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贵州低碳粉煤灰

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贵州低碳粉煤灰

  • 所属分类:低碳粉煤灰 (尾灰)

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  • 发布日期:2018/11/06
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贵州低碳粉煤灰加压气化炉是气流床反应器,也称之为自热式反应器,在加压无催化剂条件下,煤和氧气发生部分氧化反应,生成以CO和H2为有效组分的粗合成气,部分氧化反应一词是相对完全氧化而言的。整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程。此反应的机理目前尚不能完全作以分析。我们只可以大致把它分为三步进行 [5]  。

第一步:裂解及挥发分燃烧。当粉煤和氧气喷入气化炉内后,迅速被加热到高温,粉煤发生干馏及热裂解,释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷等挥发分,水分变成水蒸气,粉煤变成煤焦。由于这一区域氧气浓度高,在高温下挥发分完全燃烧,同时放出大量热量。因此,煤气中不含有焦油、酚、高级烃等可凝聚物。

第二步:燃烧及气化。在这一步,煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应,生成CO2和CO等气体,放出热量。另一方面,煤焦和水蒸气和CO2发生气化反应,生成H2和CO。在气相中,H2和CO又与残余的氧气发生燃烧反应,放出更多的热量。

第三步:气化。此时,反应物中几乎不含有O2。主要是煤焦、甲烷等和水蒸气、CO2发生气化反应,生成H2和CO。

其总反应可写为:

CnHm+(n/2)O2→nCO+(m/2)H2+Q气化炉中发生的主要反应可分为:

  ①非均相水煤气反应C+2H2O→2H2+CO2-Q

②变换反应CO+H2O→CO2+H2+Q

③甲烷化反应CO+3H2→H2O+CO2+Q

④加氢反应C+2H2→CH4+Q

⑤部分氧化反应C+1/2O2→CO+Q

⑥氧化反应C+O2→CO2+Q

⑦CO2还原反应C+CO2→2CO–Q

⑧热裂解反应CnHm→(n/4)CH4+[(4m-n)/4]C-Q

气化炉内的反应相当复杂,既有气相反应,又有气-固双相反应,对于复杂物系的平衡,我们引入独立反应数的概念,只要讨论独立反应即可。因为其他反应可通过独立反应的组合而替代。

所谓独立反应数,就是构成物系的物质数与构成物质的元素种数之差。假定煤气化反应在气化炉出口组成达到平衡,气体中含有CO2、CO、H2、O2、H2S、CH4、COS和C等八中物质,而这些物质是由C、H、O和S等四种元素构成,因此,气化反应只有四个独立反应,也就是说,在上述的反应中,我们只要讨论其中任意四个反应就够了。

另外,对于煤气化来说,S含量很低,基本上是一确定值(对于生成H2S、COS的比值),这样独立反应数就只有三个了。由于碳转化率在98%以上,于是独立反应数就只有两个了。所以,对于煤气化反应,只着重讨论变换反应和甲烷化反应两个反应。

煤气化反应的化学平衡:

①变换反应的化学平衡

  CO+H2O→CO2+H2+9838Kcal/Kmol平衡常数计算式如下:

KP=PCO2*PH2/PCO*PH2O式中:KP为该反应平衡常数。PCO2、PH2、PCO、PH2O分别表示CO2、H2、CO、H2O的平衡分压。LgKP=2182/T–0.0936LgT+0.000632T–1.0806×10-7T2-2.2967

  式中:T为平衡温度。从平衡上讲,变换反应为放热反应,降低温度对平衡有利。但在高温条件下,CO变换反应接近平衡。

②甲烷化反应的化学平衡

  CO+3H2→CH4+H2O+49.271Kcal/Kmol平衡常数计算式如下:

  KP=PCH4*PH2O/PCO*P3H2式中:KP为该反应平衡常数。PCH4、PH2O、PCO、PH2分别表示CH4、H2O、CO、H2的平衡浓度。LgKp=9859.6/T-8.3636LgT+2.08×10-3T-1.8716×10-7T2+11.888式中:T为平衡温度。

该反应为放热反应。提高温度,甲烷浓度降低,反应有利于向生成CO和H2的方向进行。但增加压力,甲烷浓度也相应增加。因为,甲烷化反应是体积缩小的反应。

煤气化总的反应是体积增大的反应,从化学平衡来讲,提高压力对平衡不利,但压力的提高增加了反应物的浓度,对提高反应速度是有利的。


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关键词:贵州粉煤灰,贵阳粉煤灰,粉煤灰厂家

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