Равновесие в процессах газификации топлива

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]

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]

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]

Применение повышенного давления (от 5 до 20 ата) при газификации твердого топлива открывает новые возможности в этой области техники. Благодаря смещению равновесия повышается содержание метана в генераторном газе и после очистки от углекислоты газ по теплотворной способности равноценен коксовому. Интенсивность процесса возрастает в несколько раз даже при проведении его при более низкой температуре (900—1000°). При этой температуре в генераторе не шлакуется и легко спекающееся топливо. [c.264]

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]

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]

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]

Газификация твердого топлива тем легче, чем больше термически нестойких составляющих в его составе, что с помощью лабораторного технического анализа принято характеризовать выходом так называемых летучих веществ. Это условное лабораторное определение, в какой-то мере копирующее промышленные возгоночные процессы и ни в коей мере не соответствующее условиям протекания реального процесса сжигания различных сортов топлива, следует в настоящее время рассматривать только как относительную характеристику, позволяющую сравнивать способность топлива к газификации. Молекулярный состав летучих, формирующийся в конечные молекулы при сравнительно низких температурах и без всякого доступа воздуха в условиях термохимического. равновесия, совершенно не свойствен динамическому развитию процесса в глубоко нестационарных температурных условиях начальных стадий термической обработки твердого топлива, вступающего в процесс, завершающийся его горением. [c.13]

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]

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]

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]

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