2.1.3.3 煤气组成的热力学计算
在用蒸汽-氧鼓风的煤焦气化过程中进行着前述的气化反应,煤气的组分主要由反应式(4)、式(5)、式(8)的平衡状态所确定。
煤气组分中应包含CO、CO2、H2、CH4及H2O。除此之外,煤气中还含有氮气,因为气化过程中应用的工业氧含有约5%的氮气。借助于解出带有六个未知数的方程式组,可 以计算出煤气的理论组分。
式中 Kp1、Kp2、Kp3——反应式(4)、式(8)、式(5)的平衡常数;
PCO、PCO2、PH2、PCH4、pH2O——煤气中CO、CO2、H2、CH4及H2O的分压。
式中 pN2——煤气中N2的分压;
p——煤气的总压力。
第五个方程式(5-6)可由过程的物料平衡获得。已知鼓风中氢与氧的质量比等于所制得的煤气中氢与氧的质量比,此质量关系可由在鼓风中及煤气中氢及氧的分压来表示
式中 p′O2和p′H2O——分别为鼓风中O2及H2O的分压力。
第六个方程式(5-7)与第五个方程式(5-6)相似,表示鼓风中氮与氧的质量比与在制得的煤气中氮与氧的质量比相等。
式中 p′N2——在鼓风中N2之分压。
由式(5-7)、式(5-8)可解出A与B。
令
将p′O2、p′H2O及p′N2的值代入式(5-7)及式(5-8),可得
为了简化解出带有六个未知数的方程式组,可以排出第七个方程式(5-12)。第七个方程式按前述的方法一样列出。
由方程式(5-2)、式(5-4)得
联解方程式(5-5)、式(5-6)、式(5-7)、式(5-8)、式(5-12)、式(5-13)得
决定了PH2大小,从式(5-14)很易求出pCO,知道了pCO由式(5-2)即可确定PCO2,由式(5-5)可确定PCH4。由式(5-1....