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生物質(zhì)反應(yīng)釜進(jìn)行生物質(zhì)反應(yīng)的氣化過程
生物質(zhì)反應(yīng)釜具有耐高溫、耐腐蝕、生產(chǎn)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥、飲料、化工、顏料、樹脂、科研等工業(yè)部門。反應(yīng)釜是融合了反應(yīng)容器，反應(yīng)條件控制系統(tǒng)，原料進(jìn)料、產(chǎn)品導(dǎo)出系統(tǒng)的一類生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)器械。
隨著氣化裝置類型、工藝流程、反應(yīng)條件、氣化劑種類、原料性質(zhì)等條件的不同，生物質(zhì)氣化反應(yīng)過程也不相同，但是這些過程的基本反應(yīng)包括固體燃料的干燥、熱解反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)四個過程。生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化器后，首先被干燥。在被加熱到100℃以上時，原料中的水分首先蒸發(fā)，產(chǎn)物為干原料和水蒸氣。溫度升高到300℃以上時開始發(fā)生熱解反應(yīng)。熱解是高分子有機(jī)物在高溫下吸熱所發(fā)生的不可逆裂解反應(yīng)。大分子碳?xì)浠衔镂龀錾镔|(zhì)中的揮發(fā)物，只剩下殘余的木炭。熱解反應(yīng)析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、H2、CO、CH4、焦油及其他碳?xì)浠衔?。熱解的剩余物木炭與被引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時釋放大量的熱以支持生物質(zhì)干燥、熱解及后續(xù)的還原反應(yīng)進(jìn)行，氧化反應(yīng)速率較快，溫度可達(dá)1000-1200℃，其他揮發(fā)分參與反應(yīng)后進(jìn)一步降解。沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過程。還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度將會降低到700-900℃。
各過程涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下：
1.C+O2→CO2；
2.2C+CO2→2CO；
3.C+H2O→CO+H2；
4.CO+H2O→CO2+H2；
5.C+2H2→CH4。