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Gas d'acqua

un prodotto della gassificazione dei combustibili, ottenuto nei generatori di gas dall'interazione del combustibile caldo con il vapore acqueo.

Wikipedia

Gas d'acqua

Gas d'acqua- una miscela di gas la cui composizione è CO - 44, N - 6, CO - 5, H - 45.

Il gas d'acqua viene prodotto soffiando vapore acqueo attraverso uno strato di carbone caldo o coke. La reazione procede secondo l'equazione:

H_2O + C \rightarrow H_2 + CO

La reazione è endotermica e avviene con assorbimento di calore - 31 kcal / mol (132 kJ / mol), quindi, per mantenere la temperatura, di tanto in tanto viene fatta passare aria (o ossigeno) nel generatore di gas per riscaldare lo strato di coke, oppure aria o ossigeno vengono aggiunti al vapore acqueo.

Questo è il motivo per cui il gas acqua solitamente non ha una composizione stechiometrica, cioè 50 vol.% H + 50 vol.% CO, ma contiene anche altri gas.

I prodotti della reazione hanno un volume doppio rispetto al volume del vapore acqueo. Secondo la termodinamica, una parte significativa dell'energia interna della reazione viene spesa per aumentare il volume.

Sarebbe interessante un’installazione in grado di recuperare questa energia. Parte dell'energia sotto forma di elettricità può essere spesa per il riscaldamento di combustibili solidi. In tale installazione, il riscaldamento può essere effettuato mediante compressione adiabatica del vapore acqueo.

Se un'unità di generazione di gas deve alimentare una centrale elettrica, i suoi gas di scarico possono riscaldare il vapore acqueo.

La gassificazione è il processo di conversione della parte organica del combustibile solido e talvolta liquido in uno stato gassoso. I componenti principali del gas generato dal generatore sono CO, H2, CH4 e idrocarburi pesanti.

Il combustibile gassoso è ampiamente utilizzato nella tecnologia a causa di una serie di vantaggi.

Per la gassificazione, con la produzione di gas ad alto contenuto calorico, possono essere utilizzati vari combustibili solidi di basso valore e i loro rifiuti.

I gas possono essere bruciati con un leggero eccesso d'aria con relativo preriscaldamento mediante il calore dei prodotti della combustione di scarico; Quando i gas vengono bruciati, si sviluppa una temperatura elevata (1500-1900e), a seguito della quale l'efficienza del forno o di un altro dispositivo di riscaldamento è elevata e aumenta la produttività del forno.

È possibile ottenere gas presso una stazione centrale di generazione del gas.

Quando si bruciano i gas, si ottengono facilità di manutenzione dei forni, semplicità di progettazione del bruciatore e capacità di controllare con precisione il processo di combustione.

Il combustibile solido, convertito allo stato gassoso, può essere utilizzato come combustibile buono ed economico per i motori a combustione interna.

Ma oltre ai grandi vantaggi, il gas del generatore, se utilizzato come combustibile, presenta anche degli svantaggi, tra cui ulteriori investimenti di capitale per l'installazione di generatori di gas e la perdita di calore sensibile dal bacino del generatore durante il raffreddamento durante il processo di pulizia.

Tuttavia, a causa dei grandi vantaggi del combustibile gassoso, tutte le grandi fabbriche moderne, che hanno molti forni e altri dispositivi di riscaldamento situati su una vasta area, dispongono delle proprie stazioni centrali di generazione del gas.

Negli stabilimenti metallurgici degli Urali e negli impianti di fusione del vetro in molte regioni dell'URSS, i generatori di gas funzionano con combustibile legnoso. Negli ultimi anni hanno acquisito grande importanza le installazioni di generatori di gas su automobili e trattori alimentati a legna in zolletta.

Il gas produttore era aria e miscela, e talvolta anche ossigas.

La produzione di gas d'aria si ottiene soffiando aria secca attraverso uno strato di combustibile caldo. Il gas misto viene prodotto soffiando una miscela di aria e vapore acqueo attraverso uno strato di combustibile caldo. Il gas d'acqua può essere ottenuto facendo passare acqua e vapore d'aria attraverso uno strato di combustibile caldo con fornitura periodica di vapore acqueo o aria. L'ossigeno gassoso viene prodotto facendo passare il vapore acqueo mescolato con l'ossigeno attraverso uno strato di combustibile caldo.

Aria gassata. Quando l'aria intensiva viene fornita attraverso uno strato di combustibile caldo, si ottiene gas d'aria. Durante la lavorazione si sviluppa una temperatura molto elevata (1400-1500°). il che è estremamente indesiderabile, poiché provoca scorie nel generatore di gas, con conseguente interruzione del suo normale funzionamento.

Gas misto. Il metodo di gassificazione, che produce gas misto del generatore, è il più accettabile per l'industria, poiché consente di utilizzare il calore in eccesso ottenuto durante la formazione del gas atmosferico per la decomposizione del vapore acqueo. Il vapore acqueo viene introdotto contemporaneamente al getto d'aria.

Il rapporto tra la quantità di aria e vapore acqueo è stabilito sperimentalmente e deve essere tale che il generatore non si raffreddi eccessivamente e non formi fanghi. Il contenuto di umidità introdotto con la soffiatura viene giudicato dalla temperatura della miscela vapore-aria, che solitamente viene misurata con un termometro che indica il punto di rugiada della miscela vapore-aria alimentata. Questa temperatura varia solitamente da 38-52°.

Gas d'acqua. In connessione con lo sviluppo della sintesi di ammoniaca, metanolo, combustibile liquido e altre sostanze, il gas d'acqua è ampiamente utilizzato. Viene utilizzato in miscela con gas per illuminazione o altri gas ad alto contenuto calorico e fornito alla popolazione per essere utilizzato come combustibile.

La composizione del gas d'acqua è costituita principalmente da CO e H: con un piccolo contenuto di CO^, N2 e CH4.

Il gas d'acqua su scala industriale può essere prodotto immagazzinando calore in un generatore di gas (primo metodo) o fornendo calore a un generatore di gas con una miscela gassificante vapore-gas (secondo metodo).

Il processo di produzione del gas d'acqua utilizzando il primo metodo, ovvero utilizzando il metodo di accumulo del calore in un generatore di gas, consiste nel soffiare aria attraverso uno strato caldo di coke o carbone dal fondo del pozzo del generatore di gas; Lo strato di combustibile si riscalda gradualmente e il gas risultante viene solitamente rilasciato nell'atmosfera. Non appena la temperatura nella zona di gassificazione sale a 1100-1200°C, l'alimentazione dell'aria viene interrotta e il vapore surriscaldato viene rilasciato dall'alto verso il basso. Il vapore acqueo, passando attraverso uno strato caldo di carburante, si decompone secondo le reazioni sotto indicate, producendo gas d'acqua diretto al consumatore.

Il processo di decomposizione del vapore acqueo è un processo endotermico; pertanto, la temperatura nel pozzo del generatore di gas diminuisce gradualmente. Dopo che la temperatura scende ad un certo limite (800°), l'erogazione di vapore viene interrotta e l'aria viene nuovamente fornita all'albero. Di solito il lavoro viene eseguito in modo tale che l'aria venga insufflata per 10 minuti, quindi il vapore acqueo per 5 minuti.

Il secondo metodo per produrre gas d'acqua, ovvero fornendo calore a un generatore di gas con una miscela gassificante vapore-gas, è più recente; può essere effettuato in due modi: o una miscela di ossigeno con vapore acqueo, oppure una miscela di vapore acqueo con gas circolante, preriscaldato ad alta temperatura.

Il secondo metodo di produzione del gas d'acqua presenta il vantaggio rispetto al primo che il processo viene eseguito in continuo, con una modalità operativa costante del generatore di gas.

I dispositivi in ​​cui il carburante viene gassificato sono chiamati generatori di gas.

Il combustibile utilizzato per la gassificazione è coke, carbone, torba, legna da ardere, ecc. Considereremo solo i generatori di gas funzionanti con combustibile legnoso.

Il combustibile entra dall'alto nel pozzo del generatore di gas e, scendendo verso il flusso di gas riscaldato, viene gradualmente convertito in prodotti vapore e gas.

Nella parte inferiore del pozzo del generatore di gas (Fig. 44) sotto la griglia, quando si riceve gas misto, vengono forniti aria e vapore acqueo che, risalendo verso l'alto, passano prima attraverso lo strato di scorie (zona V), a causa del calore di cui sono in qualche modo riscaldati, e poi attraverso uno strato di combustibile caldo, reagendo con il suo carbonio. Nella zona di combustione IV (nella zona dell'ossigeno), vengono prodotti sia CO2 che CO; il vapore acqueo reagisce parzialmente con il carbonio.

La CO2 formata nella zona di combustione (zona dell'ossigeno) e il vapore acqueo non decomposto, salendo più in alto e passando attraverso lo strato di combustibile caldo di carbonio, si riducono per formare CO e H2.

Lo strato di combustibile in cui si formano CO e H2 è chiamato zona di riduzione (zone III). La composizione del flusso di gas all'uscita dalla zona di riduzione è dominata dalla CO, ma non da essa C02.

