第2章原料气制取（煤制气）ppt课件.ppt

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1、第二章粗原料气制取基本概念：水煤气、半水煤气、标煤、固体燃料气化气化原理半水煤气的生成过程间歇法制半水煤气为什么把一个制气循环分成若干步骤?煤气发生炉的结构水煤浆制气的特点本章重点第二节固体燃料气化法2.1煤气化制取氨合成气的基本原理原料气气柜煤煤气化过程的基本原理水分脱除热分解空气煤气气体组成:气化剂：用于和碳反应的介质。空气煤气反应：C＋O2+3.76N2=CO2+3.76N22C＋O2+3.76N2=2CO+3.76N2C+CO2＝2CO2CO+O2＝2CO2H2COCO2N2O2＜2%＞30%2%65%＜0.4%1、概念p45与烟道气的区别

2、？？？低热值煤气水煤气气化剂：水蒸汽主要反应C＋H2O=CO+H2C＋H2O=CO2+H2H2COCO2N250%＞35%9%＜6%气体主要成分：空气煤气＋水煤气半水煤气H2COCO2N2O240%33%6-8%20-25%＜0.5%气体成分：NHNH3气化剂：空气+水蒸汽半水煤气：以空气和水蒸气为气化剂和碳反应生成的气体气体成分特点：那么，在工业上是否将空气和水蒸汽混合与煤反应就能制备半水煤气呢？制约条件：1、合成氨需要的气体组成H2/N2=32、空气与碳反应的放热反应水蒸汽与碳反应的吸热反应C＋H2O＋O2＋3.76N2CO＋H2＋3.76N2

3、？热平衡2.2、气化反应的化学平衡p472.2.1以空气为气化剂的化学平衡C＋O2+3.76N2=CO2+3.76N2(1)2C＋O2+3.76N2=2CO+3.76N2(2)C+CO2＝2CO(3)2CO+O2＝2CO2(4)P47表1-2-16平衡常数平衡常数kp1=pco2/po2;kp3=p2co/pco2主要反应已知：反应压力为P，MPa；反应温度T,K;计算基准1mol氧气假设：C+O2＝CO2碳全部转化生成二氧化碳，C+CO2＝2CO为可逆反应，CO2转化为co，平衡转化率为α，空气中氮氧比3.76，C+CO2＝2CO10平衡时1-α

4、2α平衡组成计算：反应前后的各组分间的数量关系LnKp=-21000/T+21.4将不同温度下的KP3值及总压P代入上式可求出α，从而求得平衡组成，P48表1-2-17结论：1、CO平衡含量随温度升高而增加。二氧化碳平衡含量随之下降。当温度高于900℃。碳与氧反应主要产物为CO,CO2含量很少。2、相同的温度条件下，随着压力的提高，CO含量降低,CO2含量增加。2.2.2、以水蒸汽为气化剂发生反应化学平衡C+H2O（g）＝CO+H2（1）ΔΗ0R＝131.39KJ/molC+2H2O（g）＝CO2+2H2（2）ΔΗ0R＝90.202KJ/molCO

5、+H2O＝CO2+H2（3）ΔΗ0R＝-41.19KJ/molC+2H2＝CH4（4）ΔΗ0R＝-74.9KJ/mol有6个组分，五个平衡分压为未知数，再需两个方程才能求解1、总压等于各组分分压之和2、利用水蒸气分解H和O的平衡平衡关系式：0.1MPa下，温度高于900℃，平衡产物中氢气与一氧化碳的含量均接近50％，其它组分的含量接近零。随着温度的降低，水蒸气、二氧化碳及甲烷等平衡含量逐渐增加。所以，在高温下进行水蒸汽与碳的反应，平衡时残余水蒸气量少，水煤气中氢气和一氧化碳的含量高。温度压力已知，即可求得平衡组成相同温度下增加压力，气相中H2O、C

6、O2、CH4提高，H2、CO减少2C+O2＝2COΔΗ0R＝-220.19KJ/mol碳与水蒸汽反应放热吸热碳与空气反应X＝（221.189/131.39）＝1.68放热量与吸热量比值：2。3、原料配比的确定p57C+H2O（g）＝CO+H2ΔΗ0R＝131.39KJ/mol以空气和水蒸汽为气化剂,满足热平衡时总热效应为零体系的总反应为：3.68C+O2+1.68H2O+3.76N2=3.68CO+1.68H2＋3.76N2此时，气体中（CO+H2）/N2＝1.43，远远低于半水煤气制氨合成气的要求。那么，符合原料气的条件(CO＋H2)/N2=3.

7、1～3.2,空气中的氧氮比应是？即：(3.68＋1.68)/x=3.1～3.2,x＝1.73～1.68比较：空气中的N2/O2比:=0.79/0.21=3.76>1.73～1.68因此，直接用空气和水蒸气的混和物与煤反应得不到符合氨合成要求的合成气解决办法：1、制取富氧空气连续制气，气体中的氧含量应为1/(1+1.68)=0.373；2、一部分空气首先与煤反应，然后放空，只提供热量，另一部分空气和水蒸气与煤反应作为原料气，即间歇制气。3、外部提供热量的方法本节课下面要讲的主要内容2.3、煤气化的工业方法p51工业方法蓄热法富氧法外热法空气和水蒸气氧

8、气和水蒸气水蒸气空气中氧含量提高到37.3％以上核能、外热能2.4、半水煤气的制取p57CO、CO2、N2、H2、CH4、