Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Теоретические основы технологии горючих ископаемых - Глушенко И.М.
Глушенко И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых: Учебник для вузов — M.: Металлургия, 1990. — 296 c.
Скачать (прямая ссылка): glushenko.djvu
Предыдущая << 1 .. 84 85 86 87 88 89 < 90 > 91 92 93 94 95 96 .. 127 >> Следующая


Г л а в а 13. перспективные методы термической переработки тги

Кроме производства кокса и других высокоуглеродистых материалов и восстановителей, в настоящее время ведутся широким фронтом исследования получения из углей различных веществ и материалов, а также газообразных продуктов для синтеза и топлива на основе их термической переработки.

§ 45. Производство из ТГИ газообразного топлива и синтез-газа для получения жидкого топлива и химических веществ

Получение газов из ТГИ (газификация) является довольно разработанным и широко применявшимся на практике способом их переработки в облагороженное топливо. С развитием добычи природного газа газификация утратила свое значение. Вместе с тем прогнозы по добыче природного газа свидетельствуют о том, что этот способ вновь приобретает важное значение на основе новых технологических решений.

Газификация ТГИ — это процесс, протекающий при высоких температурах в присутствии воздуха, кислорода, водяного пара и других газов, в результате чего их органическая масса превращается в различные газы, а иногда наряду с этим и в жидкие продукты. Технически газификацию осуществляют в газогенераторах, в которых часть топлива сжигается в окислительной среде. Получающиеся при этом диоксид углерода (IV) и водяные пары реагируют с углеродом в восстановительной зоне газогенератора. Здесь протекают, в основном, эндотермические реакции, на которые тратится часть теплоты, образующейся при горении топлива в окислительной зоне.

Процесс газификации может быть осуществлен на практике путем подачи дутья в неподвижный слой кускового материала и ТГИ (стационарный слой), а также в кипящем или в пылевидном состоянии в режиме уноса, аналогично топкам для сжигания пылевидного топлива. При газификации протекают сложные гетерогенные процессы взаимодействия углерода твердой фазы с газами дутья. Первичные реакции заключаются в следующем: с кислородом

С+ O2 = CO2, Д«°98 = -393; 2С + 02 = 2С0, AH^96 = -119,1; с водяным паром

С+H2O = СО+ H2, A/V?98 = + 132,8;

С+ 2H2 О = CO2+2H2, A/V&g = +89,7

Газообразные продукты первичных реакций вступают также в реакцию с углеродом, кислородом, водяным паром и между собой. Основные реакции:

2CO+ O2 = 2CO2, AH^96 = -5707; 2H2+O2 = 2H2O, AHi98 = -4847; CO2 + С = 2С0; ДгУ°98 = + 175,8; СО+H2O - CO2 + H2, А/У?98 = ± 43,0; 0 + 2H2^=CH4, АгУ°98 = ± 87,4; 2CO + 2H2 - CH4 + CO2, ДгУ°98 = ± 247,2,

где AW2°98 — стандартная энтальпия процесса, кДж (знак минус — экзотермическая реакция; знак плюс — эндотермическая реакция).

Как видно, всю гамму химических реакций, протекающих при газификации топлив, условно можно подразделить на несколько однотипных суммарных процессов: окисление и горение углерода, восстановление диоксида углерода и разложение водяного пара. Механизм этих процессов весьма сложен и является объектом многочисленных исследований.

С.Д.Федосеев полагает, что механизм горения углерода можно представить в следующем виде. Начальными актами являются диффузия кислорода и его адсорбция на поверхности твердых частичек топлива. Для условий, когда температура процесса не превышает 700°С, наиболее справедливой является гипотеза З.Ф.Чуханова, в соответствии с которой дальше происходит образование поверхностного оксида ЗС + 2O2 С3О4,затем происходит разложение углеродно-кислородного комплекса под действием высокой температуры и молекул кислорода: С3О4 + С + O2 -»2CO + 2CO2 .Справедливость этой гипотезы подтвержена тем, что при горении и окислении топлива образуются равные количества СО и CO2.

Главной из вторичных реакций газификации является реакция восстановления оксида углерода (IV) при высоких температурах. Это сложный гетерогенный процесс, осуществляющийся в четыре стадии: адсорбция диоксида углерода (IV) на поверхности настичек топлива, образование поверхностного комплекса СхОу, его разложение при высоких температурах и десорбция СО. Аналогично протекает и процесс взаимодействия углерода с водяным паром.

При газификации в стационарном слое кускового угля степень превращения реагентов CO2 и H2O не превышает 35—40 %, прэтому для интенсификации процесса газификации необходимо процесс восстановления CO2 и H2O вести в условиях, близких к равновесию. В изотермических условиях при 1200—13000C равновесие реакции CO2 и H2O с углеродом устанавливается за 0,5—1 с. Целесообразно при газификации дополнительно подводить тепло в восстановительную зону газогенераторов, например тепло атомных реакторов, низкотемпературной плазмы, электромагнитных полей высокой частоты.

Если предположить, что ТГИ состоит только из углерода, то суммарный процесс парокислородной газификации можно выразить следующим качественным уравнением (С.Д.Федосеев, А.Б.Чернышев, Г.С.Асла-нян) : С + а02 + /ЗН20-> zC + аСО + 6CO2 +вH2 + гН20 + <?СН4 +<?02, где a — число молей кислорода на 1 моль углерода; |3 — число молей воды на 1 моль кислорода в дутье; г — число молей непрореагировав-шего углерода; а, 6, в, г, д, е — число молей газообразных продуктов реакции.
Предыдущая << 1 .. 84 85 86 87 88 89 < 90 > 91 92 93 94 95 96 .. 127 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.