Sia le zone di ossigeno che quelle di riduzione sono comunemente chiamate zone di gassificazione.

Sopra, direttamente sopra la zona di recupero ///, c'è una zona II distillazione a secco. In questa zona c'è una liberatoria

/-zona sshkn; //-zona di distillazione a secco: ///-zona di recupero:VI- Zona di combustione (ossigeno); V-zona scorie, /-pozzo generatore di gas; Dispositivo di caricamento a 2 grembiuli e 3 mine; -^-griglia; vasca a 5 rotazioni; 6 supporti vasche mobili; 7 ruote motrici, 8- coltello per scorie; U - foro per la vite; Tubo a 10 uscite; 11 -aria-.pronod-, 12 - camera di soffiaggio; 13- Valvola idraulica inferiore; 14 - portello di accensione

Una miscela volatile vapore-gas, che comprende gas non condensabili, acidi, alcoli, resine e altre sostanze organiche vaporose.

Nella parte superiore del pozzo del generatore di gas, nella zona /, il combustibile viene essiccato.

Zona II distillazione secca e zona IO le aree di essiccazione del carburante sono chiamate zone di preparazione del carburante.

REAZIONI FONDAMENTALI DI GASIFICAZIONE

Nella zona dell'ossigeno. Esistono tre ipotesi riguardanti l'interazione del carbonio con l'ossigeno.

1. L'ipotesi di riduzione presuppone che come risultato dell'interazione di carbonio e ossigeno, la CO2 si formi direttamente secondo l'equazione:

TOC o "1-3" h z C - 02 = CO., ; D, (97)

Inoltre, la presenza di CO nelle zone sovrastanti, secondo questa ipotesi, è considerata come conseguenza della riduzione della CO2 ad opera del carbone caldo presente nel combustibile secondo la reazione:

CO.. C = 2СО - Q. (98)

2. L'ipotesi della formazione primaria di CO presuppone che come risultato dell'interazione di C e (): CO si forma prima secondo l'equazione:

2С а::СО-Q, (99)

Che può quindi essere ossidato secondo l'equazione:

2С0--0, = 2С02 Domanda (100)

3. L'ipotesi complessa presuppone che prima si formi un complesso complesso carbonio-ossigeno, e poi da esso si formino CO2 e CO secondo le reazioni:

L-S-^-0, = Cr0v (10!)

CxOv= mCO, lCO. (102

La terza ipotesi è attualmente considerata la più probabile tra le ipotesi precedenti.

Nella zona di recupero. Inizia dove scompaiono le ultime tracce di ossigeno. Nella zona di riduzione hanno luogo le seguenti reazioni endotermiche:

A) interazione del C con la CO2:

CON CO., -- 2СО; (103)

B) interazione del vapore acqueo con il combustibile a base di carbonio caldo:

C211 O-CO. 2H, (104

C-!1<> C>N.. (105)

È possibile che queste ultime due reazioni avvengano parzialmente nella zona dell'ossigeno. A temperature superiori a 900° predomina la seconda di queste due reazioni, al di sotto di 900° la prima.

I processi di riduzione hanno tempo sufficiente per completarsi se l'altezza della zona di riduzione è pari a 12-15 diametri dei pezzi di carbone.

Pertanto, l'altezza dello strato di combustibile nel generatore di gas è la dimensione progettuale principale.

Gas d'acqua, una miscela di gas infiammabile, costituita principalmente da monossido di carbonio e idrogeno e formata durante la decomposizione del vapore acqueo con carbone caldo. Il coke o l'antracite vengono spesso utilizzati per produrre gas d'acqua. Teoricamente il gas acqua dovrebbe contenere il 50% di monossido di carbonio e il 50% di idrogeno, ma in pratica, poiché è difficile mantenere la temperatura richiesta nel generatore (1.200 °C), il gas contiene sempre il 3-5% di anidride carbonica, un po' di metano , azoto e, se il combustibile conteneva zolfo, anche idrogeno solforato in piccole quantità.

