煤的气化

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煤的气化

   气态的燃料对民用最为合适，因为它可以实现管道输送，方便且干净。可是自然界的天然气是有限的，且有地区的限制。因此将固体的煤气态化，制成气态燃料就不失为一种好办法。


煤的气化是有控制地将氧或含氧化合物（如H2O、CO2等）通入高温煤炭（焦炭层或煤层）发生有机物的部分氧化反应，从而获得含有H2、CO等可燃气体的过程。这些气体可作为气体燃料，也可作为化工原料。

根据所用气化剂和所得产物的不同，可燃气体大致可分为：空气煤气、混合煤气、水煤气和半水煤气。各种煤气的组成如下表。


煤气的组成（体积百分比）

名称
气化剂
组 成（％）
热值（kJ/M3）
主要用途

H2
CO
CO2
N2
CH4
O2

空气煤气
空气
2.6
10
14.7
72.0
0.5
0.2
3800－4600
燃料

混合煤气
空气、水蒸汽
13.5
27.5
5.5
52.8
0.5
0.2
5000－5200
燃料

水煤气
水蒸汽
48.4
38.5
6.0
6.4
0.5
0.2
10000－11300
燃料

半水煤气
水蒸汽、空气
40.0
30.7
8.0
14.6
0.5
0.2
8800－9600
合成氨原料气



煤气的制取是在发生炉中进行的。原料煤从上部加入，气化剂从下部进入，气化剂经灰渣层余热预热后上升至氧化层与炽热焦炭发生氧化反应并放出大量热能。气体继续上升，在还原层被焦炭还原为一氧化碳。

CO2(S) + C(S) → 2CO(g)                  (1)

气体再向上运动，基本不再发生化学反应，而是对原料煤炭进行干馏和干燥。所以制取煤气的总反应为：

2C(S) + O2(g) → 2CO(g）(2)

气化剂空气中的氮气，在炉中基本未作用，随产物煤气带出发生炉。

如果将水蒸气单独送入发生炉，则可得到水煤气，它可用作化工原料气，也可作气体燃料。煤炭与水蒸汽主要发生如下反应:

C(S)+H2O(g) → CO(g)+H2 (g)(3)

C(S)+2H2O(g) → CO2(g)+2H2 (g) (4)

水煤气中因为可燃的氢气和CO气体含量较高，因而热值也较高，但在使用中应注意到CO气体是一种有毒性的气体。除了成为气体燃料，煤的气化也为一碳化学提供了可能。