Veränderungen der Gaskomponenten bei der Gasifizierung in einem festen Bett

Der Anstieg von CO2 und CH4 sollte einen direkten Zusammenhang mit der Ofentemperatur im Festbettofen haben. Die Zusammensetzung der Gase bei hohen Ofentemperaturen ist besser.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von zjing80 am 24.11.2016 um 11:58 geändert. Gründe für hohe Kohlendioxidkonzentrationen: Man kann sich die Reaktionsgleichungen der Gaserzeugung ansehen – bei der Reaktion von Kohlenstoff mit Sauerstoff entsteht Kohlenmonoxid. Dabei wird deutlich, dass das Volumen des entstehenden Kohlenmonoxids 0,66-mal so groß ist wie das Volumen der Ausgangsgase. Beim Entstehen von Kohlendioxid hingegen beträgt das Volumen 0,5-mal so groß wie das Volumen der Ausgangsgase. Die drei anderen wichtigsten endothermen Reaktionen führen dazu, dass das Volumen der Gase entweder zunimmt oder unverändert bleibt. Daher sind hohe Drücke günstige Bedingungen für die Bildung von Kohlendioxid. Es ist daher leicht verständlich, warum bei hohen Drücken auch die Konzentration an Kohlendioxid hoch ist. Ebenso führen hohe Drücke zu höheren Temperaturen in der Brennzone. Ursachen für hohe Methankonzentrationen: Ein erhöhter Druck führt dazu, dass mehr Kohlendioxid entsteht. Dadurch entsteht auch mehr Wärme, wodurch die Temperatur in der Brennkammer steigt. Methan entsteht hauptsächlich im Zuge des Trockendestillationsprozesses. Eine hohe Ofentemperatur liefert genügend Wärme für diesen Prozess – dadurch entsteht mehr Methan als bei niedrigeren Temperaturen. Diese Berechnungen wurden unter der Annahme durchgeführt, dass alle anderen Bedingungen unverändert bleiben. In der Produktion ändern sich jedoch oft mehrere Bedingungen – doch unabhängig von diesen Veränderungen bleibt das Prinzip der Reaktion unverändert.

Meine Ansicht ist folgende: Im Oxidationsbereich des Festbett-Gasifizierers findet hauptsächlich eine vollständige Verbrennung des Kohlenstoffs statt, wodurch große Mengen an CO2 entstehen. Diese großen Mengen an CO2 gelangen in den Reduktionsbereich. Dort findet eine Reduktion des Kohlenstoffs mit dem CO2 statt, wodurch CO entsteht. Zudem reagiert der Kohlenstoff mit Wasserdampf, wodurch ebenfalls CO und H2 entstehen. Beide Reaktionen sind endotherme Reaktionen. Beide Reaktionen sind Reaktionen mit Volumenzunahme, weshalb mit steigendem Druck die Vorwärtsreaktion gehemmt wird. Das muss der Grund dafür sein, dass bei Druckaufbau in einem festenbettigen System der CO2-Gehalt ansteigt und die Zersetzungsrate des Wasserdampfs abnimmt. Was den Anstieg des Methangehalts betrifft, so spielen neben den oben genannten Gründen möglicherweise auch Faktoren eine Rolle, bei denen durch den Anstieg des Drucks Nebenreaktionen wie Methylierung von C und H2 sowie Umwandlungsreaktionen von CO zunehmen.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von zjing80 am 24.11.2016 um 14:41 bearbeitet. Zur ersten Frage: In der Gassynthese in einem festenbettigen Reaktor definieren wir die Oxidations- und Reduktionsschicht absichtlich, um die Reaktionen analysieren zu können. Tatsächlich finden in dem Ofen gleichzeitig Reaktionen statt. Wenn zunächst eine Oxidation stattfindet, beträgt die Temperatur der Oxidationsschicht nicht mehr nur etwa 1200 Grad. Die Gaskohlenstoffisierungsreaktion ist das Ergebnis der gleichzeitigen Reaktion von drei Stoffen bei einer bestimmten Temperatur. Ohne einen dieser Stoffe handelt es sich nicht mehr um eine Gaskohlenstoffisierungsreaktion. Daher kann es auch nicht in eine Oxidations- und eine Reduktionsschicht unterteilt werden, sondern es handelt sich um eine Reaktionschicht (im Branchenjargon auch als Feuerschicht bezeichnet). Zum zweiten Punkt: Was der Beitragstäter bezüglich der Methanisierungsreaktion von Kohlenstoff und Wasserstoff bei hohen Temperaturen sagt, lässt sich nicht so einfach beurteilen – es muss noch diskutiert werden. Ich persönlich halte es für unwahrscheinlich. Es hängt davon ab, wie hoch die Temperatur und der Druck sind sowie ob die Bedingungen für diese Reaktion erfüllt werden können. Unter normalen Umständen, bei geringem Anstieg des Drucks, findet diese Reaktion nicht statt. Wenn sich die Gelegenheit ergibt, sollten wir mehr miteinander in Kontakt treten.