Per ottenere 1 cu. un metro di gas d'acqua della composizione teorica specificata richiede 0,4 chilogrammi di vapore acqueo; in realtà solitamente se ne consuma di più, poiché parte del vapore attraversa il generatore indecomposto e in quantità tanto maggiore quanto più bassa è la temperatura alla quale avviene la gasazione. Poiché a basse temperature (sotto i 900°C) il contenuto di anidride carbonica nel generatore aumenta notevolmente, è chiaro da ciò che il mantenimento continuo di una temperatura sufficientemente elevata al suo interno è di grande importanza per il corretto funzionamento del generatore. Da 1 chilogrammo di coca si ottengono solitamente da 1,4 a 2 metri cubi. metri di gas acqua con potere calorifico compreso tra 2.300 e 2.600 calorie per metro cubo. metro. Il gas acqua è infiammabile, ma nei normali bruciatori split brucia con fiamma incolore; nei bruciatori Auer, dotati di una calza luminosa composta da ossidi di metalli rari, arde emettendo una luce piuttosto significativa. Per aumentare la capacità luminosa del gas d'acqua, spesso viene carburato, e ciò avviene direttamente, nello stesso dispositivo (sistemi Lau, Humphrey-Glasgow), o in carburatori separati (sistemi Strahe, Delvik-Fleischer, ecc. ). Per la carburazione del gas d'acqua vengono utilizzati oli di petrolio economici nella quantità di 0,3-0,4 litri per metro cubo. metro (il più delle volte gasolio), e la carburazione viene effettuata ad alta temperatura spruzzando olio in una camera con muratura porosa riscaldata attraverso la quale passa il gas carburato, o benzene, e in questo caso la carburazione viene eseguita a freddo, e 80-90 grammi di benzene vengono spesi per cubo metro.

A causa del contenuto significativo di monossido di carbonio, il gas acquatico è molto velenoso e inodore, quindi le perdite non sono sempre facili da rilevare. Per dargli odore si profuma con qualche sostanza odorosa: mercaptano o carbilammina. Il gas d'acqua è diventato molto importante nella metallurgia, nella produzione dell'acciaio, nelle fabbriche di cannoni e di armi, nelle fabbriche di vetro, di terracotta e chimiche. Se il gas d'acqua viene utilizzato per l'illuminazione, viene purificato dalle impurità del vapore, nonché dall'anidride carbonica e dai composti dello zolfo, per i quali passa attraverso un frigorifero, uno scrubber e un purificatore riempito con minerale di palude. Dopo aver attraversato un purificatore con ossido di ferro, il gas contiene un composto volatile di monossido di carbonio con ferro che, bruciato nei bruciatori Auer, provoca un rapido deterioramento della calza incandescente. Per eliminare questo composto dal gas, quest'ultimo, dopo essere passato attraverso un depuratore, viene inviato attraverso acido solforico concentrato.

Negli Stati Uniti, in Inghilterra e in Germania il gas d'acqua viene spesso miscelato con il gas di illuminazione (fino al 30%), viene immesso nell'impianto idraulico e passa insieme al gas di carbone a tutte le stazioni di trattamento degli impianti a gas.

GAS ACQUA, gas di cokeria, è un gas ottenuto dal coke facendovi passare attraverso vapore acqueo surriscaldato a una temperatura superiore a 1000° e costituito da volumi approssimativamente uguali di CO e H 2 con l'aggiunta di piccole quantità di CO 2, H 2 O, CH 4 e N2.

Teoria. Quando il vapore acqueo passa sul carbone caldo (coke), quest'ultimo viene ossidato a causa dell'ossigeno presente nell'acqua. A seconda dell'ossidazione, può procedere secondo una delle seguenti equazioni. A basse temperature (500-600°):

Ad alte temperature (1000° e oltre):

Le equazioni (1) e (2) danno:

L'ultima equazione mostra che all'aumentare della temperatura la reazione procede sempre più verso destra, ma il prodotto della reazione sarà sempre costituito da una miscela di tutti e quattro i gas. Il loro rapporto è determinato dall'equazione:

dove p è la pressione parziale del gas corrispondente nella miscela, e A- equilibrio costante. Viene chiamata l'equazione (4). Equazione di equilibrio del gas acqua. A non dipende dalla pressione, ma aumenta fortemente con l'aumentare della temperatura. Hahn determinato sperimentalmente A per un intervallo di temperature:

Secondo la teoria ad una temperatura di circa 2800° A raggiunge il valore più alto - 6,25; ma a causa dell'elevata endotermicità di questa reazione, la temperatura nel generatore scende rapidamente, il che comporta un aumento del contenuto di CO 2, una diminuzione del contenuto di CO e H 2 e una diminuzione del potere calorifico del gas. Sarebbe possibile evitare un abbassamento della temperatura nel generatore surriscaldando il vapore acqueo a 2200°C, cosa tecnicamente non fattibile. Pertanto, la temperatura nel generatore viene ripristinata utilizzando l'esplosione di calore. Per fare ciò, interrompere l'immissione di vapore e allo stesso tempo iniziare a soffiare aria, che forma gas generatore con coke.

Storia. L'azione del vapore acqueo sul carbone ardente fu scoperta da Felice Fontana (1780). Il gas d'acqua carburato con naftalene fu utilizzato per la prima volta per scopi di illuminazione da Donovan a Dublino (1830). Nel 1849 Zhilard utilizzò l'aria soffiata attraverso il generatore per ripristinare la temperatura. Kirkham (1852) migliorò il progetto del generatore e utilizzò il calore dei gas di scarico per produrre vapore. Intorno al 1855, il gas acquatico fu utilizzato per la prima volta per l'illuminazione urbana in Francia (Narbonne), intorno al 1860 - in Germania, intorno al 1870 - in Inghilterra e negli Stati Uniti. Nel 1898, Delvik e Fleischer aumentarono la forza del getto d'aria e ridussero l'altezza dello strato di combustibile, riducendo così la durata del getto caldo. Nel '900 iniziarono le sperimentazioni sull'utilizzo di griglie mobili per impedire la sinterizzazione dello strato inferiore della carica del generatore. Strache (1906) propose un metodo per ottenere il cosiddetto. doppio gas acqua, consentendo l'uso del carbone al posto del coke. La Delvik-Fleischer Society (1912) costruì un generatore per triplo gas acqua, che consente di ottenere catrame primario dal carbone utilizzato. Attualmente, in diversi paesi si sta lavorando per automatizzare il controllo dei generatori e aumentarne la potenza.

Classificazione del gas d'acqua. Oltre al gas d'acqua puro, ci sono anche gas d'acqua carburato e i già citati gas acqua doppio e triplo. Questi ultimi sono prodotti principalmente in Germania e vengono anche chiamati gas dell'acqua di carbone(Kohlenwassergase). Anche il gas semi-acqua dovrebbe essere classificato come gas d'acqua.

Produzione di gas d'acqua. Uno schema di un dispositivo per la produzione di normale gas d'acqua è mostrato in Fig. 1.

Il generatore 1 è costituito da un involucro in ferro con rivestimento interno in argilla refrattaria. Nella sua parte inferiore c'è una grata. I grigliati fissi sono piani; quelli mobili sono costruiti sotto forma di un cono inclinato verso l'alto, convesso, che impedisce al meglio la sinterizzazione delle scorie. I piccoli generatori vengono costruiti senza griglia, con un focolare in argilla refrattaria, mentre i generatori con una capacità superiore a 1000 m 3 di gas all'ora sono sempre dotati di griglia mobile. Sopra la griglia sono presenti porte ermetiche per l'eliminazione delle scorie, mentre sotto ci sono le stesse porte per l'eliminazione della cenere.

I tubi 2 sono posizionati nel cassetto cenere e forniscono aria per il getto di vapore caldo e vapore per il getto di vapore inferiore e gas di scarico dal getto di vapore superiore. Nella parte superiore del generatore sono presenti: uno sportello di carico autosigillante, il tubo 3 di immissione del vapore dalla soffiante superiore e i tubi di uscita del gas dalla soffiante di vapore inferiore. L'altezza dello strato di coke, a seconda delle dimensioni del generatore, varia da 1,4 a 2,5 m, nel coke metallurgico è leggermente superiore rispetto al coke di gas. Il caricamento avviene in 30-60 minuti. Il vapore si ottiene o iniettando acqua in surriscaldatori rivestiti con un materiale particolarmente resistente (thermofix), oppure, nei grandi impianti, da un'apposita caldaia a vapore, solitamente riscaldata da gas d'esplosione caldi. Negli impianti di grandi dimensioni, per garantire un'azione uniforme, il vapore viene immesso contemporaneamente dal basso e dall'alto. L'aria, sotto una pressione di 300-600 mm di colonna d'acqua, viene soffiata dai ventilatori attraverso la tubazione 5. Sono azionati da motori a vapore o motori elettrici che funzionano periodicamente. La durata dell'esplosione calda varia da 3/4 a 2 minuti e dell'esplosione vapore - da 4 a 8 minuti. Quando si passa da un'esplosione all'altra, le tubazioni corrispondenti vengono chiuse con valvole. Per evitare errori, il controllo della variazione della corsa è concentrato in un meccanismo 4 e nelle ultime installazioni avviene automaticamente. I gas caldi nelle piccole installazioni vengono rilasciati attraverso la valvola 8 nel camino 9, e in quelli grandi vengono bruciati con aria aggiuntiva nei surriscaldatori e utilizzati per riscaldare le caldaie a vapore che servono il generatore. Il trascinamento meccanico si accumula nei collettori di polveri 7 utilizzando speciali separatori di polveri 6 oppure viene trattenuto in colonne riempite di coke, dove avviene il raffreddamento. Per separare la resina, il gas d'acqua viene fatto passare attraverso l'impianto idraulico 10 e attraverso la tubazione 13 entra nel serbatoio del gas. Per fornire acqua all'impianto idraulico viene utilizzata la tubazione 12. La resina dell'impianto idraulico viene raccolta nel serbatoio 11. Teoricamente, 1 kg di carbone e 1,5 kg di vapore acqueo dovrebbero fornire 4 m 3 di gas d'acqua (ridotto a 0° e 760 mm Hg), cioè per ottenere 1 m 3 di gas acqua sono necessari 0,25 kg di carbonio e 0,375 kg di vapore acqueo. Le rese pratiche di gas d'acqua e il consumo di vapore variano a seconda del contenuto di carbonio del coke e della progettazione dell'impianto. A causa delle perdite di carbonio durante l'esplosione a caldo nelle scorie e del trascinamento meccanico, la resa di gas d'acqua per 1 kg di carbonio contenuto nel coke è ridotta a una media di 2,2 m 3 e non supera 2,8 m 3. A causa della decomposizione incompleta del vapore, il suo consumo per 1 m 3 di gas varia da 0,6 a 1,0 kg. Il consumo di energia per i ventilatori varia da 10 a 30 Wh, mentre il consumo di acqua per il raffreddamento e lo scarico varia da 5 a 10 litri, contando il tutto per 1 m 3 di gas d'acqua. Per caratterizzare il bilancio termico della produzione di gas d'acqua, è possibile utilizzare i risultati dei test effettuati da due istituti scientifici (Tabella 1).

Le dimensioni degli impianti possono essere giudicate dai dati dello stabilimento Franke Werke (Brema), riportati nella tabella. 2.

Un lavoratore è sufficiente per servire un generatore. È necessario personale aggiuntivo per lo scarico delle scorie e, nei grandi generatori, per caricare il coke. Insieme ai tipi consolidati di generatori, se ne stanno sviluppando di nuovi ai fini dell'automazione e di un migliore utilizzo del calore.

Fico. 2 mostra un impianto automatico per la produzione di gas d'acqua a carburatore con perfetto sfruttamento del calore, realizzato nel 1926/27 da Humphreys (Glasgow, Londra) per la Société d'Eclairage, Chauffage et Force Motrice di Genevilliers.

Il generatore A è circondato da una camicia d'acqua B, collegata ad una caldaia a vapore a bassa pressione C, che serve a recuperare il calore emesso dal generatore. Con il getto caldo, l'aria entra nel generatore dal basso. I gas che escono dall'alto entrano nella parte superiore del carburatore F, dove bruciano con aria aggiuntiva e riscaldano il carburatore. Entrando dal basso nel surriscaldatore G, vengono infine bruciati nella sua parte superiore con una nuova porzione di aria aggiuntiva ed entrano nella caldaia funzionante H, e da qui, attraverso il separatore polveri J, nel camino K. I gas sia dal surriscaldatore inferiore che Il getto di vapore superiore entra nella parte superiore del carburatore, mescolato ai vapori dell'olio ivi immesso e carburato. Se non vi è necessità di carburazione, i gas, bypassando il carburatore, entrano anche sotto la caldaia attraverso un apposito tubo per lo scambio termico. La sinterizzazione delle scorie viene ridotta introducendo una griglia rotante E. La produttività di ciascun generatore raggiunge gli 80.000 m 3 di gas carburato al giorno; l'intero impianto dovrebbe produrre 600.000-800.000 m 3 al giorno. Un gruppo di tre di questi generatori è servito da tre addetti alla supervisione e da uno incaricato della rimozione delle scorie.

Poiché la necessità di utilizzare coke per produrre gas d'acqua limita notevolmente la distribuzione del gas, Strache ha proposto di utilizzare il carbone in generatori dal design speciale. Il generatore Strache per la produzione del “doppio gas” (Fig. 3) è un collegamento del generatore 1 con qualcosa come una storta di coke 6 nella sua parte superiore.

Il carbone lì caricato viene riscaldato dai gas di scarico dell'aria calda che passa nello spazio anulare attorno alla parte della storta del generatore. I prodotti della distillazione secca attraverso il tubo 13 entrano nella valvola di controllo dell'acqua 5 e nel tubo 14. Se vi penetrano anche gas caldi, il bruciatore di controllo collegato al tubo 14 si spegne, quindi è necessario aumentare la resistenza della valvola. Durante il getto caldo l'aria entra dal basso attraverso il condotto aria 8; i gas caldi entrano attraverso la valvola 2 nel surriscaldatore 3, dove vengono bruciati con aria aggiuntiva fornita attraverso il canale 12, ed escono attraverso la valvola 10 nel camino 11. Quando il getto di vapore (il vapore proviene da 4), le valvole 2, 9 e 10 sono chiuse e l'acqua viene iniettata nella parte superiore del surriscaldatore. Il vapore entra nella parte inferiore del generatore attraverso il canale 12. Il gas d'acqua risultante miscelato con prodotti di coke (doppio gas) esce dal generatore attraverso il tubo 13. Per la pulizia viene utilizzato il portello 7. Il gas triplo è una miscela di gas d'acqua con gas del generatore e prodotti di distillazione secca del carbone usato.

