Реакция газификации углерода и ее роль в процессах восстановления.

В присутствии твердого углерода при анализе восстановления оксидов железа следует учитывать равновесие в системе

С—СО— СО₂:

СО₂ + С = 2СО — 166,32 МДж.

Реакцию называют реакцией газификации углерода,

или реакцией Белла—Будуара. Зависит от давления. Если допустить, что твердое топливо состоит только из углерода, будут справедливы следующие уравнения:

C+ О₂ =CО₂

СО₂ + С = 2СО

С+ Н₂О=СО+ Н₂

С+ 2Н₂=С Н₄

Равновесный состав газовой фазы по этой реакции зависит от температуры и давления. С повышением температуры равновесие смещается вправо, а скорость её протекания возрастает и при 950—1000° С она становится настолько высокой, что практически вся образовавшаяся в результате восстановительных реакций СО2 полностью разлагается углеродом с образованием СО. Повышение давления оказывает обратное влияние: равновесный состав равновесной фазы смешается в сторону увеличения СО2.

Три разных процесса влияют на скорость газификации:

-химическая реакция, которая в интервале 600—900 °С является лимитирующей стадией газификации;

-диффузия в порах, влияющая на скорость газификации до 1200°С;

-диффузия в граничном слое.

Основная роль в распределении температур в горящем слое угля принадлежит химическим реакциям, сопровождающимся выделением тепла (окисление) и поглощением его (восстановление С02).

Процесс газификации должен обеспечивать получение газа с высо­ким содержанием СО+Н₂, <3% углеводородов, степенью окисления не более 5% и минимальным количеством серы, характеризоваться высокой степенью газификации углерода и низкой энергоемкостью. Условиями, обеспечивающими эффективность процесса, являются повышенное давление, обеспечивающее высокую удельную произво­дительность самой установки и расположенных за ней скрубберов мокрой очистки; высокая температура газификации, способствующая росту скорости процесса и, соответственно производительности уста­новки и степени газификации углерода, уменьшению содержания вредных побочных продуктов, расплавлению шлака; возможность пе­реработки всех типов углей независимо от их спекаемости.