Углерод, образование в процессах газификации

Простой крекинг углеводородов до получения углерода или частей углеводородов и водорода также имеет место при температуре около 800°С, особенно если углеводородное сырье внутренне нестабильно, например в случае высококипящих соединений. При достаточно высокой активности катализатора риформинга, ограничивающей отложение на нем кокса, реакции регазификации углерода (с помощью пара или двуокиси углерода), приведенные в табл. 23 и 24, позволяют сохранить чистоту и активность катализатора для последующего процесса высоко-тор примесей в сырьевом потоке и образование углерода из ле-температурного риформинга. Наличие отравляющих катализа-устойчивого или тяжелого сырья нарушают непрерывность процесса газификации данного типа. [c.93]

Процесс газообразования осуществляется при недостатке кислорода с образованием горючего газа. В качестве окислителя служит кислород. Участие другого окислителя — водяного пара — в процессах газификации углеводородов невелико. Сера более чем на 90% превращается в сероводород. Около 0,5—3% углерода топлива превращается в сажу зола топлива концентрируется в саже. [c.100]

Для определения углерода, участвующего в процессе газификации его с О, и HjO с образованием СО + СО2, следует из углерода топлива вычесть углерод, перешедший в сажу (0,02 кг), и углерод, израсходованный на получение метана. Принимая содержание метана в газе 0,5% и выход газа 3 м на 1 кг сырья, получаем расход углерода на образование метана равным 0,008 кг. Количество газифицируемого углерода С равно [c.102]

В основе процесса газификации ТПЭ лежат реакции преимущественно углерода с газами. Процесс газификации ТПЭ состоит из основных трех стадий термической деструкции органической массы с образованием летучих и кокса, горения кокса и его взаимодействия с газифицирующими агентами, в роли которых выступают кислород, воздух, водяной пар, диоксид углерода и их смеси. Минеральные составляющие ТПЭ в высокотемпературном процессе переходят в шлак. [c.85]

Сера не вызывает трудностей в самом процессе получения газа, но из рис. 5 видно, что эффективность реактора снижается с ростом содержания серы. Этот результат объясняется снижением теплотворной способности, уменьшением количества углерода и водорода в нефтяном сырье и потерями водорода, связанными с образованием сероводорода в процессе газификации. [c.192]

Альтшулером и сотрудниками [264, 384, 560] было проведено подробное исследование процесса газификации угля под высоким давлением (до 100 ата). При этом изучались условия образования метана в результате реакций взаимодействия между водородом и окисью углерода, водородом и углекислотой, а также между водородом и углеродом топлива. В результате показано, что количество метана, образующееся по реакции гидрирования окиси углерода, составляет только 10—15% от общего количества. Реакция гидрирования углекислоты имеет еще меньшее значение. Наибольшее количество метана (50—60 /о) получается в результате реакции прямого гидрирования углерода. [c.231]

При термическом крекинге при 750—1000° (процесс газификации) парафины расщепляются с образованием свободных радикалов, которые в отсутствие других реагентов взаимодействуют между собой с образованием водорода, низших насыщенных углеводородов (метана и этана), ненасыщенных углеводородов (этилена и пропилена с небольшими количествами ацетилена и диолефинов) и углерода. Кроме того, могут протекать вторичные и третичные реакции с образованием ароматических соединений посредством полимеризации олефинов. Ароматические соединения могут давать конденсированные системы, простейшим представителем которых является нафталин, и, конечно, смолы различной степени устойчивости. Отмеченные выше реакции полимеризации, приводящие к образованию нафталина и тяжелых смол, легче протекают при высоких температурах (750—1000°). [c.317]

В процессе газификации участвует остаточный углерод топлива за вычетом углерода, пошедшего на образование окислов углерода, метана, этилена, смолы и уксусной кислоты. Кроме того, следует учесть, что некоторое количество углерода попадает несгоревшим в шлак. При нормальной работе газогенератора количество углерода в шлаке составляет 5—15% от веса шлака. Состав газа, получаемого в зоне газификации, определяется решением системы из пяти уравнений, которая связывает между собой пять компонентов образуюш,егося газа двуокись углерода, окись углерода, водород, водяной пар и азот. [c.193]