Proprietà del gas d'acqua. Teoricamente, il gas d'acqua dovrebbe essere una miscela di volumi uguali di CO e H 2. Tale gas (a 0° e 760 mm) ha un peso specifico (rispetto all'aria) di 0,52; il suo potere calorifico superiore per 1 m 3 è pari a 3070 Cal, il suo potere calorifico inferiore non supera 2800 Cal; temperatura fiamma 2160°; le miscele con aria esplodono con un contenuto di gas d'acqua compreso tra il 12,3 e il 66,9%. In pratica, la composizione e le proprietà del gas d'acqua si discostano da quelle derivate teoricamente. La composizione media e le proprietà dei vari tipi di gas d'acqua sono caratterizzate dalla tabella. 3 (secondo de-Gral).

Le proprietà del gas carburato dipendono dal metodo e dal grado di carburazione. Il gas è arricchito di metano (fino al 15%) e idrocarburi pesanti (fino al 10%); il suo potere calorifico sale a 5000 Cal/m3.

Purificazione del gas d'acqua prodotto a seconda del suo scopo. Il gas per illuminazione e per usi tecnici viene purificato, proprio come il gas per illuminazione. Poiché il gas d'acqua ha proprietà tossiche, ma allo stesso tempo non ha né colore né odore, per precauzione vengono mescolati vapori di sostanze dall'odore forte (mercaptani, carbilammina). Recentemente, in relazione all'utilizzo del gas d'acqua per scopi catalitici, è stato necessario purificarlo accuratamente dalle impurità tossiche in esso presenti che avvelenano i catalizzatori. Di questi, l'idrogeno solforato, il disolfuro di carbonio e il solfuro di carbonio si trovano nel gas d'acqua. Per eliminarli F. Fischer propone il seguente metodo, che permette allo stesso tempo di isolare e utilizzare lo zolfo in essi contenuto. Il disolfuro di carbonio e il solfuro di carbonio vengono ridotti cataliticamente dall'idrogeno nel gas d'acqua ad una temperatura di 350-400° (a seconda del catalizzatore). Catalizzatori: Cu, Pb, Bi, CuPb, Cr 2 O 3, ecc. In questo caso, lo zolfo di questi composti produce quantitativamente idrogeno solforato H 2 S e suoi sali, che vengono ossidati a S secondo la seguente reazione:

(la reazione avviene in presenza di carbonati o bicarbonati); K 4 Fe(CN) 6 sull'anodo di nichel viene ossidato a K 3 Fe(CN) 6 con un'efficienza di corrente del 100%. Per 1 kg di S ottenuto si consumano 3 kWh.

Applicazione del gas acqua. Il gas d'acqua è ampiamente utilizzato nell'illuminazione; ma poiché arde con fiamma non luminosa, viene carburato: a caldo - con oli di petrolio, a freddo - con benzene, gasolio, ecc. spalline - oppure miscelato con gas illuminante. La carburazione a caldo è comune negli Stati Uniti, dove il gas d'acqua carburato rappresenta circa il 75% di tutto il gas per illuminazione prodotto. La miscelazione del gas d’acqua con il gas di carbone è comune nell’Europa occidentale, dove quasi ogni impianto di gas dispone di un impianto di gas d’acqua. Qui il gas d'acqua rappresenta dal 5 all'8% della quantità totale di gas per illuminazione prodotto. Il gas acqua trova largo impiego nell'industria metallurgica e del vetro-porcellana per la sua elevata temperatura di fiamma e la possibilità di preriscaldamento. Il gas d'acqua viene utilizzato per produrre idrogeno e, al posto dell'idrogeno, in numerosi processi di riduzione: per l'addensamento dello stagno (secondo Meley e Schankenberg), per ottenere NO (secondo Geyser), per ottenere S da SO 2 (secondo a Teld, Zulman e Picard). Recentemente, il gas d'acqua è stato utilizzato per la produzione di combustibile liquido artificiale e alcol metilico sintetico. A questo proposito, vengono costruiti potenti generatori (Winkler) per carbonare fino a 1000 tonnellate di coke e semi-coke al giorno, e qui utilizzano un metodo per accelerare la reazione facendo pulsare il combustibile in polvere sotto l'influenza dell'aria e del getto di vapore.

