область больших значений коэффициента избытка воздуха в частности, при горении керосиновоздушных смесей в адиабатных условиях — 0,55. На основании экспериментов установлено отличие, по крайней мере на порядок, характерных интервалов времени протекания реакций окисления (г < 1.10 с) и сажеобразования (г (5. .. 20) 10 с), что позволяет при построении расчетных моделей сажеобразования использовать гипотезу о частичном равновесии. При горении богатых гомогенных углеводородовоздушных смесей сажеобразование происходит, по существу, в условиях, аналогичных протеканию процесса при термическом разложении углеводородов, вводимых в высокомолекулярные продукты сгорания (см. например, [22]), причем это наблюдается несмотря на предварительное смешение топлива с воздухом до молекулярного уровня. Другой важный вывод из приведенных в гл. 2 результатов экспериментов заключается в том, что массовая концентрация сажи как неравновесного промежуточного продукта химических реакций определяется конкуренцией двух процессов — сажеобразования и газификации сажи двуокисью углерода и водяным паром. [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология