第二章煤气化原理

煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气（Syngas）的技术，合成气是由氢气（H2）、一氧化碳（CO）和少量的甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）组成的气体混合物。

煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气（或水蒸气）反应转化为可燃气体。

1.干煤气化：干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。

在干煤气化过程中，煤被分解成固体炭和气体产物。

首先，煤被加热至高温，煤中的有机物质开始分解。

然后，产生的气体与煤中残留的炭反应，生成合成气。

2.水煤气化：水煤气化是指在存在水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。

在水煤气化过程中，水蒸气与煤反应，生成氢气和一氧化碳。

水煤气化通常在高温和高压下进行，以提高反应效率和产气质量。

3.煤热解：煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热，使其发生裂解反应，产生可燃气体。

煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。

在煤热解过程中，煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。

液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。

1.碳气化反应：C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。

这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应：C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应，生成甲烷。

这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。

3.热解反应：C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应，生成固体炭。

煤气化技术的应用广泛，可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。

合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。

煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。

然而，煤气化技术也面临一些挑战，如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。

因此，在推广和应用煤气化技术时，需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。

煤炭气化的原理
煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。

它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。

气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。

煤炭气化包含一系列物理、化学变化。

一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。

干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。

其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。

煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。

煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。

气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。

主要反应： 1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol
2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol
3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol
4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2+394KJ/mol
5、甲烷化反应 CO+2H2=CH4+74KJ/mol
6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol。

煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应，将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解，生成煤气作为资源的一种技术。

煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源，一次性获取煤气（CO+H2）的技术。

此外，煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。

2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物（C）和氧气（O2）加入煤气炉中，将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。

这种反应可以生成氢气和二氧化碳，并释放大量的热量。

C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃，当反应温度达到了
1500~1700℃时，大量的氢气和二氧化碳就会生成，就会产生大量的热量，使煤气化反应更加有效率。

3应用
煤气化的应用范围广泛，开发了许多应用方案，被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。

例如，它被广泛应用于汽车行业，生产汽油类燃料；用于工业烧窑中，分解成气体，生产低温灰光火；用于电厂，生产热水用于温度控制；在医院用于消毒，清洗等等。

4发展
煤气化技术作为一种可再生资源，具有资源可持续利用的特点，可有效降低利用化石能源的负担，以及降低对环境的污染。

煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境，促进人类可持续发展。

由于这些特性，煤气化技术的发展受到越来越重视，大量的科研如今正在付诸实施，有朝一日，它将发挥出更大的行业影响力。

煤的气化原理
煤的气化是指通过一系列化学反应将煤转化为气体燃料的过程。

煤气化的主要原理是在缺氧或限氧条件下，将煤与水蒸气或空气中的氧气反应，生成一氧化碳（CO）和氢气（H2）等可燃
气体。

煤气化过程中主要包括干馏、热解、气化和水煤气反应四个阶段。

干馏是将煤在600-900℃的高温下加热，使其迅速分解产生液
体烃类和气体。

煤中的固体组分分解成焦炭、挥发性物质（如煤油、煤气）和灰分。

热解是在干馏的基础上进一步加热，使煤中的高分子聚合物分解为低分子量物质。

这个阶段主要产生的产物有焦油、焦碳和挥发性物质（如煤气）。

气化是在高温（800-1400℃）和高压（1-50兆帕）条件下，将煤与水蒸气或空气中的氧气进行反应。

气化的主要产物是一氧化碳和氢气，同时也会生成一些氮气、二氧化碳、甲烷等其他气体。

水煤气反应是指将气化产生的一氧化碳和水蒸气继续反应，生成更高能值的合成气体。

水煤气反应主要是由水蒸气和一氧化碳在催化剂的作用下进行，产物主要是氢气和二氧化碳。

通过煤的气化，可以将固体煤转化为可燃气体，这些气体可以
用于供能、发电、化工等领域。

此外，煤气化还可以生产一些有机化学品，如合成油、合成醇等，具有重要的经济价值。

煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程，通过控制煤的热解和氧化反应，生成一种富含一氧化碳和氢气的气体混合物。

煤气化技术已经被广泛应用于工业生产和能源生产领域，具有重要的经济和环境意义。

煤气化的原理主要包括煤的热解和气化两个步骤。

首先是煤的热解，煤在高温下失去水分和挥发分，生成焦炭和挥发性气体。

煤的热解是一个放热反应，需要提供足够的热量来维持反应的进行。

其次是煤的气化，焦炭在一定温度下与气化剂（通常是水蒸气、二氧化碳或空气）反应，生成一氧化碳和氢气。

气化反应是一个吸热反应，需要从外部提供热量来维持反应的进行。

煤气化反应的化学方程式可以表示为，C + H2O → CO + H2。

在实际的煤气化过程中，需要控制反应的温度、压力、气化剂的比例等参数，以获得理想的气体产物。

此外，煤的种类、粒度和含硫量等因素也会影响气化反应的进行。

为了提高煤气化的效率和产物气体的质量，通常会采用一些辅助措施，如添加催化剂、循环气化剂、提高反应温度等。

煤气化技术的应用可以将煤这种固体燃料转化为易于储存、输送和利用的气体燃料，为工业生产和能源供应提供了新的选择。

与传统的燃煤方式相比，煤气化可以减少大气污染物的排放，降低温室气体的排放，具有更好的环保效果。

同时，煤气化还可以提高煤的利用率，促进资源的综合利用。

总的来说，煤气化是一种重要的化学过程，通过控制煤的热解和气化反应，将固体煤转化为可燃气体，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，煤气化技术将在未来得到更广泛的应用和发展。

煤如何制成气体的原理
煤的气化是将煤在高温和适量氧气或蒸汽的作用下转化为气体的过程。

煤气化的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 干燥和热解：煤在高温下被分解，产生挥发分。

在干燥过程中，煤中的水分被蒸发掉；在热解过程中，煤中的有机物质被分解为挥发分和焦炭。

2. 气化反应：煤中的挥发分在高温和适量氧气或蒸汽的作用下发生气化反应，生成氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等气体。

气化反应的主要反应类型有水气变换反应（CO+H2O ↔CO2+H2）、碳气化反应（C+H2O ↔CO+H2）等。

3. 温度控制：气化过程的温度是非常关键的，不同温度下反应会产生不同的气体组成。

一般来说，较低温度时更容易生成较多的甲烷（CH4），较高温度时更容易生成一氧化碳和氢气。

4. 催化剂：在一些气化过程中，催化剂的使用可以促进反应的进行。

催化剂可以提高气化反应的速率和选择性，同时降低反应的温度和能量消耗。

通过煤气化过程，煤可以转化为可再生能源气体，如合成气、天然气等。

这些气体可以用于发电、供热、制造化学品等多种应用。

同时，煤气化过程也可以捕集
和处理煤的二氧化碳排放，降低温室气体排放量，减少对环境的影响。

第二节煤炭气化原理煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。

也可以说，煤炭气化过程是将煤中无用固体脱除，转化为可作为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。

一、气化过程主要化学反应使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气，主要反应都相同。

煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。

即非均相的气-固相反应和均相气-气相反应。

生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。

由于煤结构很复杂，其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素，在讨论基本化学反应时，一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应前发生的煤的干馏或热解，即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加，碳与气化剂之间发生一次反应，反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。

主要反应如下。

一次反应：= 394.1 kJ/mol= －135.0 kJ/mol=110.4 kJ/mol （2-4）=96.6 kJ/mol （2-5）=84.3 kJ/mol （2-6）= 245.3 kJ/mol (2-7) 二次反应：= －173.3 kJ/mol= 566.6 kJ/mol (2-8)= 38.4 kJ/mol (2-9)= 219.3 kJ/mol (2-10)= 185.6 kJ/mol (2-11)= 12.2 kJ/mol (2-12) 根据以下反应产物，煤炭气化过程可用下式表示：在气化过程中，如果温度、压力不同，则煤气产物中碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。

在气化时，氧与燃料巾的碳在煤的表面形成中间碳氧配合物，然后在不同条件下发生热解，生成和。

即：因为煤中有杂质硫存在，气化过程中还可能同时发生以下反应：在以上反应生成物中生成许多硫及硫的化合物，它们的存在可能造成对设备的腐蚀和对环境的污染。

在第六章中，还要详细介绍硫及其化合物对煤气的危害及净化方法。

煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程，它使其能够更方便地进行输送、储存和利用。

该过程通过在高温和缺氧的环境中将煤进行分解，生成一种称为合成气或煤气的可燃气体。

煤气主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）和少量其他气体组成。

煤气化的原理基于煤的化学成分和煤中含有的有机物的特性。

在煤气化过程中，煤被加热到高温（通常在800℃至1500℃之间），并在缺氧或低氧的条件下进行。

这种条件下，煤中的有机物被热解，产生可燃气体。

煤气化过程可以分为三个主要步骤：干馏、热解和气化。

首先，煤在高温下进行干馏，产生焦炭和挥发性有机物。

焦炭是一种固体残留物，而挥发性有机物主要是一些气体和液体。

然后，在热解阶段，挥发性有机物被进一步加热和分解。

在这个过程中，水蒸气和一氧化碳通过与煤中的碳反应，形成合成气。

合成气主要由一氧化碳和氢气组成，比例取决于煤的种类和气化条件。

最后，通过气化反应，合成气被进一步处理，以去除杂质，最终得到一种高质量的煤气。

这种煤气可以用作燃料，直接供应给工业、电力和交通等领域，也可以作为化学品的原料，用于生产合成油、石油化学品等。

总的来说，煤气化是一种将煤转化为可燃气体的过程，通过加
热和分解煤中的有机物，产生合成气。

这种煤气可以用作燃料或化学品的原料，具有重要的能源利用和环境保护的意义。

第二节煤炭气化原理煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。

也可以说，煤炭气化过程是将煤中无用固体脱除，转化为可作为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。

一、气化过程主要化学反应使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气，主要反应都相同。

煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。

即非均相的气-固相反应和均相气-气相反应。

生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。

由于煤结构很复杂，其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素，在讨论基本化学反应时，一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应前发生的煤的干馏或热解，即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加，碳与气化剂之间发生一次反应，反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。

主要反应如下。

一次反应：22C+O CO → H ∆= 394.1 kJ/mol 22C+H O CO+H → H ∆= －135.0 kJ/mol21C+O CO 2→ H ∆=110.4 kJ/mol （2-4） 222C+2H O CO +2H → H ∆=96.6 kJ/mol （2-5）24C+2H CH H ∆=84.3 kJ/mol （2-6）2221H +O H O 2H ∆= 245.3 kJ/mol (2-7) 二次反应：2C+CO 2CO H ∆= －173.3 kJ/mol 222CO+O 2COH ∆= 566.6 kJ/mol (2-8)222C O +H O H C O+H ∆= 38.4 kJ/mol (2-9) 242CO+3H CH H O + H ∆= 219.3 kJ/mol (2-10) 243C+2H O CH 2CO →+ H ∆= 185.6 kJ/mol (2-11) 2422C+2H O CH CO →+ H ∆= 12.2 kJ/mol (2-12)根据以下反应产物，煤炭气化过程可用下式表示：O H H CO CO CH C 2224+++++−−−−−→−高温、加压、气化剂煤在气化过程中，如果温度、压力不同，则煤气产物中碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。

第二章煤制气一、煤气生产过程：1.煤制气的气化原理：（1）概述：煤气：可燃气体、煤或重油等液体燃料经干馏或气化而得到的气体产物是一种热燃料气。

煤气主要成分：H2、CO、CH4等。

煤气：焦炉煤气（H2、CO、CH4）煤在焦炉中干馏产生煤气。

爆炸极限：5~36%发生炉煤气（CO、N2）空气和少量水蒸气跟煤或焦炭在煤气发生炉内反应。

爆炸极限：20 ~74%水煤气（H2、CO）水蒸气和炽热的无烟煤或焦炭作用产生。

爆炸极限：6 ~72%（2）气化机理：煤气是在特定的装置发生炉内，控制气化条件，块煤或焦炭在空气（氧气）和蒸汽混合组成的气化剂下发生一系列复杂物理化学变化产生。

注：爆炸极限：H2 4~74.2%;CO12.5~74.2;CH45~15.4%干馏：隔绝空气加热分解。

2.化学反应：氧化燃烧：还原反应：蒸汽转化：甲烷化：仅部分为气相均相反应，大多数为气固相反应。

反应进行程度影响因素：发生炉的操作条件。

即：气体温度、压力、气化剂组成和流速，气化剂与燃料接触时间，燃料反应性、表面性质。

3.生产方式：发生炉在生产过程中，气化剂从炉底进入炉内煤层，气化生成的粗煤气从顶部输出。

（1）灰渣层：厚度约为100~200mm，气化剂在灰渣层中不发生化学反应，只与灰渣进行热交换，气化剂吸收热量升温预热，灰渣释放热量被冷却，同时对炉箅起保护作用。

（2）氧化层：既有O2存在的燃料层，煤中固定碳与气化剂中的氧气发生强烈氧化反应，放出大量的热，使炉内保持足够的温度。

（3）还原层：从氧化层中来的高温CO2和水蒸气与炙热的碳发生还原反应，吸收热量，生成CO和H2。

（4）干馏层：煤炭受热干馏，释放挥发分，得到CH4、焦油蒸汽等气态烃类物质及其他气体成分。

（5）干燥层：入炉煤炭在该层内脱除水分。

4.工艺流程：热煤气燃烧系统由煤气发生炉、除尘器、隔离水封、热煤气管道、燃烧器（用户）等组成，其关键设备是煤气发生炉。

二、煤制气生产危险分析及安全技术（1）煤的主要危险：自燃、煤尘爆炸温度升高，接近临界温度（70℃左右），进一步引起自燃。

煤炭气化原理
煤炭气化是一种将煤炭转化为可燃气体的过程，通过控制煤炭与氧气的反应，产生一氧化碳和氢气等气体产品。

其基本原理是将煤炭在高温和高压下与氧气或蒸汽进行反应，使煤炭中的有机物质断裂，生成可燃气体和其他副产品。

煤炭气化的过程主要分为三个步骤：干燥与预热、燃烧与还原、生成气体。

在干燥与预热阶段，煤炭被加热至高温下，其中的水分和挥发分会被蒸发和驱除出来。

这个过程有助于提高气化效率以及减少气化过程中产生的副产物。

接下来是燃烧与还原阶段。

在这个阶段，煤炭中的碳和水蒸气反应生成一氧化碳和二氧化碳，同时也会释放出一部分热能。

这个即是煤炭气化中产生一氧化碳的步骤。

在生成气体阶段，燃烧与还原所产生的一氧化碳会进一步与煤炭中的碳反应生成更多的一氧化碳和二氧化碳。

这个过程还会生成一定数量的氢气。

通过控制气化过程的温度和压力，可以控制生成气体的气体成分。

总而言之，煤炭气化通过高温和高压环境下，使煤炭中的有机物质发生断裂，生成一氧化碳和氢气等可燃气体。

这个技术可以有效利用煤炭资源，产生清洁燃料，同时也产生其他有用的副产品。

煤气化的原理煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术。

在煤气化过程中，煤经过加热和干燥后与氧气发生反应，生成气体、水和一些固体残留物。

本文将详细介绍煤气化的原理，包括煤的加热和干燥、煤的气化反应、气体的净化和输送以及余热回收和利用等方面。

1.煤的加热和干燥在煤气化过程中，首先需要对煤进行加热和干燥。

加热的目的是提高煤的化学反应性，而干燥则是为了去除煤中的水分，以便在气化反应中更好地控制反应过程。

煤的加热和干燥通常在加热炉中进行，影响因素包括加热温度、加热时间以及煤的种类。

2.煤的气化反应煤的气化反应是在一定温度和压力下，煤与氧气发生化学反应的过程。

这个过程主要分为两个阶段：氧化和还原。

在氧化阶段，煤与氧气反应生成二氧化碳和水；在还原阶段，二氧化碳与水反应生成一氧化碳和水蒸气。

煤气化反应的产物除了气体、水和一些固体残留物外，还包括少量的硫化氢、氮气和其他杂质。

煤气化反应的优点在于能够将固态的煤转化为气态的燃料，提高了燃料的利用率和清洁性。

然而，这个过程中也存在一些缺点，如反应器的腐蚀、飞灰沉积等问题需要解决。

3.气体的净化和输送从煤气化装置中出来的气体通常含有大量的杂质和水蒸气，需要进行净化和输送处理。

净化的目的是去除气体中的杂质，提高气体质量；而输送则是将净化的气体输送到下游用户端。

气体的净化通常采用物理或化学方法。

常用的物理方法包括压缩、冷却和吸附等，而化学方法则主要是通过化学反应来去除杂质。

在净化过程中，还需要考虑到气体的输送效率，尽量减少输送过程中的能量损失。

4.余热回收和利用在煤气化过程中，有大量的热量产生。

将这些余热进行回收和利用可以提高整个煤气化过程的效率。

余热回收通常采用热交换器来进行，将余热转化为其他形式的能源，如电能或热能，然后进行利用。

通过余热回收和利用，不仅能够减少能源的浪费，还能降低整个煤气化过程的能耗，进一步提高煤的能源转化效率。

5.总结煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术，其在能源利用和环境保护方面具有重要意义。