Таким образом, высокая температура способствует разложению воды под действием углерода на СО+Н2, низкая температура—образованию метана, что используется в процессе газификации под давлением (по Лурги). Из приведенных уравнений следует, что образование генераторного газа является экзотермическим процессом, не требующим подвода тепла, благодаря чему процесс газификации может быть оформлен как непрерывный процесс. В то же время образование водяного газа (СО+Нз) является эндотермичной реакцией и поэтому процесс его получения должен протекать периодически с подводом воздуха. В этом случае производится периодическое переключение с горячего дутья (нагрева) на холодное дутье (получение водяного газа). Постоянный режим процесса получения водяного газа можно поддерживать, если в качестве газифицирующего агента применяется смесь кислорода и водяного пара. Для получения смешанного газа и синтез-газа на крупных генераторных установках используют только этот газифицирующий агент. Следовательно, при газификации на кислородном дутье сочетаются неполное сжигание углерода и образование водяного газа по следующим суммарным уравнениям реакций [c.84]

С повышением давления в процессе газификации возрастает скорость образования метана, т. е. происходит прямое гидрирование углерода [c.51]

В настоящее время намечаются два направления в использовании газа, полученного под давлением. В первом случае выделяют окись углерода и водород посредством фракционирования и направляют их для синтеза аммиака. Освобождающийся при этом метан используют для газификации городов. Во втором случае полученный под давлением газ направляют через реакторы для получения синтина [3]. Имеющийся в газе метан не препятствует образованию жидких углеводородов. Затем к метану исходного газа добавляют метан, полученный при синтезе, и непрореагировавший водород. Получаемый газ имеет теплотворную способность 8000 ккал/нл и почти свободен от ядовитой окиси углерода. Преимущества такой схемы особенно сказываются при переработке топлива, богатого смолой. В этом случае уже в процессе газификации производится значительная часть искусственного жидкого топлива, другая — основная—часть получается синтезом из СО и Нз. В то же время процесс дает большое количество высококачественного газа. Чтобы обеспечить газом современные мощные предприятия синтеза, необходимо соорудить более производительные генераторы. [c.164]

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]

Газификация жидких топлив представляет собой сложный процесс неполного окисления жидких углеводородов, протекающий при 1200—1500° С с образованием окиси углерода, водорода и двуокиси углерода. Этот процесс сопровождается термическим разложением жидких углеводородов с выделением свободного углерода (сажи) и образованием углеводородных газов и водорода. [c.20]

Характер нижней части этой кривой подтверждает, что при небольших расходах кислорода к. п. д. уменьшается. Это свидетельствует о недостаточной полноте протекания процесса газификации, небольшом выходе газа и повышенном образовании сажи. Судя по верхней части кривой, с увеличением расхода кислорода сверх оптимального к. п. д. также уменьшается. В этом случае избыток кислорода расходуется на горение водорода и окиси углерода, в результате чего понижается теплота сгорания получаемого газа. [c.71]

Влияние повышения давления на процесс термического пиролиза углеводородов исследовалось многократно. Эти исследования, начиная с работы Эглоффа и Линна [3], показали, что выход олефииов падает с увеличением давления. Работ по выяснению влияния давления на процесс каталитического дегидрирования пронана нет. Можно предполагать, что выход пропилена с повышением давления также будет снижаться, так как давление будет способствовать термическому разложению образующегося пропилена и отложению углерода на катализаторе. Кроме того, нашей работой было показано, что водород тормозит отложение углерода на катализаторе вследствие процесса газификации образующегося углерода водородом в метан, т. е. процесса гидрирования. Поэтому можно предположить, что скорость этого процесса также будет расти с увеличением давления и если увеличение скорости процесса газификации с давлением будет превышать увеличение скорости образования углерода, то от повышения давления в условиях ввода дополнительного водорода можно ожидать уменьшения отложения углерода на катализаторе. Для выяснения этого вопроса были проведены опыты по дегидрированию пропана под давлением до 5 ати. [c.189]

Теория Бертело была основана на детальном изучении алифатических углеводородов только с одним и двумя атомами-углерода. Не удивительно, что позднее она подверглась серьезной критике, особенно со стороны Бона и Габера. Габер указал, что первое положение Бертело является только произвольным толкованием факта постоянного образования графита в процессе газификации углеводородов при постепенно повышающихся температурах. Он отмечает однако, что кокс никогда не бывает свободен от водорода. Габер критикует также и второе положение Бертело, считая, что равновесие может быть случайно достигаемым состоянием, постоянным лишь вследствие постоянного выбора внешних условий. Действие температуры на равновесие является, по мнению Габера, неясным, и равновесие метана , даваемое Бертело, очевидно, несовместимо с необратимой реакцией образования бензола из ацетилена. Габер также считает, что. алифатические углеводороды с одним или двумя углеродными атомами представляют некоторый изолированный специальный случай, отличающий их от высших гомологов. Бертело особенно отмечал значение ацетилена как важного фактора в процессах синтеза. Хотя вполне справедливо , что бензол может быть получен из ацетилена действием высокой температуры, но Бон совершенно убедительно показал относительно незначительную роль ацетилена в качестве продукта пиролиза простых углеводородов. [c.9]

Ведение процесса газификации угля под давлением несколько меняет характер газообразования в стО(рону большего образования метана и снижения содержания в газе водорода и окиси углерода. [c.26]

Процеос метанизации окиси и двуокиси углерода, термодинамика и кинетика реакций которого рассмотрены в гл. 5, — важная технологическая стадия в переработке жидких твердых вадов топлива в ЗПГ. Обычно принято считать, что на подготовительных стадиях процесса производства ЗПГ в ходе различных реакций газификации, которые были рассмотрены в предыдущих главах, одновременно с образованием метана идет образование целого ряда низкокалорийных газов. Так, в результате окислительного пиролиза и паровой конверсии образуются окислы углерода причем теплота сгорания их колеблется от нуля (чистая двуокись углерода) до 3021 ккал/м , или 12 650 кДж/м (окись углерода). При гидролизе в образующейся смеси газов, теплота сгорания которой также близка к 3000 ккал/м , или 12 тыс. кДж/адз, как правило, содержится некоторое количество остаточного водорода. [c.176]

Образование дисперсного углерода объясняется тем, что наряду с процессами неполного и полного горения при газификации протекают процессы расщепления углеводородов. В соответствии с основными положениями теории П. А. Теснера ИЗ] образованию сажевой частицы предшествует образование радикала, из которого образуется зародыш сажевой частицы, имеющей физическую поверхность. От соотношения кислород топливо зависит не только выход сажи, но и ее удельная поверхность [9]. [c.105]

Каталитические циклические процессы. Уменьшить образование углерода в процессе газификации нефтяной фракции, очевидно, можно с помощью катализаторов. Еще до 1950 г. американские исследователи испытывали возможность применения для этой цели никелевого катализатора (на окиси алюминия), но избежать отложений углерода удалось лишь при работе на низших газообразных парафиновых углеводородах (пропане и бутане). В 1934 г. Эллиот и Хафф в США пытались использовать магнезитовый огнеупорный кирпич, пропитанный карбонатом натрия полнота газификации углерода нефти при этом значительно увеличивалась. Толь- [c.93]

Объясняя химизм процесса газификации жидкого топлива и сравнивая его с механизмом частичного окисления газообразного топлива, авторы работ [3, 4, 7] считают, что процесс протекает в две стадии. В первой происходит полное сгорание углеводородов, причем на горение расходуется весь введенный кислород. Во второй стадии происходит конверсия остальных углеводородов с паром и двуокисью углерода. В работе [10] предложен механизм частичного окисления метана в факеле с учетом образования ацетилена в качестве промежуточного продукта. Согласно этому механизму процесс протекает в три стадии на первой происходит цепная реакция окисления метана и образуются преил1ущественно углеводо- [c.104]

Федосиеьым и Чернышевым 284] было проведено исследование процесса газификации полукокса двух типов бурых углей, а также антрацита на паровом дутье в слое угля из частиц =2—3 мм. Опыты проводились в интервале температур от 490 до 9и0°С. С повышением температуры увеличивается содержание СО и уменьшается содержание СО2 и Н2. В последующих опытах Федосеева и Бойкова исследовалось влиягше золы на протекание реакции конверсии окиси углерода, что, по-видимому, хорошо обнаружено и в других работах. Предполагается также, что процесс разложения водяного пара проходит две стадии — образования и разложения комплекса. Скорость образования комплекса X принимается пропорциональной весу свободного углерода g, а скорость разложения — пропорциональной весу комплекса х. Отсюда получается кинетическое уравнение скорости 113.. енения веса вродуктов реакцин у, заимствованное у Пан-ченкова и Голованова [285] [c.221]

Следует заметить, что роль реакции горения окиси углерода в процессе горения и газификации топлива сш,е недостаточно изучена. Одним из средств для изучения хода реакции горения окиси углерода в слое являются ингибиторы (см. гл. VII). Применяя ингибиторы, Мертенс [202] сделал вывод о первичном образовании окиси углерода. Рекомендованная им схема газообразования в слое С С0 С02. Восстановление Og при этом вовсе не учитывается. Как видно из этой схемы, образование СО и последующее его догорание являются последовательными (так называемыми консекутивными) реакциями. Вытекающие из этой схемы уравнения не соответствуют действительному ходу газообразования в слое. [c.402]

Японская фирма Sumitomo Metals с 1978 г. начала разрабатывать процесс газификации в расплаве железа [37]. С 1982 г. проводятся испытания пилотной установки производительностью по углю 60 т/с, по газу — 5—6 тыс. м /ч. Уголь с кислородом и паром подается в расплав железа с высокой скоростью, газификация протекает очень быстро с образованием высококалорийного газа (И МДж/мЗ), содержащего 59—65% СО, 26—33% Н2, 3—6% СО2, свободного от метана, смолистых соединений и очень слабо загрязненного серой (HaS + OS). В процессе можно использовать уголь различных типов газогенератор легко масштабируется шлак выводится непрерывно добавление извести позволяет удалять серу в виде aS [38] процесс протекает при атмосферном давлении. Авторы считают, что основные реакции углерода с кислородом и воды с СО2 протекают за счет углерода, включенного в состав железа. Степень конверсии углерода превышает 98%, термический КПД — 75—80%. Простота конструкции установки в сочетании с высокими технико-экономическими показателями процесса, а также возможностью сочетать газификацию с переработкой металлических руд и металлолома указывают на перспективность этого направления. В 1985 г. в Швеции начато строительство фирмами Японии и ФРГ пилотной установки мощностью 240 т/с по углю и 480 тыс. м /с по газу. Полагают, что по энергетическому потенциалу газ, получаемый таким методом, равноценен нефти [39]. [c.251]

Результаты замера представлены на фиг. 1. Там же для сравнения представлены данные замеров температуры при переработке сланца с верхним отбором парогазовой смеси и парокислородной догазовкой при производительности камеры по сланцу 12 т1сутки, В рассматриваемых опытах образование газа происходило за счет двух процессов газификации углерода паром и газификации углерода углекислотой, выделяющейся при разложении [c.76]

Исходя из предположения, что газификация чистого углерода протекает до конца только то реакциям (2), (3) и (б), т. е. при температуре выше 1200° в присутствии избытка углерода, можно определить теоретические условия идеального процесса газификации, при которых достигается максимальная степень превращения углерода в активные при синтезах газовые к0М П0нен-ты — СО и Нг. Реальные условия процесса газификации весьма отличаются от условий идеальной газификации, поскольку в большинстве случаев температура в процессе газификации ниже указанной. При более низких температурах, кроме реакции (2), (3) и (5), протекают также реакция (7) и реакция (9) образования метана. Коэффициент полезного действия ироцесса газификации угля (или выход) определяется отношением теплотворной способности общего количества образовавшихся СО (3020 ккал/н.адЗ) и Нг (2570 ккал1нм ) к теплотворной способности подвергшегося газификации углерода (8080 ккал/кг). Этот коэффициент в указанных условиях идеального процесса газификации был бы максимальным. Если идеальная газификация протекает как изотермический процесс, могут образоваться газы, -характеристика которых приведена в табл. 3. [c.28]

В Предыдущем разделе процессы получения синтез-газа описаны применительно к условиям так пазываех ой идеальной газификации углерода по реакциям (2), (3) и (5). В последней графе табл. 3 (стр. 29) приводятся результаты суммирования эйтальпии этих и других реакций процесса в пересчете на 100 нм (СО + Нг) соответствующего газа. При этом не учитывается протекание реакции (7) образования водяного газа и реакции (9) синтеза метана, а также не принимаются во виима-ние тепловые потери в генераторах. Поэтому указанные данные подлежат корректировке в сторону увеличения, особенно при пониженных температурах процесса газификации. [c.36]

Процесс получения паровоздушного газа основан на одновременном взаимодействии углерода топлива с кислородом воздуха и с водяным паром и теоретически отвечает процессу образования полуводяного газа. Практически вследствие неполного восстановления двуокиси углерода и наличия тепловых потерь при работе газогенератора доля участия водяного пара в процессе газификации, связанная с протеканием эндотермических реакций, значительно уменьшается. Вследствие этого теплота сгорания газа и к. п. д. процесса понижаются по сравнению с идеальным полуво-дяным газом. Так, низшая теплота сгорания газа из антрацита составляет всего 1230 вместо 1690 ккал/нм для идеального полуводяного газа к. п. д. равен 78% вместо 100% для идеального процесса. При газификации топлив с большим выходом летучих теплота сгорания газа вследствие обогаш,ения его продуктами сухой перегонки повышается до 1400—15G0 ккал/нм и более. [c.137]

Наряду с процессом газификации црбисходит тепловое разложение (перегонка) органического вещества топлива и взаимодействие водяных паров с раскаленным углеродом с образованием СОд, СО и На. В зависимости от свойств и состава топлив , подвергаемого газификации, и от характера окислительной среды (воздух, обогащенный кислородом смесь воздуха с водяным паром просто воздушное дутье) состав, а следовательно, и свойства получаемых газов могут быть весьма различными. [c.65]

