第二章煤气化原理

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煤气化技术的基本原理

煤气化技术的基本原理

煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气(Syngas)的技术,合成气是由氢气(H2)、一氧化碳(CO)和少量的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)组成的气体混合物。

煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气(或水蒸气)反应转化为可燃气体。

1.干煤气化:干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下,将煤转化为合成气。

在干煤气化过程中,煤被分解成固体炭和气体产物。

首先,煤被加热至高温,煤中的有机物质开始分解。

然后,产生的气体与煤中残留的炭反应,生成合成气。

2.水煤气化:水煤气化是指在存在水蒸气的条件下,将煤转化为合成气。

在水煤气化过程中,水蒸气与煤反应,生成氢气和一氧化碳。

水煤气化通常在高温和高压下进行,以提高反应效率和产气质量。

3.煤热解:煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热,使其发生裂解反应,产生可燃气体。

煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。

在煤热解过程中,煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。

液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。

1.碳气化反应:C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气。

这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应:C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应,生成甲烷。

这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。

3.热解反应:C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应,生成固体炭。

煤气化技术的应用广泛,可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。

合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。

煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。

然而,煤气化技术也面临一些挑战,如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。

因此,在推广和应用煤气化技术时,需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。

煤炭气化的原理

煤炭气化的原理

煤炭气化的原理
煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。

它是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂,在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。

气化时所得的可燃气体成为煤气,对于做化工原料用的煤气一般称为合成气(合成气除了以煤炭为原料外,还可以采用天然气、重质石油组分等为原料),进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。

煤炭气化包含一系列物理、化学变化。

一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。

干燥属于物理变化,随着温度的升高,煤中的水分受热蒸发。

其他属于化学变化,燃烧也可以认为是气化的一部分。

煤在气化炉中干燥以后,随着温度的进一步升高,煤分子发生热分解反应,生成大量挥发性物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等),同时煤粘结成半焦。

煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物,即粗煤气。

气化反应包括很多的化学反应,主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应,其中碳与氧的反应又称燃烧反应,提供气化过程的热量。

主要反应: 1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol
2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol
3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol
4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2+394KJ/mol
5、甲烷化反应 CO+2H2=CH4+74KJ/mol
6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol。

煤炭气化工艺学-第二章-煤炭气化原理

煤炭气化工艺学-第二章-煤炭气化原理

(一)气化反应的化学平衡
在煤炭气化过程中,有相当多的反应是可逆过程。特别是在 煤的二次气化中,几乎均为可逆反应。在一定条件下,当正 反应速度与逆反应速度相等时,化学反应达到化学平衡。
化学平衡时
1、温度对化学平衡的影响
当化学平衡时,化学平衡常数为
从上式可以看出,若△H为负值时,为放热反 应,温度升高,b值减小,对于这类反应,一般来
其生产煤气具有安全性好、投资少、见 效快、污染少、效益高等显著优点,深受 世界各国的重视,被誉为第二代采煤方法 。
建地下气化炉的两种技术途径
巷道式建 地下气化
炉技术
钻井式建 地下气化
炉技术
在正开采或废弃的煤矿井中可启建地下气化炉,由人工 掘进的方式在煤层中建立起气化巷道,并在进气孔底部 巷道壁筑起一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),便可将 密闭墙前面的煤炭点燃。单套炉由气化通道进气孔、辅 助孔和出气孔组成,气化通道于同一煤层内连通各孔。 但该技术人工竖井深度受限,因受煤层的地应力和煤层 温度制约。
成中间配合物。 ④中间配合物的分解或与气相中到达固体(碳)表面
的气体分子发生反应。 ⑤反应物从固体(碳)表面解吸并扩散到气流主体
气化反应速度除了与第③、④步的化学反应速度有 关外,还取决于第①、②、⑤步的物理扩散过程。 煤炭气化时,包括了碳的氧化、二氧化碳还原、水 蒸气分解三个主要气一固相过程.
分析- 1.碳在气化过程中的氧化
地下气化的概况
煤炭地下气化开采能有效地利用矿物能源资源,毕 竟国内井工可采煤炭含量仅占煤炭资源储量的 11.43%,地下气化开采就是有效利用资源的途径。
目前山东、山西、内蒙古、贵州、河南、四川、辽 宁等地区都在引入煤炭地下气化技术,使“报废”的 煤炭资源得到充分利用。

