煤气化生产技术第二版课件 教学课件 作者 许祥静 主编 张克峰 副主编第二章 煤气化原理.pptx

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1、第二章煤气化原理煤气化生产技术煤气化原理2煤的性质对气化的影响3煤气化方法1第二章煤气化原理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。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．氧化和还原反应第一节煤气化方法12气化技术地面气化技术的分类一、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.地下气化煤炭地下气化是将未开采的煤炭

2、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）气化二、地面气化技术的分类反应式为：二、地面气化技术的分类（2）外热式气化二、地面气化技术的分类2.按气化介质分类（1）由氧气、水蒸气作气化剂①空气煤气。②混合煤气。③水煤气。④半水煤气（2）加氢气化二、地面气化技术的分类3.按气化炉型分类（1）移动床气化（2）沸腾床气化（3）气流床气化（4）熔融床气化二、地面气化技术的分类2．标杆又称花杆，多用木料或铝合金制成，

3、直经约3cm，全长有2m、3m等几种规格。杆上漆成红、白相间的20cm色段，测杆下端装有尖头铁脚，便于插入地面，标定直线方向。3．测钎又称测针，一般用钢筋制成，上部弯成小圆环，下部磨尖，直径3～6mm，长度30～40cm。通常6根或11根系成一组。量距时，将测钎插入地面，用以标定尺端点的位置和计算整尺段数，亦可作为近处目标的瞄准标志。第二节煤气化原理12气化过程主要化学反应气化过程的物理化学基础3煤气平衡组成的计算一、气化过程主要化学反应一次反应：一、气化过程主要化学反应二次反应: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

4、、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：一、气化过程主要化学反应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：一、气化过程主要化学反应表2-1工业煤气组成种类气体组成/﹪（体积分数）H2COCO2N2CH4O2H2S空气煤气0.933.40.664.60.5水煤气50.037.36.55.50.30.20.2混合煤气11.027.56.0550.30.2半水煤气37.033.36.622.40.30.20.2二、气化过程

5、的物理化学基础1.气化反应的化学平衡在煤气化过程中，有相当多的反应是可逆过程。化学平衡时二、气化过程的物理化学基础（1）温度的影响反之，若ΔH为正值时，即吸热反应，温度升高，kp值增大，此时升高温度对反应有利。例如气化反应（2-2）、（2-7），其反应式为：二、气化过程的物理化学基础表2-2C＋CO22CO平衡组成温度/℃4506507007508008509009501000CO2/%97.860.241.324.112.45.92.91.20.9CO/%2.239.858.775.987.694.197.198.899.1二、气化过程的物理化学基础在前面提到的其他

6、可逆反应中，有很多是放热反应，温度过高对反应不利，如：二、气化过程的物理化学基础（2）压力的影响如果Δv＜0，增大压力P后，PΔv减小。如果Δv＞0，则正好相反，加压将使平衡向反应物方向移动，如果Δv=0，反应前后体积或分子数无变化，则压力对理论产率无影响。二、气化过程的物理化学基础例如，在下列反应中：Δv=2－1=1，此时Δv＞0，即反应后气体体积或分子数增加，如增大压力，则使PΔv增大，平衡向左移动；相反，如此时减小压力，平衡则向右移动；因此上述反应适宜在减压下进行。二、气化过程的物理化学基础二、气化过程的物理化学基础压力提高后，在气化炉内，在H2气氛中，CH4产

7、率随压力提高迅速增加，发生反应为：二、气化过程的物理化学基础在常压气化炉和加压气化炉中，假定带出物的数量相等，则出炉煤气动压头相等，可近似得出，加压气化炉与常压气化炉生产能力之比为：对于常压气化炉，p1通常略高于大气压，当大约p1=0.1078MPa时,常压、加压炉的气化温度之比T1/T2=1.1~1.25；则二、气化过程的物理化学基础例如气化压力为2.5~3MPa的鲁奇加压气化炉，其生产能力将比常压下高5~6倍；又如（鲁尔-100）气化炉，当把压力从2.5MPa提高到9.5MPa时，粗煤气中甲烷含量从9%增至17%，气化效率从8%提高到85%，煤处