Равновесие в процессах газификации

Реакции непосредственного взаимодействия жидких топлив с кислородом и водяным паром изучены недостаточно. В остальном газификация жидких топлив описывается такими же реакциями, что и газификация твердых топлив, и к ним применимы все приведенные выше данные о химическом равновесии процессов газификации твердых топлив. [c.185]

Расчеты равновесия сложных процессов под давлением в газовой фазе получили довольно широкое распространение. В качестве примера приведем результаты расчета равновесия реакций газогенераторного процесса под давлением. А. Б. Чернышев и В. С. Альтшулер [2] рассмотрели термодинамическое равновесие процесса газификации углерода водяным паром при давлениях до 300 атм. Определяющими реакциями здесь являются [c.145]

В процессе газификации устанавливается подвижное равновесие [c.288]

Все перечисленные реакции неизбежны при преобразовании жидкого и твердого сырья в газ. В основе процесса газификации или получения ЗПГ не может лежать всего одна или даже несколько реакций на какой-то стадии он включает практически все четырнадцать условий равновесия. [c.88]

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]

Поскольку эта реакция протекает без изменения объема и ее равновесие не зависит от давления, данный метод применяют при любых давлениях, допустимых в промышленной практике, не включая в исходные данные давление в качестве режимного показателя. При этом снижается точность расчета, так как на состав получаемого газа оказывает влияние и реакции, протекающие с изменением объема. Однако полученные результаты расчетов иллюстрирует лишь характер изменения показателей газификации жидких топлив с различным отношением С Н, а вычисленные количественные соотношения между этими показателями справедливы только для принятых в расчетах условий теплового режима газификации, состава дутья и выхода сажи. В других условиях количественные соотношения отдельных показателей будут иными. К.Полем и Г.Мартенсом [б]предложен метод расчета для процессов газификации жидких топлив, протекающих при любых температуре, давлении и составе дутья. Авторы исходят из того предположения, что состав получаемого газа в этих процессах удовлетворительно определяется равновесием реакций [c.115]

Сочетание всех этих реакций и определяет состав образующегося генераторного газа. Газифицирующий агент - кислород - подается в процессе в количестве, достаточном для поддержания требуемой температуры газификации (1300-1600 С при жидком золоудалении и 900-1000 С при твердом (сухом) золоудалении). Высокий выход целевых компонентов генераторного газа (СО и Hj) обеспечивается главным образом за счет реакций (3, 4, 5, 7) с участием преимущественно водяного пара. Термодинамический анализ показывает, что равновесие всех реакций, протекающих с участием кислорода, практически полностью смещено вправо. Следовательно, в равновесной газовой смеси не может быть свободного кислорода. Поскольку для равновесия эндотермических реакций благоприятна высокая температура, то с повышением температуры возрастает выход целевых компонентов в генераторном газе по реакциям (3, 4, 5). Роль реакций метанообразования в некаталитических процессах газификации очень мала. Что касается других реакций, то нетрудно убедиться, что они являются линейными комбинациями остальных. Так, реакция (4) является комбинацией (5) и (7), а реакция (2) представляет собой сумму реакций (1) и (5). Для расчета равновесного состава генераторного газа при заданном расходе кислорода достаточно составить и решить 2 уравнения равновесия реакций (3) и (5) и два уравнения материального баланса по водороду и кислороду. Расход кислорода на процесс рассчитывается из теплового баланса газогенератора. [c.522]

Определение величины констант равновесия, необходимых для расчета процесса газификации, производится экспериментальным (по анализу получающихся продуктов реакции в момент [c.56]

С повышением давления увеличивается концентрация реагирующих веществ и в связи с этим увеличивается скорость реакций, протекающих в газогенераторе. Поэтому с ростом давления процесс газификации интенсифицируется. Давление оказывает влияние на равновесие реакций, протекающих с изменением объема. К наиболее важным реакциям, на равновесие которых оказывает влияние давление, относятся реакции образования метана [c.154]

Чтобы получить возможно большее содержание СО и Нг в генераторных газах, необходимо проводить процесс газификации при таких условиях, чтобы равновесие реакций (XII, 2) и (XII, 3) было возможно больше сдвинуто в правую сторону и чтобы они протекали с возможно большей скоростью. [c.182]

В литературе приведен другой пример вывода уравнения производительности. В этой работе рассматривается процесс газификации угля в кипящем слое. Для получения зависимости выработки газа от температуры, состава угля и дутья были составлены уравнения материального баланса всех компонентов генераторного газа. Кроме основных реакций, учитывалась также реакция разложения водяного пара, причем равновесие реакции оценивалось с помощью экспериментально установленной кажущейся константы равновесия . [c.301]

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]

Из обратимых реакций процесса газификации можно выбрать три, положение равновесия которых определяет состав генераторного газа. Подобные реакции выбраны в разделе П-5, а именно [c.36]

Поэтому мы при рассмотрении процесса газификации будем считать, что константа равновесия водяного газа отражает истинное равновесие, а не является условной, как это обычно принимается в расчетах генераторного процесса, следующих методу Доброхотова. [c.364]

В расчете газогенераторов, предложенном В. Е. Грум-Гржимайло [9], константа равновесия водяного газа не применяется, но для расчета необходимо задаться количеством углерода, переходящим в углекислоту, и влажностью получающегося газа. Сходство обоих методов и их многочисленных вариантов заключается в том, что в обоих случаях для расчета необходимо задаться некоторыми величинами, характеризующими процесс газификации, а состав дутья определять расчетным путем. [c.370]

В настоящем разделе описаны методы расчета состава газа и других показателей процесса газификации жидких топлив по равновесию реакций в гомогенной системе газ — водяной пар. [c.27]

Практический интерес представляют такие методы расчета, которые приводят к результатам, близким к практическим показателям процесса газификации, протекающего в любых заданных условиях технологического режима. Ниже приведены два метода расчета, основанные на равновесии гомогенных реакций, завершающих процесс газификации жидких топлив и, следовательно, влияющих на конечные показатели этого процесса. [c.27]

Это уравнение связывает давление процесса газификации Рн, константу равновесия реакции (17) и равновесный состав газа. [c.37]

С точки зрения равновесия процесса газификации твердых топлив на водяной газ применение давления не дает никаких преимуществ, так как реакции процесса протекают не с уменьше- [c.72]

В состав нефтяных остатков входят не только высокомолекулярные алифатические углеводороды, но и ароматические, гетероциклические и другие соединения. Для технологических расчетов процесса газификации достаточно знать элементный состав сырья. Те сноло-гические расчеты упрощаются тем, что процесс ведется в условиях высоких температур, когда содержание метана в газе по условиям термодинамического равновесия невелико, определяется главным образом по практическим данным и лежит в пределах 0,3—0,5% на газ. [c.101]

Известен ряд методов термодинамического расчета, в основе которых лежит использование иатериального и теплового баланса и закона действующих иасс, находящего свое выражение в равновесии реакции образования водяного газа, основной реакции процесса газификации. Так В.С.Альтшуллер и Г.В.Клириков [1-4] рассчитали равновесный состав газа, решая сложную систему уравнений, состоящую из уравнений констант равновесия ряда реакций газификации мазута кислородом, водяным паром и парокислородной смесью, уравнений констант равновесия диссоциации компонентов получаемой газовой смеси и уравнений материального баланса. [c.115]

Предложены методы [5-6], основанные на определении концентраций равновесия гомогенных реакций, завершаицих процесс газификации жидких топлив, и, следовательно, влияющих на конечные показатели этого процесса. [c.115]

Дж/(моль-К). Отсюда для реакции ASI73=S (СН4) — 5873 (графит) — 2S 3 (На) =238-(20,2+2-163) =—108 Дж/(моль-К) и AG 3=—88500—873(—108)=5800 Дж/моль. Так как AG°j= —RTXnKp, то ln-5800/(8,313-873) и /Ср= рсн/рна =0,40. Из этого расчета следует, что при взаимодействии графита со смесью водорода и метана, находящихся при нормальном давлении (10 Па) и 873 К, при установившемся равновесии образуется лишь малое количество метана. Рассмотренная реакция идет с уменьшением энтропии, и поэтому член (—TAS) положителен, что приводит к уменьшению отрицательного значения AGf. по мере роста температуры. Таким образом, процесс получения метана выгоднее проводить при более низких температурах. Однако при низких температурах процесс газификации углерода идет весьма медленно. [c.59]

Значение величины Т в квазистационарном приближении зависит от характеристик процесса газификации на поверхности. Вполне вероятно, что процесс на поверхности является процессом, протекающим с конечной скоростью тогда для определения Г г необходимо проведение анализа, аналогичного анализу, выполненному в 5 Дополнения Б, который показывает, что величина Г в атом случае явно зависит от т. Однако, за исключением некоторых систем с поверхностными химическими реакциями, скорости, с которыми молекулы горючего приходят на поверхность жидкости и покидают ее, обычно достаточно велики для поддержания на поверхности равновесных условий при тех низких значениях т, которые обычно наблюдаются при горении капель. Поэтому температура ТI определяется из термодинамического условия равновесия фаз, заключающегося в том, что парциальное давление горючего на поверхности капли должно быть равно равновесному давлению паров горЪчего ). Применение этих условий равновесия дает возможность установить связь между распределениями концентраций горючего и окислителя (например, из решения уравнения для функции Рр = ар — ао). Однако если теплота реакции не слишком мала или горючее не слишком нелетучее, то тепловой поток к поверхности капли может оказаться достаточно большим, чтобы обеспечить равновесную температуру на поверхности капли, лишь незначительно отличающуюся от температуры кипения жидкого горючего (см., например, работу ]). Поэтому условие = = Ть (Ть — точка кипения горючего) дает хорошее приближение. Более полный анализ условий на поверхности выполнен в пунктах б и в 2 главы 9. [c.85]

Представляют большой интерес газогенераторы, работающие под давлением 15—25 бар с применением нарокислородного дутья. Проведение процесса газификации под повышенным давлением в соответствии с приицином Ле Шателье смещает равновесие в сторону увеличения содеря ания в генераторном газе более тяжелых соединений. Помимо реакцпй образования СО и Нг в шахте газогенератора интенсивно происходит образование метана но уравнениям [c.112]

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]

Подвижность катализатора и непрерывное изменение границы раздела катализатор — уголь во всех реакциях газификации вызывает трудности при интерпретации данных о газификации. Динамические свойства системы цолжны быть использованы при разработке модели процесса газификации, а также должны быть включены в рассмотрение усовершенствованных каталитических систем. Степень подвижности и равновесие между процессами диспергации и агломерации каталитических частиц в условиях газификации могут определять их активность. [c.251]

Существуют цепные реакции, у которых один активный центр, реагируя с исходными веществами, образует конечные продукты и один новый активный центр. В таких реакциях концентрация активных центров непосредственно не зависит от хода реакции, а определяется только равновесием процесса зарождения и обрыва цепей. Подобные реакции называются цепными реакциями снеразветвленными цепями. В области горения и газификации такие реакции практически не встречаются. [c.48]

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]

На рис. П-52 приведены условия равновесия газов при протекании ал-лотермического и автотермического процессов газификации. В первом из них на каждый моль углерода расходуется два моля водяного пара [80]. При таком соотношении в практических условиях процесса газификации лишь часть водяного пара, введенного в процесс, подвергается разложению. Совпадение линий, передающих ход изменения концентрации водяного пара и оксида углерода, обусловлено выбором соотношения НгО С. В общем случае линии, передающие изменения концентрации обоих компонентов в области температур, при которых остаточное количество метана мало, идут [c.164]

Дальнейшее развитие схема Д. А. Франк-Каменецкого получила в работе В. А. Европина, Н. В. Кульковой и М. И. Темкина (103. Ими исследовался обмен изотопом О между СОг и СО в условиях равновесия реакции газификации. Контрольными опытами было показано, что обмен не происходит в отсутствии графита. Иначе говоря, он осушествляется лишь через реакцию газификации углерода. Оказалось, что скорость обмена изотопом кислорода на несколько порядков величин (в 49 и в 122 раза) больше скорости реакции. Отсюда следует, что реакция газификации протекает стадийно, причем один из ее этапов обладает большей константой скорости, чем другой. Обработка результатов показывает, что быстрым этапом является стадия образования комплекса (IV, а), а не его распад (IV,6), и что тормозящее действие СО обусловлено течением процесса (IV, а) в обратную сторону. [c.189]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология