1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Основные уравнении Процесс газификации биомассы сопровождается различного рода реаккв циями, многие из которых являются сопряженными, Поскольку кинетика процессов газификации биомассы и угля во многом аналогична, рассмотрим кинетику реакций углерода в процессе газификации угля, используя для этого сведения, содержащиеся в работе 181.
Кинетика реакций углерода включает: Прн надлежащей организации процесса контактирования и применении многоступенчатых систем (или других устройств в газификаторе специфического типа) одни реакции могут протекать более интенсивно, чем другие. Ниже приводится один из возможных методов оценки получения продуктов газификации биомассы в одноступенчатых реакторах, включающий следующие этапы; — определение основы для расчета (например, 1000 кг); — выбор биомассы; — выражения сырья для газификации в молях с учетом влаги и золы сырья (рис, 2); — выбор типа газификатора и условий газификации (температура, давление) на основании таких показателей, как влажность сырья, размеры частиц и т.
пч с учетом конечной характеристики получаемого газа в зависимости от его назначения (например, топливный газ низкого давления, синтез-газ высокого давления и т.п.); — определение некоторых привходящих условий. Жидкие продукты. В газнфикаторвх некоторого типа (например, в газификаторах с неподвижным слоем) получаются жидкие углеводороды, пары которых кондеснруются при охлаждении продуктов газификации до 50 — 100'С перед очисткой газа. В газификаторах другого типа (например, проталкивающие газификаторы, газификаторы с высокими температурами: 1000 — 1300'С) образуются в основном неконденсирую~циеся углеводороды, так как потенциальные жидкие продукты в таком температурном интервале подвергаются крекингу и превращаются в газ.
При выборе биомассы количество и состав жидких продуктов лучше всего определять экспериментально. Углерод и водород, содержащиеся в конденсируемых продуктах, не могут быть использованы для производства водорода и СО без рециркуляции через газификатор. Конденсвруемые продукты оказывают также влияние на тепловой баланс газифнкатора, поскольку они выходят из него в виде паров (пользуясь критериями, рассмотренными в равд. 1, теплосодержание коцденснруемых продуктов на выходе из газификатора представляет собой сумму теплоты сгорания (25'С), скрытой теплоты парообразования и теплосодержания пара от 25*С до температуры выхода из газификатора). Азот.
Поскольку в газификаторах образуются условия для протекания реакций восстановления, часть азота, содержащегося в сырье, будет превращаться в аммиак, который в последующем может быть удален. По аналогии с газификацией угля 50-100; азота сырья может быть превращено в аммиак в реакторах с нисходящим слоем. Сера, К возможным продуктам превращения серы сырья относятся Н,Б, СОБ, СБ, меркаптаны и т.
и. Наибольшее внимание из них, с точки зрения очистки получаемых продуктов, заслуживают два первых со. елинения. Многие виды биомассы содержат небольшое количество серы, поэтому можно полагать, что для получения горючего газа потре- !42 Часть П Способы получения энергии из биомассы буются минимальные усилил для ее удаления. По аналогии с газификацией угля молярное отношение Нгб/СОВ в газе может быть равно примерно 20 в газификаторах с неподвижным слоем, 15 — с проталкиваемым слоем и 6 — с псевдоожнженным слоем (флюид).
Логлери углеродл. Полное превращение углерода сырья в полезные продукты возможно лишь теоретически, поскольку для этого твердые материалы должны находиться в реакционной зоне практически неограниченное время. Для каждого типа газификатора или метода газификации существует равновесие между перерабатываемым и остающимся углеродом (обычно в виде углистого вещества) ". В процессе газификации по мере истощения водорода сырья остающийся углерод становится менее реакционноспособным. В результате небольшая доля (2-5; ) поступающего с сырьем углерода может быть удалена нз газификатора в виде обуглившихся продуктов (например, 95 масс.
% С, 5 масс. % Н) вместе с золой. Выход левина н других некондщюир>юц!ихсл углеводородных газов, Большой выход метана и других углеводородных газов наблюдается при высоких давлениях и низких температурах газификации, При газификации угля образуются более высокие концентрации метана по сравнению с расчетными, полученными для модельной пары (3-графит1водород [81.
Следовательно, прн расчете выхода метана необходимо учитывать тип сырья и газификатора. Очевидно, что в газификаторах с высокими температурами или с неподвижным слоем выход метана из любого сырья будет незначительным. Значительные выходы метана наблюдаются в угольных газифнкаторах с неподвижным слоем и обратным потоком газов и паров. При низкотемпературной верхней зоне удаления летучих веществ 5 — !О;; подаваемого углерода может быть превращено в метан, что достигается прн переработке биомассы в газификаторах с неподвижным слоем и обратным потоком [105. Выход метана нз газификатора прн переработке биомассы пропорционален доле образуюгцихся летучих веществ. Баланс элементов получающихся продуктов приведен в табл.
5. Лршзлтме условия гази!!Уиклгуии. Число оставшихся неизвестных параметров процесса равно шести: продукты реакции (Нг, НУО, СО и СО,) и скоРости подвода воданого паРа Уппр и кислоРода УО . Обычно Оз' эти неизвестные величины входят в пять уравнений: (а) три уравнения, характеризующие балансы элементов Г, Н и О, (б) одно уравнение, гг Эт Э о равновесие не одинаково для газификации биомассы и угля. Угольная эола обычно инертна и имеет тенденцию блокировать или экранизировать остающиеся очапз активного углерода.
В противоположность этому некоторые виды биомассы (например, древесина) отличаются высоким содержанием щелочных металлов 0Ча, К) в золе, которые каталитически действуют на реакции газификации. Так, например, Фельдман [91 экспериментально показал, что древесная зола является превосходным катализатором газификации лревесины. Таблица 5. Элементный баланс технологического процесса газификация Эл мент» Моли ътсментов в суком безвольном с»ряс, поступеюшсм в тшификптор с н о и з Л В С О и Полученные продукты конденсиру- ( — ) жидкости НН, Нгб СОБ углеродап А1 В! О О) Б Молей смой Малей Молей Молей Потери (Оа) (Бу) (Ес) ( †) З(за Оа 2ЕЬ Ес Ес Ао 0,6Ао ЕЬ Ес (если потребуеюя)" Молей СНе (Апг) Молей СгНс (Ае) Прочие соединениял' ( — ) Ат 4Ащ 2Ае 6Ае (если потребуется) А — А1 — Ес — Ао — Ащ — 2Ае = А' Π— О! — )Уа = ЕР Е = Е1 + ЕЬ+ Ес н Отношс ия с.н приво»ется лля утянского шшсотвв с солсриенисм 95 мвсслх с, 5 мам.п н.
" Прслполмеется ята серп н утпмлом вешсстее не солермится. ' Нв ссновмши нмеЯЯ»иксе ля»и»к, кРоме Нз, НзО, СО н СО, мозге солсР»екь Сэз ил» лРУ- тне соснине ня Лршмзоз не Л' В' В С .СООтмтетшиис Утпсрся, ВОЛИЮШ Н КНСЗЗЗЗР ЗЛ гнпстиук ЗЗЗЗИС Р с возлуко нли кислоролом я пером. определяющее константу равнонесия (Нг)(сог) Р"" (СО) (Н,О) ' (7) и (а) уравнение общего теплового баланса. В реакторах с неподвижным слоем н с обратным газовым потоком влага, содержащаяся в сырье ((н,о), испаряясь, выходит вместе с горячими газами.
Поэтому в реакторе данного типа содержащаяся в сырье Углерод, расходуемый на образава. ние СО и СОг Водород, расходуемый на образова- ниеН,и НО Кислород, расходуемый на образова- ние СО, СО, и Н,О Азот, расходуемый на образование )Чг Баланс серы Общее количество Моли элементов в соединениис молей соединений  — В! — ЗОа — 2ЕЬ вЂ” 0,6Ао — 4Агп — 6Ае = В' Часть И 145 2.3. Сопутствующие процессы " Не только в раввовесиых условиях.
влага не может быль использована для получения Н, и СО и, следовательно, не должна учитываться в уравнениях (а) и (б): а) Уравнения легко составляются на основе начальных (А', В', С', Г„ Ггз, и, возможно, Гн,о) и конечных (Нз, Н,О, СО и СО,) данных. С целью сокращения расходов желательно свести к минимуму моляр. нос отношение пар!окислите>ь (Г,)Го,), б) Константа равновесия определяется в случае гетерогенной реакции, происходящей на поверхности топлива [81. Считают, что при высоких температурах, типичных для газификационных систем, устанавливается термодинамическое равновесие. Температура равновесного состояния зависит от типа газификатора: (1) для газификаторов с твердой золой и неподвижным слоем температура поддерживается ниже температуры плавления золы, чтобы избежать образование шлака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
