Principios de la tecnología de gasificación del carbón
El proceso de carbonización del carbón sufre principalmente los siguientes cambios: cuando la temperatura del material del carbón es superior a 100 °C, el agua del carbón se evapora; cuando la temperatura supera los 200 °C, el agua unida; en el carbón se libera; cuando alcanza los 350 ℃, el carbón apelmazado comienza a ablandarse y forma aún más un coloide viscoso (este fenómeno no ocurre en la turba, el lignito, etc. cuando alcanza los 400 ~ 500 ℃, la mayor parte); el gas y el alquitrán precipitan, lo que se denomina producto de descomposición térmica primaria; a 450-550 ℃, la descomposición térmica continúa y el residuo se espesa y solidifica gradualmente para formar semicoque por encima de 550 ℃, el semicoque continúa descomponiéndose y precipitando; los volátiles restantes (el componente principal es hidrógeno), y el semicoque pierde peso al mismo tiempo. Se contrae y forma grietas cuando la temperatura es superior a 800°C, el volumen del semicoque se contrae y se endurece para formar poros; coque. Cuando el autoclave se lleva a cabo en un horno de retorta de cámara, los productos de descomposición térmica primaria entran en contacto con el coque al rojo vivo y la pared del horno de alta temperatura, lo que provoca la descomposición térmica secundaria para formar productos de descomposición térmica secundaria (gas de horno de coque y otros productos químicos de coquización). productos). Los productos de la carbonización del carbón son el carbón, el alquitrán de hulla y el gas de hulla. El rendimiento y la composición de los productos de carbonización del carbón dependen de la calidad del carbón crudo, la estructura del horno y las condiciones de procesamiento (principalmente temperatura y tiempo). Como la temperatura final de carbonización es diferente, los productos de carbonización del carbón también son diferentes. El producto sólido de la carbonización a baja temperatura es un semicoque negro con estructura suelta, bajo rendimiento de gas y alto rendimiento de alquitrán; el producto sólido de la carbonización a alta temperatura es un coque gris plateado con estructura densa, alto rendimiento de gas y bajo rendimiento de alquitrán. El rendimiento de los productos de carbonización a temperatura media se encuentra entre la carbonización a baja temperatura y la carbonización a alta temperatura. Los principales componentes del gas de hulla generado durante la carbonización del carbón son el hidrógeno y el metano, que pueden utilizarse como combustible o materia prima química. La carbonización a alta temperatura se utiliza principalmente para producir coque metalúrgico. El alquitrán resultante es una mezcla de hidrocarburos aromáticos y compuestos heterocíclicos y es una fuente importante de hidrocarburos aromáticos en la industria. El alquitrán de hulla de carbonización a baja temperatura contiene más alcanos que el alquitrán de alta temperatura. es una de las fuentes importantes de petróleo artificial.
La gasificación del carbón se refiere a una serie de reacciones químicas entre la materia orgánica del carbón y los agentes de gasificación (como vapor/aire u oxígeno, etc.) a una determinada temperatura y presión en equipos específicos para convertir el sólido. Proceso de conversión del carbón en gases combustibles como CO, H2, CH4 y gases no combustibles como CO2 y N2. Cuando se gasifica el carbón, se deben cumplir tres condiciones: gasificador, agente gasificante y suministro de calor. Las tres son indispensables.
Las reacciones que se producen en el proceso de gasificación incluyen reacciones de pirólisis, gasificación y combustión del carbón. La pirólisis del carbón se refiere al proceso en el que el carbón cambia de fase sólida a productos trifásicos gaseosos, sólidos y líquidos. Las reacciones de gasificación y combustión del carbón incluyen dos tipos de reacciones, a saber, reacción heterogénea gas-sólido y reacción homogénea en fase gaseosa.
Los diferentes procesos de gasificación tienen diferentes requisitos para las propiedades de las materias primas. Por lo tanto, al seleccionar un proceso de gasificación de carbón, es extremadamente importante considerar las características del carbón utilizado para la gasificación y su impacto. Las propiedades del carbón para la gasificación incluyen principalmente la reactividad del carbón, el apelmazamiento, la escoria, la estabilidad térmica, la resistencia mecánica, la composición del tamaño de las partículas y el contenido de humedad, cenizas y azufre.