С использованием воды протекают процессы образования водяного газа (С-ЬНгО- -СО-ЬНг) и конверсии метана водяным паром (СН4-ЬН20 ЗНг-ЬСО). Эти два метода приводят к образованию водорода, если конверсию окиси углерода осуществлять водяным паром (СО-ЬНгО Нг-НСОг) с последующей отмывкой от двуокиси углерода. Теория и технология процессов газификации угля и конверсии окиси углерода водяным паром изложены в многочисленных статьях и учебниках [1, 5—8], и описание этих [c.8]

С целью интенсификации процесса газификации необходимо поддерживать в газогенераторе максимально возможную температуру. Однако повышение температуры лимитируется температурой плавления золы. При чрезмерном повышении температуры зола начинает спекаться, что может привести к образованию в газогенераторе сплошных монолитов, а в результате и к поломкам газогенератора. Обычно средней оптимально температурой газификации является 1000—1100°С. Для достижения этил температур в газогенераторы вместе с воздухом (или кислородом) вводится водяной пар, реже — углекислый газ. Избыток тепла в этом случае расходуется на эндотермическую реакцию разложения водяного пара или СО.. В результате генераторный газ обогащается полезными компонентами — водородом и окисью углерода, что увеличивает теплотворную способность газа и повышает его ценность как химического сырья. Вместе с этим предот-врапд,ается возможность сплавления золы. [c.13]

Химические реакции, протекающие в процессе газификации топлива, имея окислительно-восстановительный характер, преобразуют органическую массу топлива главным образом в оксид и диoк и углерода, молекулярный водород и его оксид, а при пoвышeннo давлении и с образованием газообразных углеводородов — метана его гомологов. Взаимодействие углерода с кислородом происходит по следующим итоговым экзотермическим реакциям [c.122]

В качестве промоторов в смешанные катализаторы ввгдчт окислы щелочных металлов (калия и натрия). Для повышения стабильности катализатора в глиноземный носитель вводят 0,5—10 мас.%. окиси титана, что позволяет снизить содержание сажи в газе при конверсии высших углеводородов в 1,5—2 раза, увеличить степень конверсии бензина. Повышению активности катализатора способствует введение в него небольшого количества (1,3%) окиси марганца. На основе имеющихся данных нельзя сделать определенные выводы о сущности положительного влияния промоторов катализаторов. Невозможно с полной определенностью ответить на вопрос, являются ли применяемые промоторы модификаторами или промоторами. Нет пока возможности установить, ускоряют они собственно реакцию конверсии углеводородов или только газификацию образовавшегося в процессе углерода или лишь предотвращают образование последнего. [c.19]

Еще меньше ясности имеется в отношении механизма паровой конверсии высших углеводородов. Установлено лишь, что в процессе паровой конверсии гомологов метана происходит преобразование их в метан, т. е. протекает процесс частичной конверсии. Цредпола-гается [44], что углеводород на поверхности катализатора диссоциирует с образованием радикалов СН , которые реагируют с водяным паром и водородом. В результате взаимодействия радикалов с молекулами воды, адсорбированными на поверхности катализатора,, образуются окись углерода и водород, а с водородом — метан и углерод. Последний реагирует с водяным паром с образованием СО и На-Таким образом, рассмотренный механизм конверсии включает крекинг углеводородов, гидрирование продуктов крекинга й газификацию, а образование углерода является неизбежной промежуточной - тадией конверсии. [c.87]

Полученный газ на 90—95% (в пересчете на сухой газ) состоит из окиси углерода и водорода. В пед1 содержатся также двуокись углерода, метан, азот, сероводород, сероокись углерода и органические сернистые соединения серы, а также остается непрореагировавший водяной пар. Необходимая глубина превращения без применения катализатора достигается за счет проведения процесса при высокой температуре. Процесс ведется в автотермичных условиях тепло получается за счет экзотермических реакций газификации с образованием окиси и двуокиси углерода. [c.100]

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 нефтяных остатков представляет собой процесс неполного горения углеводородов, протекающий в основной с образованием окиси углерода, водорода и примесей двуокиси углерода, метана, сернистых соединений. Он солрововдается выделением нежелательного продукта - свободного углерода (сажи). Этот процесс нашел широкое применение во всех странах, так в настоящее время работает более 200 промышленных установок по получению водорода и скнтез-газа, построенных по лицензиям фирм "Тексако" и "аелл". [c.114]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология