Создатель Хим энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ, преобразуются жестких топлив (углей, торфа,
сланцев) в горючий газ, состоящий приемущественно из СО и Н2, при высочайшей
температуре в присутствии окислителя (газифицирующего агента). Проводится в газогенераторах
(потому получаемые газы именуют генераторными).

Газификацию жестких топлив (Г.) можно рассматривать как неполное окисление
углерода. более нередко окислителями служат О2 (реакция 1), СО2
(2) и водяной пар (3):

> газификация твёрдых топлив» alt=»Хим каталог >> газификация твёрдых топлив»>

Вместе с основными реакциями осуществляются последующие:

> газификация твёрдых топлив» alt=»Хим каталог >> газификация твёрдых топлив»>

Т. обр., прямой продукт ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ (так именуемой сырой газ) всегда содержит некие
кол-ва СО2, Н2О, СН4 и, не считая того, время от времени
и высших углеводородов, а при использовании воздуха — к тому же N2.
Из-за наличия в угле гетероатомов, сначала S и N, образуются H2S
и NO2.

Скорость реакций неполного окисления жестких топлив значительно зависит
от температуры, которая при отсутствии катализатора должна быть выше 800-900 °С.
При окислении твердого горючего незапятнанным О2 в адиабатном режиме
температура была бы очень высочайшей, потому в качестве газифицирующего агента (дутья)
обычно употребляют воздух, парокислород-ную либо паровоздушную смесь. Изменяя
состав дутья (а именно, соотношение водяного пара и О2) и
его исходную температуру с учетом утрат тепла в самом газогенераторе, можно
обеспечить желаемую температуру, к-рую, как и давление, устанавливают обычно исходя
из технол. суждений (зависимо от метода удаления шлаков и т.д.).
С ростом давления в продуктах ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ возрастает концентрация СН4.

В случае парокислородной ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ при низких давлениях после конденсации водяных
паров получают сухой газ (его нередко именуют синтез-газом), который состоит
в главные из консистенции СО и Н2 и имеет теплоту сгорания 11-12МДж/м3.
При воздушной либо паровоздушной ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ образовавшийся газ содержит много N2
и имеет теплоту сгорания ок. 4 МДж/м3. Он служит топливом в
котлах электрических станций, технол. топках, отопит. котельных установках; транспортировка
его на огромные расстояния невыгодна.

Термодинамика процессов ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ отлично исследована, что позволяет рассчитывать
состав товаров исходя из состава угля и критерий процесса. Кинетич. характеристики
Г. можно вычислить только приближенно с внедрением эмпирическая черт
и коэффициентов. Такие расчеты проявили, что состав получаемого газа зависит
от геометрии газогенератора и режима процесса.

В промышлености употребляются газогенераторы 3-х главные типов, различающиеся
нравом взаимодействие твердого горючего с дутьем. Интенсивность процессов
в газогенераторе оценивается удельная расходом газифицируемого горючего, либо
его расходом на единицу площади аппарата в единицу времени.

В газогенераторе типа Лурги медлительно опускающийся слой кусков твердого
горючего размером 5-30 мм продувают снизу парокислородной консистенцией под давл.
ок. 3 МПа. По высоте слоя появляется несколько зон с разные температурами: более температура
в ниж. части слоя (но она не должна превосходить температуру плавления золы);
дальше температура миниатюризируется вследствие эндотермодинамически реакций (2) и (3). При температуре
ниже 800-900 °С ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ прекращается, и в верх. части слоя преобладает полукоксование,
потому
продукты ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ содержат смолы, оксибензолы и др. вещества, которые удаляются при чистке.
Уд. расход газифицируемого горючего добивается 2,4 т/(м2*ч). Макс.
диам. большинства имеющихся аппаратов ~ 4 м. При увеличении диам. до
5м расход угля составляет ~ 40т/(м2*ч), производительность газогенератора
105 м3/ч. Сухой газ, получаемый из бурого угля в
этом газогенераторе, обычно содержит (% по объему): Н2
— 39,
СО-20, СН4 и др. углеводородов — 11, СО2-30. Недочеты
газогенератора — возможность спекания угля в слое, загрязнение газа продуктами
полукоксования и, не считая того, невозможность использования маленьких кусков
горючего.

В газогенераторе типа Копперс-Тотцек ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ подвергают угольную пыль с размером
частиц < 100 мкм, которая перемещается в одном направлении с парокислородной консистенцией (соотношение О2: пар от 50 :1 до 20 :1). Угольную пыль соединяют с паром и О2 в устройстве типа горелки и при атм. давлении подают в обскурантистское объем. На один газогенератор устанавливают 2 либо 4 горелки. Огромное содержание О2 в дутье обеспечивает высшую температуру процесса (1400-1600 °С) и жидкое шлакоудаление. Стены аппарата снутри футерованы огнеупорными материалами. На выходе шлак гранулируется водой. Сухой газ, получаемый из бурого угля в этом газогенераторе, содержит (% по объему): Н2 - 29, СО - 56, СН4 - < 0,1, СО2 - 12. Теплота сгорания газа 11,0-11,7 МДж/м3. Макс, производительность газогенератора (25-50)*103 м3/ч. Плюсы: возможность Г. всех топлив, включая шламы и отходы обогащения угля, отсутствие в газе товаров полукоксования; недочеты: энергозатраты на узкий помол и сушку горючего, большой расход О2.

