煤氣化的基本原理

1、 5 5、煤的氣化、煤的氣化 51 煤氣化的基本原理 51 煤氣化的基本原理1.煤氣化： 以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等做氣化劑，在高溫條件下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料的過程。2.氣化條件： 氣化爐、氣化劑、供給能量3.氣化產(chǎn)品： 氣化煤氣：co h2 ch4o2、h2o、h2、根據(jù)產(chǎn)熱方式和煤氣用途選擇性供入（ h2 很少用）4.發(fā)生爐構成（以固定床為例） 爐體、加料裝置、排灰裝置5.氣化的基本原理煤氣化的過程 （固定床為例）：灰渣煤煤氣（）氣化劑（）干燥干燥原料，溫度在室溫-150之間溫度在室溫-150之間低溫干餾低溫干餾,溫度約在150

2、-700之間之間c+o2co2+qc+o2co2+q,c+o2co+c+o2co+q,c+c+h h2c2ch h+ +q氧化層氧化層高度低（100-200mm）,溫溫度最高，1200左右1200左右保護爐篦保護爐篦、預熱氣化劑預熱氣化劑(能預熱能預熱達300-450左右)達300-450左右)圖5-1 發(fā)生爐中原料層示意圖灰渣層氧化層還原層干餾層干燥層co+c2co-q,h2o+ch2+co-q,溫度約800-1100溫度約800-1100氣化類型自熱式煤的水蒸氣氣化原理：:氣化劑：空氣或02；h2o(氣)：主要反應：c+o2co2 +q 2c+o22co+q c+h2oco+h2 -q圖5

3、-2 自熱式煤的水蒸氣氣化原理煤氣(h2,co,co2,ch4等)灰煤h2o(氣)空氣或o80018000.14mp：煤氣主要可燃成分：co、h2：特點： 無外界供熱（煤與水蒸氣反應進行吸熱反應所耗熱量是由煤與氧氣進行的放熱反應所提供的）； 所需工業(yè)氧價格較貴，煤氣中co2 含量高。外熱式煤的水蒸氣氣化原理:氣化劑：h2o(氣)：主要反應： c+h2oco+h2 -q：煤氣主要可燃成分：co、h2：特點： 氣化爐外部供熱（煤僅與水蒸氣反應）； 氣化爐傳熱差，不經(jīng)濟。圖 5-3 外 熱 式 煤 的 水 蒸 氣 氣 化 原 理煤 氣 (h2,co,co2,ch4等 )熱煤h2o(氣 )煤的加氫氣化

4、原理:氣化劑：h2：主要反應： c+h2ch4 +q：煤氣主要可燃成分：ch4：特點： 煤氣主要由ch4組成（代用天然氣）； 產(chǎn)生殘焦（含碳殘渣）,煤與h2加壓生成ch4的反應性比煤與水蒸汽的反應性小.圖5-4 煤的加氫氣化原理煤氣(ch4 h2,等)殘焦煤h28001000110mp煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結合制造代用天然氣原理co2等圖 5-5 煤 的 水 蒸 氣 氣 化 和 加 氫 氣 化 相結 合 制 造 代 用 天 然 氣 原 理o2h2o(氣 )煤h2灰80018000.14mp水 蒸 汽 氣 化殘焦代用天然氣h2,co,co2,等氣 體 加 工 處 理煤 氣 (ch4 h2,等

5、 ) 8001000 110mp（ 加 氫 氣 化 ）h2:氣化劑： 02；h2o(氣)：主要反應：加氫階段： c+h2ch4 +q水蒸氣氣化階段： c+o2co2 +q 2c+o22co+q c+h2oco+h2 -q ：煤氣主要可燃成分： ch4：特點： 首先進行加氫氣化， 產(chǎn)生殘焦再與水蒸氣反應，產(chǎn)生加氫階段用氫氣。煤的水蒸氣氣化和甲烷化相結合制造代用天然氣原理甲烷化氣體凈化灰煤h2o(氣)o圖5-6 煤的水蒸氣氣化和甲烷化相結合制造代用天然氣原理代用天然氣 8001800 0.14mp（水蒸氣氣化）:氣化劑：02；h2o(氣)：主要反應：水蒸氣氣化階段： c+o2co2 +q 2c+o

6、22co+q c+h2oco+h2 -q 甲烷化反應：co+3h2 ch4+h2o +q ：煤氣主要可燃成分：ch4：特點： 首先由煤的水蒸氣氣化反應產(chǎn)生以co和h2 為主的合成氣， 然后合成氣在催化劑的作用下“甲烷化”生成甲烷?；净瘜W反應基本化學反應：氧化反應： c+o2co2 +q 2c+o22co +q h2+ o2 h2o +q co+h2oco2+h2 +q水煤氣反應:c+h2oco+h2 -q副水煤氣反應：c+2h2oco2+2h2 -q氣化反應：c+co22co -q甲烷化反應：c+2h2ch4 +q co+3h2 ch4+h2o +q水煤氣主要成分為co和h2 這些反應中:c+h2oco+h2 -q即水蒸氣和碳反應的意義最大，此反應為強吸熱反應。 供熱的：c+o2co2 +q和2c+o22co +q 與吸熱的：c+h2oco+h2 -q和c+co22co -q組合在一起，對自熱式氣化過程起重要的作用。煤中的少量元素氮和硫在氣化過程中產(chǎn)生了含氮的和含硫的產(chǎn)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是這些化合物的生成反應。表6-2-02 煤氣化時發(fā)生的硫（s）和氮（n）的基本反應 元素反應 s ：s+o2so2 so2+3h2 h2s+2h2o so2+2cos+2co2 2h