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本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网
1.气化过程的化学反应
气化炉内发生的化学反应是很多的，在火焰中可能同时进行以下化学反应：
CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2O ①
2C+O2=2CO +246.6KJ ②
C+O2=CO2 +409.1KJ ③
2CO+O2=2CO2 +573.2KJ ④
H2+1/2O2=H2O ⑤
C+H2O=CO+H2 －122.7KJ ⑥
CO2+H2=CO+H2O －42.3KJ ⑦
CH4+H2O=CO+3H2 －412.8KJ ⑧
C+CO2=2CO －165.0KJ ⑨
CH4=C+2H2 ⑩
此时还可能发生如下付反应：
COS+H2O=H2S+CO2 ①
C+O2+H2=HCOOH ②
N2+3H2=2NH3 ③
N2+H2+2C=2HCN ④
2.炉内流动过程
德士古水煤浆气化过程从流动特征上讲属受限对流反应过程，按流动过程可将炉内分为三个流动区域，即对流区、回流区和管流区，每个区域的流动特征各异。在对流区中物流流动速度大，不断地与回流区进行物质交换，喷口附近回流区中的高温气体大量地被卷吸到对流区，而远离喷口区域却有大量流体离开对流区进入回流区，未离开部分流体则进入到管流区。
一、对流区反应及特征
进入对流区的介质有水煤浆和来自回流区的高温烟气，发生的过程是：雾化后的水煤浆接受炉膛辐射热并与来自回流区的高温烟气迅速混合升温，水份蒸发，挥发份大量释放出来，释放出的挥发份和来自回流区CO、H2等，与O2相遇达到着火条件即发生燃烧，温度持续升高，煤中难以挥发的碳氢化合物也开始裂解，脱除挥发份的过程结束后，形成的残碳呈多孔的疏松状，若此时氧未消耗完，则残碳将进行燃烧反应。
由于此区中含大量水份及氧气等，究竟发生的是部分氧化反应还是燃烧反应，依据动力学研究确定：在对流区中氧气消耗完之前的区域，以生成CO2的完全燃烧反应为主（C+O2=CO2），定义为一次反应区，在氧气消耗完之后的区域，碳的各种转化反应速率相当，即过程进入到气化反应阶段，此区域与管流区一并称为二次反应区。（气化反应区）
二、管流区反应及特征
进入管流区的介质为来自一次反应区的燃烧产物及CH4、残碳、水蒸气及惰性气体等，此区中进行的反应主要是碳的非均相气化反应、甲烷和水蒸气转化反应、逆变换反应等，对比二次反应区的反应进行方向研究结果在1350℃下，有下列特点：
反应⑥和反应⑨反应尚未到达平衡，反应将沿着生成CO和H2的方向进行。
反应⑺沿着生成CO的方向进行，即逆变换反应，生成CO和H2O。
CH4转化反应⑧沿着生成CO+H2的方向进行。说明气化产品气中CH4存在是由于其 与水蒸气转化反应进行的不够完全的原因，而不是进行了甲烷化反应。不难发现，随着温 度 的升高，甲烷转化反应平衡常数升高，所以提高气化温度，出口气体中CH4含量降低。
三、回流区反应及特征
回流区中的介质为在对流卷吸作用下来自对流区的燃烧产物残碳、水蒸汽和少量氧气等，因而其反应包括一次反应和二次反应，此区为一、二次反应共存区。 |
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发表于 2014-3-31 21:53:21
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