Газифікація палив
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Газифікація палив

Газифікація палив, перетворення твердого або рідкого палива на горючі гази шляхом неповного окислення повітрям (киснем, водяною парою) при високій температурі. При Р. т. отримують головним чином горючі продукти (окисел вуглецю і водень).

  Газифікувати можна будь-яке паливо: копалини вугілля, торф, мазут, кокс, деревину і ін. Р. т. проводять в газогенераторах ; отримувані гази називаються генераторними. Їх застосовують як паливо в металургійних, керамічних, скловарних печах, в побутових газових приладах, двигунах внутрішнього згорання і ін. Крім того, вони служать сировиною для виробництва водню, аміаку, метанолу, штучного рідкого палива і ін.

загрузка...

  Р. т., не дивлячись на велику різноманітність способів (безперервні і періодичні, газифікація в киплячому шарі, газифікація вугільного пилу і рідкого палива у факелі, при атмосферному і високому тиску, підземна газифікація вугілля і ін.), характеризується одними і тими ж хімічними реакціями.

  При газифікації твердого палива окисленню киснем або водяною парою піддається безпосередньо вуглець: 2c + O 2 = 2co + 247 Мдж (58 860 ккал ); З + H 2 O = CO + H 2 — 119 Мдж (28 380 ккал ). Проте весь вуглець перетворити на цільовий продукт CO зазвичай не удається, частина його згорає повністю: З + O 2 = Co 2 + 409 Мдж (97 650 ккал ). Вуглекислий газ, що утворився при цьому, у свою чергу, реагує з розжареним вуглецем: Co 2 + З = 2co — 162 Мдж (38 790 ккал ).

  В процесі газифікації рідкого палива під дією високої температури відбувається розщеплювання вуглеводнів до низькомолекулярних з'єднань або елементарних речовин, які і піддаються окисленню, наприклад; Ch 4 + 0,5o 2 = =СО + 2h 2 + 34 Мдж (8030 ккал ); Ch 4 + H 2 O = З + ЗН 2 — 210 Мдж (50 200 ккал ). Що утворюються при Р. т. газоподібні продукти реагують між собою: CO + H 2 O = Co 2 + Н 2 + 44 Мдж (10 410 ккал ).

  Для здобуття генераторних газів застосовують різні види окислювачів (дуття): повітря; суміш водяної пари з повітрям або киснем; повітря, збагачене киснем, і ін. Склад дуття підбирається так, щоб тепла, що виділяється в екзотермічних реакціях, вистачило для здійснення всього процесу.

  Назви генераторних газів часто визначаються складом дуття. Наприклад, повітряний газ утворюється при подачі в газогенератор повітря. Склад повітряного газу, отриманого з коксу (об'ємних %): 0,6 Co 2 , 33,4 CO, 0,9 H 2 , 0,5 Ch 4 , 64,6 N 2 ; теплота згорання 4,53 Мдж/м 3 (1080 ккал/м-код 3 ), вихід газу 4,65 м-кодом 3 /кг палива. Склад повітряного газу, отриманого при газифікації мазуту під тиском 1,5 Мн/м-код 2 (15 кгс/см 2 ) (об'ємних %): 3,5 (Co 2 + H 2 S), 21,0 CO, 17,5 H 2 , 58 N 2 ; теплота згорання 5 Мдж/м 3 (1200 ккал/м-код 3 ), вихід газу 6,1 м-кодом 3 /кг палива.

  Водяний газ (синтез-газ, технологічний газ) утворюється при взаємодії розжареного палива з водяною парою. Оскільки реакція здобуття водяного газу ендотермічна, то для накопичення необхідного для газифікації кількості тепла шар палива в генераторі періодично продувають повітрям (отриманий при цьому повітряний газ є побічним продуктом). Склад водяного газу з кам'яновугільного коксу (об'ємних %): 37 CO, 50 H 2 , 0,5 Ch 4 , 5,5 N 2 , 6,5 Co 2 , 0,3 H 2 S, 0,2 O 2 ; теплота згорання 11,5 Мдж/м 3 (2730 ккал/м-код 3 ), вихід газу 1,5 м-кодом 3 /кг палива. Застосовуючи парокислородноє дуття, водяний газ можна отримувати безперервно. Наприклад, при газифікації мазуту під тиском 3 Мн/м-код 2 (30 кгс/см 2 ) утворюється газ складу (об'ємних %): 46,8 CO, 48,8 H 2 , 3,8 Co 2 , 0,3 Ch 4 , 0,3 N 2 ; теплота згорання 12,3 Мдж/м 3 (2940 ккал/м-код 3 ).

  Змішаний газ (суміш повітряного і водяного газів) отримують при Р. т. на пароповітряному дутті. Наприклад, склад змішаного газу з кускового торфу (об'ємних %): 8,1 (Co 2 + H 2 S), 28 CO, 15 H 2 , 3 Ch 4 , 45,3 N 2 0,4 C m H n , 0,2 O 2 ; теплота згорання 6,9 Мдж/м 3 (1660 ккал/м-код 3 ), вихід газу 1,38 м-кодом 3 /кг палива.

  Міський газ з вугілля отримують на парокислородном дутті під тиском до 2—3 Мн/м-код 2 (20—30 кгс/см 2 ); у цих умовах газ збагачується метаном; наприклад, при газифікації бурого вугілля утворюється газ складу (об'ємних %): 23,6 CO, 55,7 H 2 , 14,3 Ch 4 , 5,5 N 2 , 0,2 (Co 2 + H 2 S) і 0,7 C m H n ; теплота згорання близько 16,8 Мдж/м 3 (4000 ккал/м-код 3 ), вихід газу 0,97 м-кодом 3 /кг палива. Міський газ з рідкого палива отримують комбінуванням газифікації і піролізу під тиском. Потужність установок по виробництву газу з твердого палива досягає 80 000 м-коду 3 /час в одному агрегаті; з рідкого палива — до 60 000 м-код 3 /час . Переважаюча тенденція в розвитку техніки Р. т. — здійснення процесу під високим тиском (до 10 Мн/м-код 2 і вище) в агрегатах великої потужності. Міру використання тепла (ккд Р. т.), ув'язненого в паливі складає 70—90%.

  Р. т. отримала поширення в 19 ст завдяки перевагам газового палива перед твердим і рідким. Одночасно розвивалося виробництво світильного газу, засноване на процесах термічної деструкції палива без доступу повітря (сухої перегонки, коксування). При Р. т. в газ переходить вся горюча частина палива, а при утворенні світильного газу — лише частина палива. У 1-е половіне20 ст водяний газ вироблявся з метою здобуття водню для синтезу аміаку і штучного рідкого палива. Після 2-ої світової війни 1939—45 інтенсивно стали розроблятися способи газифікації рідких палив під тиском, особливо в районах, віддалених від джерел природного газу. У СРСР успішно розробляються методи здобуття з високосірчистого котельного палива (мазуту) малосірчистого газоподібного палива для електростанцій. Завдяки цьому різко зменшуються забруднення повітряного басейну сірчистим газом, а також корозія котельного устаткування.

  Літ.: Шишаков Н. Ст, Основи виробництва горючих газів, М. — Л., 1948; Праці VI міжнародного нафтового конгресу, ст 2—7, М., 1965; Хрістіановіч С. А. [і ін.], Спосіб здобуття електроенергії на теплових електростанціях. Авторське свідоцтво № У 1922 (запатентовано в США, Англії і ін.).

  М. І. Дербаремдікер.