煤气化的基本的化学反应

煤气化时与氧、水蒸气和氢生成的主要气体是CO, H2, CO2,未分解的水蒸气，少量至中等数量的甲烷以及微量的气态硫化物(如使用空气还有氮)。这些产物由以下的化学反应化合而成：

上述反应在大于700～1370℃和常压下的平衡常数可参见文献。碳-水蒸气系统、碳-氧-水蒸气系统的气体组成已分别示于图3.14和图3.15。对这些反应下面作简要的讨论。

碳和氢消耗氧的反应在通常的气化条件下能很快地进行到底。相反，碳的气化反应即C-H2O和C-CO2永远达不到平衡，因为平衡需要水燕气100%分解和在温度大于1090℃,压力为。0.1～0.2MPa(见图3.14)时，CO2的含量可忽略不计。C-CO2反应通常比C-H20反应慢。

水煤气变换反应原是个多相反应，这一反应发生在固体表面而不是在气相中。在足够高的水蒸气分解率和存在中等数量的二氧化碳时，反应向相反的方向进行。在温度大于1090℃和实际上遇到的水蒸气分解范围内，在大多数情况下可以认为是热力学平衡，已无大的误差。

甲烷生成反应在温度低于1090℃和高于常压时的气化过程中特别重要(见图3.14和图3.15)。氢和/或水蒸气的存在及快
速加热有利于甲烷生成。甲烷的产率随氢分压的增加而增加。在氢存在时煤的快速加热(加热速率2.5X10的4次～5X10的4次方℃/s)产生了额外的气体热解产物，一种活泼但不稳定的物质与氢迅速反应生成额外的甲烷。因此，煤中的碳在有利条件下(50MPa,950℃，几分之一秒)有可能完全转化成甲烷。水蒸气活化过的表面有助于“活泼碳”氢化成甲烷。低煤化程度煤生成的焦，其活性大于高煤化程度的焦。在连续进料的沸腾床中，甲烷的产率高于固定床气化的产率，这可能是由于沸腾床中连续混合，从床层下部高水蒸气分压的区域把水蒸气活化的颗粒带到了床层上部氢分压高的区域之故。

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