В газогенераторе типа Винклера кипящий слой тонкодисперсного горючего
с частичками размером 2-10 мм продувают парокислородной консистенцией при атм.
давлении. Т-ру в кипящем слое (900-950 °С) выбирают так, чтоб зола удалялась
в жестком виде. При всем этом большие частички золы выводятся через ниж. часть
аппарата, а маленькие — с газом. Уд. расход газифицируемого горючего благодаря
насыщенному тепло- и массообмену добивается 2,5-3,0 т/(м2*ч).
Сухой газ, получаемый из бурого угля в этом газогенераторе, содержит (%
по объему): Н2-39, СО-35, СН4-1,8, СО2-22.
Недочеты газогенератора: необходимость сортировки горючего и использования
циклонов и систем рециркуляции, т. к. огромное количество непрореагировавшего
горючего уносится с газом.

Вместе с усовершенствованием обрисованных типов газогенераторов, заключающемся,
а именно, в применении по-выш. давления (в газогенераторах Лурги до
10 МПа, в других-3-4 МПа), разрабатываются новые, более экономные и производительные
агрегаты. К примеру, увлекательна схема ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ, в какой окислителем служит СО2
[см. реакцию (2)]. Для компенсации эндотермодинамически эффекта этого процесса употребляется
промежная реакция:

> газификация твёрдых топлив» alt=»Хим каталог >> газификация твёрдых топлив»>

Образовавшийся СаСО3 направляется в спец. реактор, где благодаря
теплу, выделяющемуся при сгорании горючего, разлагается на СаО и СО2,
которые вновь поступают в газогенератор. Плюсы способа: не требуется
дорогостоящий О2; сжигание горючего в воздухе (при разложении
СаСО3) происходит вне газогенератора, потому получаемый газ
не содержит N2 и имеет высшую теплоту сгорания. Недочет:
необходимость сепарации и циркуляции жестких горючих реагентов (СаО и СаСО3),
что приводит к усложнению и возрастанию цены установки. Разрабатываются
также процессы ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ с внедрением тепла, получаемого от атомных реакторов
и передаваемого газообразным либо жестким теплоносителем, в расплаве Fe
и др.

Сырой газ покидает газогенератор при высочайшей температуре, а время от времени и давлении
и содержит огромное количество примесей. Потому газогенераторные установки
непременно включают системы утилизации тепла и чистки газа. более всераспространены
схемы, в каких жаркие газы из газогенератора охлаждаются в паровом котле-утилизаторе.
Получаемый пар используют в самом процессе ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ либо для выработки электроэнергии.

При ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ под давлением газ может быть применен в газотурбинной установке,
но при всем этом нужна высокотемпературная чистка его от пыли. Для
чистки сырой газ обычно охлаждают, при всем этом конденсируются смола и водяные
пары. Пыль, содержащуюся в газе в кол-ве 50-150 г/м , убирают в циклонах.
При двухступенчатой циклонной чистке содержание пыли понижается до 20-40
мг/м3. Нередко газ отмывают от пыли водой. Более узкая чистка
осуществляется в фильтрах разные конструкции.

При ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ фактически вся S, содержащаяся в начальном горючем, перебегает
в H2S, для удаления которого используют сорбцию либо разные водянистые
растворители, к примеру диметиловый эфир этиленгликоля. При всем этом, обычно,
удаляется и СО2. Синтез-газ, применяемый для получения СН3ОН,
промывают метанолом при — 150°С. В данном случае из газа удаляются фактически
все примеси, но цена таковой чистки довольно высока. Реагенты,
всасывающие примеси из газа, регенерируют, а сами вредные примеси превращают
в вещества, допускающие неопасное их захоронение (к примеру, серу убирают в виде
CaSO4). Если содержание S в начальном горючем велико, ее целенаправлено
извлекать из товаров ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ как дополнительной товарный продукт.

До нач. 60-х годов в СССР ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ была всераспространена довольно обширно:
более 350 газогенераторных установок производили из разные типов жестких
топлив около 35 миллиардов. м3/год газов различного предназначения. Но
вследствие резвого роста добычи природные газа и организации общесоюзной сети
газоснабжения ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ фактически не стали использовать. В пром. масштабах газифицируют
только прибалтийские сланцы (кукерситы); получаемый при всем этом газ служит побочным
продуктом, а главные продукт — сланцевая смола.

В последний период в связи с необходимостью экономии углеводородных
топлив энтузиазм к ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ возрос. В отличие от таких процессов термодинамически переработки
жестких топлив, как коксование и полукоксование, при ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ в газ преобразуются
обычно до 80% органическое массы. К плюсам ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ следует отнести также и то,
что низкокачеств. твердые горючего, содержащие много балласта (минеральных составляющие,
влага), преобразуются в горючее, при сжигании которого выделяется малозначительной количество
соединение, загрязняющих окружающую среду.

Хим энциклопедия. Том 1 >> К списку статей