第二章 煤气化原理

第二章  煤气化原理

一、煤种对气化影响
煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作 用转变而成的。这个转变过程叫做植物的成煤过程。煤 的形成需二亿年,可用煤化度来表示煤的化学成熟程度。
煤气化生产技术
二、气化用煤分类
第一类,气化时不黏结也不产生焦油,代表性原料有无 烟煤、焦炭、半焦、贫煤; 第二类,气化时黏结并产生焦油,代表性原料有弱黏结
碳的燃烧热为34069.6kJ/kg
煤气化生产技术
三、煤气平衡组成的计算
2.以水蒸气为气化剂 (1)碳与水蒸气反应的化学平衡
反应生成的CO、CO2和H2能继续与碳或水蒸气反应
煤气化生产技术
三、煤气平衡组成的计算
上述反应中有吸热反应,也有放热反应。反应(2-2)、 (2-4)、(2-5)、(2-9)的平衡常数分别表示为:
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
煤气化主要包括以下四个过程: 1.煤的干燥 2.煤的干馏 3.煤的热解
4.氧化和还原反应
煤气化生产技术
第一节 煤气化方法
1
气化技术
2
地面气化技术的分类
煤气化生产技术
一、气化技术
1.地面气化 将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得、煤气 的方法称地面气化。 2.地下气化
三、煤气平衡组成的计算
根据方程(a)、(b)解得CO、H2的组成分别为:
又已知
由式(2-34)可得
煤气化生产技术
第三节 煤的性质对气化的影响
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
煤气化生产技术
煤种对气化影响 气化用煤分类 不同煤种对气化的影响 水分含量对气化的影响 灰分含量对气化的影响 挥发分对气化的影响 硫分对气化的影响 粒度对气化的影响 燃料的灰熔点和成渣性对气化的影响 煤其他性质对气化的影响

煤气化的基本原理

煤气化的基本原理

煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应,将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解,生成煤气作为资源的一种技术。

煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源,一次性获取煤气(CO+H2)的技术。

此外,煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。

2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物(C)和氧气(O2)加入煤气炉中,将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。

这种反应可以生成氢气和二氧化碳,并释放大量的热量。

C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃,当反应温度达到了
1500~1700℃时,大量的氢气和二氧化碳就会生成,就会产生大量的热量,使煤气化反应更加有效率。

3应用
煤气化的应用范围广泛,开发了许多应用方案,被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。

例如,它被广泛应用于汽车行业,生产汽油类燃料;用于工业烧窑中,分解成气体,生产低温灰光火;用于电厂,生产热水用于温度控制;在医院用于消毒,清洗等等。

4发展
煤气化技术作为一种可再生资源,具有资源可持续利用的特点,可有效降低利用化石能源的负担,以及降低对环境的污染。

煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境,促进人类可持续发展。

由于这些特性,煤气化技术的发展受到越来越重视,大量的科研如今正在付诸实施,有朝一日,它将发挥出更大的行业影响力。

煤气化的基本原理

煤气化的基本原理

④煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天 煤 然气原理
代 用 天 然 气 煤气(CH4 H2,等) 800~1000℃ 1~10MP (加氢气化) 残 焦 H2, CO, CO2, 等 H2 气体加工处理
CO2等
H2
O2 H2O(气)
800~1800℃ 0.1~4MP 水蒸汽气化 灰
图5--5 煤的水蒸气气化和加氢气化相 结合制造代用天然气原理
水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
副水煤气反应:C+2H2O→CO2+2H2 -Q
气化反应:C+CO2→2CO -Q
甲烷化反应:C+2H2→CH4 +Q CO+3H2 →CH4+H2O +Q
煤中的少量元素氮和硫在气化过程中产生了含氮的和含硫的产物, 主要的硫化物是H2S、COS、CS2等,主要的含氮化合物是NH3, HCN、NO等。表6-2-02是这些化合物的生成反应。 表6-2-02 煤气化时发生的硫(S)和氮(N)的基本反应 元素反应 S : S+O2=SO2 SO2+3H2= H2S+2H2O SO2+2CO=S+2CO2 2H2S+SO2 =3S+2H2O C+2S=CS2 CO+S=COS N : N2+3H2=2NH3 N2+H2O+2CO=2HCN+1.5O2 N2+xO2=2NOx
空气或O H2O(气)
800~1800℃ 0.1~4MP
煤气(H2,CO,CO2,CH4等)
Ⅰ:气化剂:空气或02; H2O(气) Ⅱ:主要反应: C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2 -Q

煤的气化原理

煤的气化原理

煤的气化原理
煤的气化是指通过一系列化学反应将煤转化为气体燃料的过程。

煤气化的主要原理是在缺氧或限氧条件下,将煤与水蒸气或空气中的氧气反应,生成一氧化碳(CO)和氢气(H2)等可燃
气体。

煤气化过程中主要包括干馏、热解、气化和水煤气反应四个阶段。

干馏是将煤在600-900℃的高温下加热,使其迅速分解产生液
体烃类和气体。

煤中的固体组分分解成焦炭、挥发性物质(如煤油、煤气)和灰分。

热解是在干馏的基础上进一步加热,使煤中的高分子聚合物分解为低分子量物质。

这个阶段主要产生的产物有焦油、焦碳和挥发性物质(如煤气)。

气化是在高温(800-1400℃)和高压(1-50兆帕)条件下,将煤与水蒸气或空气中的氧气进行反应。

气化的主要产物是一氧化碳和氢气,同时也会生成一些氮气、二氧化碳、甲烷等其他气体。

水煤气反应是指将气化产生的一氧化碳和水蒸气继续反应,生成更高能值的合成气体。

水煤气反应主要是由水蒸气和一氧化碳在催化剂的作用下进行,产物主要是氢气和二氧化碳。

通过煤的气化,可以将固体煤转化为可燃气体,这些气体可以
用于供能、发电、化工等领域。

此外,煤气化还可以生产一些有机化学品,如合成油、合成醇等,具有重要的经济价值。

煤气化原理

煤气化原理

煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程,通过控制煤的热解和氧化反应,生成一种富含一氧化碳和氢气的气体混合物。

煤气化技术已经被广泛应用于工业生产和能源生产领域,具有重要的经济和环境意义。

煤气化的原理主要包括煤的热解和气化两个步骤。

首先是煤的热解,煤在高温下失去水分和挥发分,生成焦炭和挥发性气体。

煤的热解是一个放热反应,需要提供足够的热量来维持反应的进行。

其次是煤的气化,焦炭在一定温度下与气化剂(通常是水蒸气、二氧化碳或空气)反应,生成一氧化碳和氢气。

气化反应是一个吸热反应,需要从外部提供热量来维持反应的进行。

煤气化反应的化学方程式可以表示为,C + H2O → CO + H2。

在实际的煤气化过程中,需要控制反应的温度、压力、气化剂的比例等参数,以获得理想的气体产物。

此外,煤的种类、粒度和含硫量等因素也会影响气化反应的进行。

为了提高煤气化的效率和产物气体的质量,通常会采用一些辅助措施,如添加催化剂、循环气化剂、提高反应温度等。

煤气化技术的应用可以将煤这种固体燃料转化为易于储存、输送和利用的气体燃料,为工业生产和能源供应提供了新的选择。

与传统的燃煤方式相比,煤气化可以减少大气污染物的排放,降低温室气体的排放,具有更好的环保效果。

同时,煤气化还可以提高煤的利用率,促进资源的综合利用。

总的来说,煤气化是一种重要的化学过程,通过控制煤的热解和气化反应,将固体煤转化为可燃气体,具有广泛的应用前景和重要的经济意义。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,煤气化技术将在未来得到更广泛的应用和发展。

煤如何制成气体的原理

煤如何制成气体的原理

煤如何制成气体的原理
煤的气化是将煤在高温和适量氧气或蒸汽的作用下转化为气体的过程。

煤气化的原理可以简单概括为以下几个步骤:
1. 干燥和热解:煤在高温下被分解,产生挥发分。

在干燥过程中,煤中的水分被蒸发掉;在热解过程中,煤中的有机物质被分解为挥发分和焦炭。

2. 气化反应:煤中的挥发分在高温和适量氧气或蒸汽的作用下发生气化反应,生成氢气(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等气体。

气化反应的主要反应类型有水气变换反应(CO+H2O ↔CO2+H2)、碳气化反应(C+H2O ↔CO+H2)等。

3. 温度控制:气化过程的温度是非常关键的,不同温度下反应会产生不同的气体组成。

一般来说,较低温度时更容易生成较多的甲烷(CH4),较高温度时更容易生成一氧化碳和氢气。

4. 催化剂:在一些气化过程中,催化剂的使用可以促进反应的进行。

催化剂可以提高气化反应的速率和选择性,同时降低反应的温度和能量消耗。

通过煤气化过程,煤可以转化为可再生能源气体,如合成气、天然气等。

这些气体可以用于发电、供热、制造化学品等多种应用。

同时,煤气化过程也可以捕集
和处理煤的二氧化碳排放,降低温室气体排放量,减少对环境的影响。

第二节煤炭气化原理

第二节煤炭气化原理

第二节煤炭气化原理煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程,主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。

也可以说,煤炭气化过程是将煤中无用固体脱除,转化为可作为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。

一、气化过程主要化学反应使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气,主要反应都相同。

煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。

即非均相的气-固相反应和均相气-气相反应。

生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。

由于煤结构很复杂,其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素,在讨论基本化学反应时,一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应前发生的煤的干馏或热解,即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加,碳与气化剂之间发生一次反应,反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。

主要反应如下。

一次反应:= 394.1 kJ/mol= -135.0 kJ/mol=110.4 kJ/mol (2-4)=96.6 kJ/mol (2-5)=84.3 kJ/mol (2-6)= 245.3 kJ/mol (2-7) 二次反应:= -173.3 kJ/mol= 566.6 kJ/mol (2-8)= 38.4 kJ/mol (2-9)= 219.3 kJ/mol (2-10)= 185.6 kJ/mol (2-11)= 12.2 kJ/mol (2-12) 根据以下反应产物,煤炭气化过程可用下式表示:在气化过程中,如果温度、压力不同,则煤气产物中碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。

在气化时,氧与燃料巾的碳在煤的表面形成中间碳氧配合物,然后在不同条件下发生热解,生成和。

即:因为煤中有杂质硫存在,气化过程中还可能同时发生以下反应:在以上反应生成物中生成许多硫及硫的化合物,它们的存在可能造成对设备的腐蚀和对环境的污染。

在第六章中,还要详细介绍硫及其化合物对煤气的危害及净化方法。

煤气化原理

煤气化原理

煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程,它使其能够更方便地进行输送、储存和利用。

该过程通过在高温和缺氧的环境中将煤进行分解,生成一种称为合成气或煤气的可燃气体。

煤气主要由一氧化碳(CO)、氢气(H2)、氮气(N2)、甲烷(CH4)和少量其他气体组成。

煤气化的原理基于煤的化学成分和煤中含有的有机物的特性。

在煤气化过程中,煤被加热到高温(通常在800℃至1500℃之间),并在缺氧或低氧的条件下进行。

这种条件下,煤中的有机物被热解,产生可燃气体。

煤气化过程可以分为三个主要步骤:干馏、热解和气化。

首先,煤在高温下进行干馏,产生焦炭和挥发性有机物。

焦炭是一种固体残留物,而挥发性有机物主要是一些气体和液体。

然后,在热解阶段,挥发性有机物被进一步加热和分解。

在这个过程中,水蒸气和一氧化碳通过与煤中的碳反应,形成合成气。

合成气主要由一氧化碳和氢气组成,比例取决于煤的种类和气化条件。

最后,通过气化反应,合成气被进一步处理,以去除杂质,最终得到一种高质量的煤气。

这种煤气可以用作燃料,直接供应给工业、电力和交通等领域,也可以作为化学品的原料,用于生产合成油、石油化学品等。

总的来说,煤气化是一种将煤转化为可燃气体的过程,通过加
热和分解煤中的有机物,产生合成气。

这种煤气可以用作燃料或化学品的原料,具有重要的能源利用和环境保护的意义。

第二节煤炭气化原理

第二节煤炭气化原理

第二节煤炭气化原理煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程,主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。

也可以说,煤炭气化过程是将煤中无用固体脱除,转化为可作为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。

一、气化过程主要化学反应使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气,主要反应都相同。

煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。

即非均相的气-固相反应和均相气-气相反应。

生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。

由于煤结构很复杂,其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素,在讨论基本化学反应时,一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应前发生的煤的干馏或热解,即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加,碳与气化剂之间发生一次反应,反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。

主要反应如下。

一次反应:22C+O CO → H ∆= 394.1 kJ/mol 22C+H O CO+H → H ∆= -135.0 kJ/mol21C+O CO 2→ H ∆=110.4 kJ/mol (2-4) 222C+2H O CO +2H → H ∆=96.6 kJ/mol (2-5)24C+2H CH H ∆=84.3 kJ/mol (2-6)2221H +O H O 2H ∆= 245.3 kJ/mol (2-7) 二次反应:2C+CO 2CO H ∆= -173.3 kJ/mol 222CO+O 2COH ∆= 566.6 kJ/mol (2-8)222C O +H O H C O+H ∆= 38.4 kJ/mol (2-9) 242CO+3H CH H O + H ∆= 219.3 kJ/mol (2-10) 243C+2H O CH 2CO →+ H ∆= 185.6 kJ/mol (2-11) 2422C+2H O CH CO →+ H ∆= 12.2 kJ/mol (2-12)根据以下反应产物,煤炭气化过程可用下式表示:O H H CO CO CH C 2224+++++−−−−−→−高温、加压、气化剂煤在气化过程中,如果温度、压力不同,则煤气产物中碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。

煤制气

煤制气

第二章煤制气一、煤气生产过程:1.煤制气的气化原理:(1)概述:煤气:可燃气体、煤或重油等液体燃料经干馏或气化而得到的气体产物是一种热燃料气。

煤气主要成分:H2、CO、CH4等。

煤气:焦炉煤气(H2、CO、CH4)煤在焦炉中干馏产生煤气。

爆炸极限:5~36%发生炉煤气(CO、N2)空气和少量水蒸气跟煤或焦炭在煤气发生炉内反应。

爆炸极限:20 ~74%水煤气(H2、CO)水蒸气和炽热的无烟煤或焦炭作用产生。

爆炸极限:6 ~72%(2)气化机理:煤气是在特定的装置发生炉内,控制气化条件,块煤或焦炭在空气(氧气)和蒸汽混合组成的气化剂下发生一系列复杂物理化学变化产生。

注:爆炸极限:H2 4~74.2%;CO12.5~74.2;CH45~15.4%干馏:隔绝空气加热分解。

2.化学反应:氧化燃烧:还原反应:蒸汽转化:甲烷化:仅部分为气相均相反应,大多数为气固相反应。

反应进行程度影响因素:发生炉的操作条件。

即:气体温度、压力、气化剂组成和流速,气化剂与燃料接触时间,燃料反应性、表面性质。

3.生产方式:发生炉在生产过程中,气化剂从炉底进入炉内煤层,气化生成的粗煤气从顶部输出。

(1)灰渣层:厚度约为100~200mm,气化剂在灰渣层中不发生化学反应,只与灰渣进行热交换,气化剂吸收热量升温预热,灰渣释放热量被冷却,同时对炉箅起保护作用。

(2)氧化层:既有O2存在的燃料层,煤中固定碳与气化剂中的氧气发生强烈氧化反应,放出大量的热,使炉内保持足够的温度。

(3)还原层:从氧化层中来的高温CO2和水蒸气与炙热的碳发生还原反应,吸收热量,生成CO和H2。

(4)干馏层:煤炭受热干馏,释放挥发分,得到CH4、焦油蒸汽等气态烃类物质及其他气体成分。

(5)干燥层:入炉煤炭在该层内脱除水分。

4.工艺流程:热煤气燃烧系统由煤气发生炉、除尘器、隔离水封、热煤气管道、燃烧器(用户)等组成,其关键设备是煤气发生炉。

二、煤制气生产危险分析及安全技术(1)煤的主要危险:自燃、煤尘爆炸温度升高,接近临界温度(70℃左右),进一步引起自燃。

煤炭气化原理

煤炭气化原理

煤炭气化原理
煤炭气化是一种将煤炭转化为可燃气体的过程,通过控制煤炭与氧气的反应,产生一氧化碳和氢气等气体产品。

其基本原理是将煤炭在高温和高压下与氧气或蒸汽进行反应,使煤炭中的有机物质断裂,生成可燃气体和其他副产品。

煤炭气化的过程主要分为三个步骤:干燥与预热、燃烧与还原、生成气体。

在干燥与预热阶段,煤炭被加热至高温下,其中的水分和挥发分会被蒸发和驱除出来。

这个过程有助于提高气化效率以及减少气化过程中产生的副产物。

接下来是燃烧与还原阶段。

在这个阶段,煤炭中的碳和水蒸气反应生成一氧化碳和二氧化碳,同时也会释放出一部分热能。

这个即是煤炭气化中产生一氧化碳的步骤。

在生成气体阶段,燃烧与还原所产生的一氧化碳会进一步与煤炭中的碳反应生成更多的一氧化碳和二氧化碳。

这个过程还会生成一定数量的氢气。

通过控制气化过程的温度和压力,可以控制生成气体的气体成分。

总而言之,煤炭气化通过高温和高压环境下,使煤炭中的有机物质发生断裂,生成一氧化碳和氢气等可燃气体。

这个技术可以有效利用煤炭资源,产生清洁燃料,同时也产生其他有用的副产品。

煤气化的原理

煤气化的原理

煤气化的原理煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术。

在煤气化过程中,煤经过加热和干燥后与氧气发生反应,生成气体、水和一些固体残留物。

本文将详细介绍煤气化的原理,包括煤的加热和干燥、煤的气化反应、气体的净化和输送以及余热回收和利用等方面。

1.煤的加热和干燥在煤气化过程中,首先需要对煤进行加热和干燥。

加热的目的是提高煤的化学反应性,而干燥则是为了去除煤中的水分,以便在气化反应中更好地控制反应过程。

煤的加热和干燥通常在加热炉中进行,影响因素包括加热温度、加热时间以及煤的种类。

2.煤的气化反应煤的气化反应是在一定温度和压力下,煤与氧气发生化学反应的过程。

这个过程主要分为两个阶段:氧化和还原。

在氧化阶段,煤与氧气反应生成二氧化碳和水;在还原阶段,二氧化碳与水反应生成一氧化碳和水蒸气。

煤气化反应的产物除了气体、水和一些固体残留物外,还包括少量的硫化氢、氮气和其他杂质。

煤气化反应的优点在于能够将固态的煤转化为气态的燃料,提高了燃料的利用率和清洁性。

然而,这个过程中也存在一些缺点,如反应器的腐蚀、飞灰沉积等问题需要解决。

3.气体的净化和输送从煤气化装置中出来的气体通常含有大量的杂质和水蒸气,需要进行净化和输送处理。

净化的目的是去除气体中的杂质,提高气体质量;而输送则是将净化的气体输送到下游用户端。

气体的净化通常采用物理或化学方法。

常用的物理方法包括压缩、冷却和吸附等,而化学方法则主要是通过化学反应来去除杂质。

在净化过程中,还需要考虑到气体的输送效率,尽量减少输送过程中的能量损失。

4.余热回收和利用在煤气化过程中,有大量的热量产生。

将这些余热进行回收和利用可以提高整个煤气化过程的效率。

余热回收通常采用热交换器来进行,将余热转化为其他形式的能源,如电能或热能,然后进行利用。

通过余热回收和利用,不仅能够减少能源的浪费,还能降低整个煤气化过程的能耗,进一步提高煤的能源转化效率。

5.总结煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术,其在能源利用和环境保护方面具有重要意义。

第二章 煤炭气化物理化学基础详解

第二章  煤炭气化物理化学基础详解

1 RT K x K p n Kc P P 思考:若反应前后没有体积变化则三者关系怎样?
三、化学平衡
第 二 就可以确定气化反应平衡组成,也可以计算气化过程最大产 章 率和固体燃料平衡转化率。
由于煤气化过程的反应复杂,系统中存在二次反应(一 平衡常数在温度一定时是个常数。当求得平衡常数后,

aA bB cC dD
式中 1
分别表示正、逆反应速度常数,当反应到达平衡时 k、 k2
C c D d k1 Kc a b A B k2
式中 K—以平衡浓度表示的平衡常数。 c
三、化学平衡

第 二 章 气 化 基 础
在气体反应的场合,因为气体的分压与其浓度成比例,因此,若设 PA、PB、P 分别为各组分的分压,则可得以分压表示的平衡常数计算式。 C、P D
三、化学平衡
第 二 章 气 化 基 础
K CO K CO2
PCO PH 2 PH 2O
CO2 12
P
PH 2
PH 2O
碳和水蒸气反应的平衡常数和温度的关系
三、化学平衡
第 二 章 气 化 基 础
反应 C 2H 2 CH 4 的 lg K p 与温度的关系 温度和压力对甲烷 平衡含量的影响
c d pC pD KP a b p A pB

若平衡常数以气体摩尔分数表示,则
c d xC xD Kx a b x A xB
若气体服从理想气体状态方程式,则可导出
之间的关系为 Kc、K p、K x
n
K p K c ( RT )c d a b K c RT
n


pCO pCO2 pH 2 pH 2O pCH 4 p N 2 p
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二、地面气化技术的分类 在气化过程中,煤由气化炉顶部加入,气化剂由气化炉底部
加入,煤料与气化剂逆流接触,相对于气体的上升速度而言
,煤料下降速度很慢,甚至可视为固定不动,因此称之为固
3.按气化炉型分它类其定是悬床以浮气粒分化度下散;为移在而0动垂-实1的直0际m,上上m比升,的较的煤小准气料颗确流在粒的中气煤称,化为其煤过气为粒程化移在中原动沸是料床腾以,气状很在化态慢气。进的化行速炉气度内化向使
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
第二章 煤气化原理
1 煤气化方法 2 煤气化原理 3 煤的性质对气化的影响
2
第二章 煤气化原理
煤的气化过程是一热化学过程,是煤或煤焦与气化剂( 空气、氧气、水蒸气、氢等)在高温下发生化学反应将 煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程。该过程是在高温 、高压下进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程。
气化与干馏的区别
➢干馏是煤在隔绝空气的条件下,在一定的温度范围
内发生热解,生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气的 过程。 ➢而气化不仅是高温热解过程,同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。 ➢从转化的角度看,干馏是将煤本身不到10%的碳转 化为可燃气体混合物,而气化则可将碳完全转化。
煤化工发展始于18世纪后半叶,用 二 德 化 合 9成 1共 5739煤 干 市 炉 煤国 碳 成 果 建次043南k6年生 馏 街 煤 气得 与 法 创 立世年t二 业 减 煤 到 成 广 重非。德现展合景醇且醇机替8需产 方 道 气 作界到 氢 生 建 了投2次 因 慢 气 泛 新气0国0南在体煤料在,成。制也从化代0求1公 究 以 的 们 料 年 由 生 这 的 ▪民 法 照 来 为大迅 通 产 了9产世 石 了 制 用 引主世~9个鲁非1燃炭的,以甲其汽是近工燃预司 , 便 采 羰 中 煤 产 突条 是7用 , 城明 炼战速 过 液 第。1要界 油 步 甲 途 起纪95开料资新合尔随生醇中油多年原料0计2开 重 在 用 基 试 炭 醋 破件 煤年煤 生 市; 铁0时发 费 体 一17作大 、 伐 醇 , 人7发的源途着产、二、种供料应0达成9化年0下 制始 点 工 醋 合 成 气 酸 。,气 产 煤,1万期展 燃 个-3战 天 , 技 使 们为年煤严,径气含二甲低化需、用5托8南油5学, 化了 是 业 酸 功 化 、成美吨0; 的 气14,。 料~F后 然 进 术 煤 重城代炭重开,化 氧 甲 醚 碳 工 情 精 , 0非(80厂公1-/ 0F合开化甲。制醋减学制国在 干年7T煤获1间 性 始 19,气人,炭视市成万生燃醚不烯产况细预当l59,9司4s年合成发生酯到合酐少品取E欧馏由年接,寻3c炭得3产料,仅烃品来化计吨5煤的低由气。煤功局9ha,总2应年成醋适产与成开副的2醋液基找年洲煤焦使技为有是的的看工需/se气成年注气炭迅迷于化开0t到r产用期油a化于煤首酐用时一气始世产一酐术主广从重重,原求年当气炭用意化功采T等气速时甲工发m2量此间历本基先厂r的的阔合要要除料量0。物个的的能氧,大纪,到时用制增a工,用o化发期醇业,由2n达史国合购研德p进煤的成中原作外将0,生非实催达化羰型8依并用于发热业一1(年工展,的又直合s0依悠有成买c一炭市气间料基,达究国赖验化到碳基化成常年于煤城生水ht在氧甲久丰液了斯步气场经体。本作)进室剂需为合生。重代1醇,富体德9发化前甲甲有为·曼口而研,要原成产他要末7早的燃国7液),,
有气化工艺共同的基本反应之一。
1.煤的干燥
2.煤的干馏
3.煤的热解
4.氧化和还原反应
第一节 煤气化方法
1 气化技术
2 地面气化技术的分类
一、气化技术
1.地面气化(目前常用的) 将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得、煤气 的方法称地面气化。 2.地下气化 煤炭地下气化是将未开采的煤炭有控制地燃烧,通过对 煤的热化学作用生产煤气的一种气化方法。
一、气化过程主要化学反应
根据以上反应产物,煤气化过程可用下式表示:
在气化过程中,如果温度、压力不同,则煤气产物中 碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。在 气化时,氧与燃料中的碳在煤的表面形成中间碳氧络合 物CXOY,然后在不同条件下发生热解,生成CO和CO2。即 :
煤中的少量元素氮和硫在气化过程中产生了含氮的和含硫的产物, 主要的硫化物是H2S、COS、CS2等,主要的含氮化合物是NH3, HCN、NO等。
煤 加热
+o2完全氧化 燃烧
密闭 干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
干燥过程也是煤炭脱水过程,它是一个物理过程,原料煤加入气
第二章 煤气化原理 化炉后,由于煤与热气流或炽热的半焦之间发生热交换,使煤中 的水分蒸发变成蒸汽进入气相。
干馏是脱除挥发分过程,当干燥煤的温度进一步提高,挥发物
煤气化主要包括从以煤中下逸四出个。脱过除程挥:发分一般也称作煤的热分解反应,它是所
常用的气化剂有:空气、富氧空气、 氧和水蒸气。
煤气:固体燃料气化后得到的可燃 性气 Nhomakorabea。进行气化反应的设备称煤气发生炉。
一、气化过程主要化学反应
煤炭气化过程的反应可分成两种类型。 1)非均相气体-固体反应,气相可以是最初的气化剂,
也可能是气化过程的产物,固相是指煤中的碳。虽然煤具 有很复杂的分子结构,和碳原子相连接着的还有氢、氧等 其它元素,但因为气化反应往往发生在煤裂解之后,故只 考虑煤中主要元素碳是合理的。 2)均相的气相反应,反应物可能是气化剂,也可能是反应 产物。
12
一、气化技术
煤炭地下气化原理与地面气化相同,是煤与气化剂发生 热化学作用转化为煤气的过程。
二、地面气化技术的分类
1.按给热方式分类 (1)自热式(内热式)气化
煤气化过程不须外界供
热,而是利用煤与氧气
反应放出的热量来达到
反应所需温度,即燃烧
一部分气化所用燃料,
将热量积累到燃料层中
,再与水蒸气发生化学
一、气化过程的主要化学反应
C+O2→CO2
-394.1kJ/mol


次 反
C+H2O≒CO+H2 +135.0kJ/mol C+1/2O2→CO -110.4kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2 +96.6kJ/mol
化应
C+2H2≒CH4
-84.3kJ/mol
主 反 应
H2+1/2O2→H2O -
煤气化时发生的硫(S)和氮(N)的基本反应
元素反应 S: S+O2=SO2 SO2+3H2= H2S+2H2O SO2+2CO=S+2CO2 2H2S+SO2 =3S+2H2O C+2S=CS2 CO+S=COS
N: N2+3H2=2NH3 N2+H2O+2CO=2HCN+1.5O2 N2+xO2=2NOx
煤气化原理
一、基本化学反应
氧化反应: C+O2→CO2 +Q
2C+O2→2CO +Q
H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q 水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
水煤气主 要成分为 CO和H2
副水煤气反应:C+2H2O→CO2+2H2 -Q
气化反应:C+CO2→2CO -Q
混合煤气 12-15 25-30 5-9
52-56 1.5-3 0.1-0.3
水煤气 47-52 35-40 5-7
2-6 0.3-0.6 0.1-0.2 0.2
半水煤气 37-39 28-30 6-12 20-23 0.3-0.5 0.2
0.2
空气煤气的热值最低,主要作为化学工业原料、煤发动机燃料 混合煤气一般作为燃料。 水煤气用作化工原料 半水煤气作为合成氨的原料气
O2、H2O、H2、根据产热 方式和煤气用途选择性供 入( H2 很少用) 气化炉、气化剂、供给热量。三者缺一不可。
气化产品: CO、 H2 、CH4
煤气是气化剂与煤在一定条件下反应得到的混合气体,即 气化剂将煤中的碳转化成为可燃性气体。煤气的有效成分为 一氧化碳、氢气和甲烷。
煤气组成随气化剂所用的煤或煤焦的性质、气化剂的种类、 气化过程条件以及煤气炉的结构不同而有差异。因此,在生 产工业煤气时, 必须根据煤气用途来选择气化剂和气化过程 操作条件,才能满足生产的需要。
空气
反应制取煤气
二、地面气化技术的分类
反应式为:
自热式气化是目前各种工业气化炉常用的供热方式, 气化过程可采用间歇蓄热气化,也可连续自热汽化
二、地面气化技术的分类
(2)外热式气化
利用外部给气化炉提供 热量的过程。外热可以 是电加热或核反应热加 热外部炉壁来加热燃料 ,炉壁需用耐火度高且 导热性好的材料,同时 也可用过热水蒸汽加热 。外热式多用于流化床 气化或气流床气化。
如果希望使气体产物中的化学 能更大的话,从逻辑上讲就是继 续减少供氧量。但实际上得有个 限度,因为随着供氧量的减少, 更多的煤将不能转化为气体而成 为未反应碳,气化效率将大打折 扣。所以控制供氧量至关重要。
如果此时减少氧气量,那么煤 将不能发生完全氧化反应,释放 的热量也会减少,煤中剩余的潜 在的化学能就会转移到生成的气 体 产 物 中 , 如 H2 、 CO 、 CH4 等 。
70年代
F—T合成技术在南非的使用权,在20

世纪50年代初,成立了SASOL公司,
1955年建立了SASOL -I 厂,1980年和
1982年叉相继建成了SASOL-Ⅱ厂和
现在
SASOL-Ⅲ厂。
基本概念
煤气化:用气化剂对煤或焦炭等固 体燃料进行热加工,使其转变成可 燃性气体的过程,简称造气。
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