Negli anni '80 Nel secolo scorso il gas acquatico veniva definito il “carburante del futuro”, ma poi l’interesse nei suoi confronti è scemato a causa di una serie di difficoltà insormontabili. Negli ultimi anni, grazie alla possibilità di utilizzare opportunamente le materie prime di qualità più bassa (polverose, ad alto contenuto di ceneri) nella produzione di gas d'acqua, sia come combustibile che per reazioni chimiche, l'interesse per il gas d'acqua si è risvegliato.

Gas d'acqua- miscela di gas, la cui composizione (in media, vol.%) è 44, N 2 - 6, CO 2 - 5, H 2 - 45.

Il gas d'acqua viene prodotto soffiando vapore acqueo attraverso uno strato di carbone caldo o coke. La reazione procede secondo l'equazione:

$\backslash mathsf(H\_2O\; +\; C\; \backslash rightarrow\; H\_2\; +\; CO)$

La reazione è endotermica e avviene con assorbimento di calore - 31 kcal / mol (132 kJ / mol), quindi, per mantenere la temperatura, di tanto in tanto viene fatta passare aria (o ossigeno) nel generatore di gas per riscaldare lo strato di coke, oppure aria o ossigeno vengono aggiunti al vapore acqueo.

Questo è il motivo per cui il gas acqua solitamente non ha una composizione stechiometrica, cioè 50 vol.% H 2 + 50 vol.% CO, ma contiene anche altri gas (vedi sopra).

I prodotti della reazione hanno un volume doppio rispetto al volume del vapore acqueo. Secondo la termodinamica, una parte significativa dell'energia interna della reazione viene spesa per aumentare il volume.

Di interesse è un impianto in grado di recuperare questa energia (turbina o pistone). Parte dell'energia sotto forma di elettricità può essere spesa per il riscaldamento di combustibili solidi. In tale installazione, il riscaldamento può essere effettuato mediante compressione adiabatica del vapore acqueo.

Se un'unità di generazione di gas deve alimentare una centrale elettrica, i suoi gas di scarico possono riscaldare il vapore acqueo.

Applicazione

Il gas d'acqua viene utilizzato come gas combustibile (calore di combustione 2800 kcal/m³) e viene utilizzato anche nella sintesi chimica - per produrre combustibili sintetici, oli lubrificanti, ammoniaca, metanolo, alcoli superiori, ecc.

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Estratto che caratterizza il gas d'acqua

- C"est pour me dire que je n"ai pas sur quoi manger... Je puis au contraire vous fournir de tout dans le cas meme ou vous voudriez donner des diners, [Vuoi dirmi che non ho niente da mangiare . Al contrario, posso servirvi tutti, anche se voleste dare delle cene.] - disse Čchagov arrossendo, voleva dimostrare con ogni parola che aveva ragione e quindi presumeva che Kutuzov fosse preoccupato proprio di questa cosa. Kutuzov sorrise con il suo sorriso sottile e penetrante e, alzando le spalle, rispose: “Ce n"est que pour vous dire ce que je vous dis. [Voglio dire solo quello che dico.]
A Vilna Kutuzov, contrariamente alla volontà del sovrano, fermò la maggior parte delle truppe. Kutuzov, come dissero i suoi più stretti collaboratori, durante il suo soggiorno a Vilna era diventato insolitamente depresso e indebolito fisicamente. Era riluttante a occuparsi degli affari dell'esercito, lasciando tutto ai suoi generali e, in attesa del sovrano, si abbandonava a una vita distratta.
Dopo aver lasciato San Pietroburgo con il suo seguito: il conte Tolstoj, il principe Volkonsky, Arakcheev e altri, il 7 dicembre, il sovrano arrivò a Vilna l'11 dicembre e si recò direttamente al castello su una slitta da strada. Al castello, nonostante il forte gelo, c'erano un centinaio di generali e ufficiali di stato maggiore in alta uniforme e una guardia d'onore del reggimento Semenovsky.
Il corriere, che si avvicinò al castello in una troika sudata, precedendo il sovrano, gridò: "Sta arrivando!" Konovnitsyn corse nel corridoio per fare rapporto a Kutuzov, che aspettava in una piccola stanza svizzera.
Un minuto dopo, la figura grossa e grossa di un vecchio, in alta uniforme, con tutte le insegne che gli coprivano il petto e la pancia tirata su da una sciarpa, pompando, uscì sul portico. Kutuzov si mise il cappello davanti, prese i guanti e di lato, scendendo a fatica i gradini, scese e prese in mano il rapporto preparato per essere presentato al sovrano.