固定床ガス化ガス組成の変化
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この投稿は最後にpyp222によって2016-11-24 10:13に編集・固定されました。固定床ガス化において、操作圧力が上昇するにつれて、ガス成分中のCO2とメタンの量が共に明らかに増加します。この変化の発生メカニズムについて、皆さんで議論しましょう。
CO2とCH4の上昇は、固定層炉の温度と直接的な関係があるはずだ。高炉温のガスの成分は良くなるでしょう。
この投稿は、2016年11月24日11時58分にzjing80によって最終的に編集されました。二酸化炭素濃度が高くなる理由としては、ガス化の反応式や、炭素と酸素が反応して一酸化炭素が生成される反応式を調べてみるとわかります。一酸化炭素が生成される際の体積は、元の反応ガスの0.66倍になります。一方、二酸化炭素が生成される際の体積は、元の反応ガスの0.5倍になります。また、他の3つの主な吸熱反応では、ガスの体積が増加したり変わらなかったりします。そのため、高圧状態は二酸化炭素が生成されるのに最も適した条件となります。だから、高圧であれば二酸化炭素濃度も高くなるのは当然です。同様に、高圧になると火層の温度も上昇します。 メタンが多くなる理由：圧力が上昇すると二酸化炭素の生成量が増え、発熱量も増加し、火層の温度も上がります。メタンは主に乾留過程で生成され、炉の温度が高いほど乾留に十分な熱が供給されるため、低温の場合よりも生成量が多くなります。これらの推算は、他の条件が変わらない状況で分析されたものです。実際の生産では多くの条件が変動することがありますが、どのように変化しても反応原理自体は変わりません。
私の見解は次の通りです。固定床ガス化炉では酸化層において炭素の完全燃焼反応が主として起こり、大量のCO2が生成されます。この大量のCO2は還元層に入り、還元層でCがCO2と還元反応を起こしてCOが生成され、またCが水蒸気と反応してCOとH2が生成されます。これら2つの反応はいずれも吸熱反応である。これら2つの反応はいずれも体積が増大する反応なので、圧力が上昇するにつれて反応の進行が阻害される。これが、固定層を加圧した後にCO2濃度が上昇し、水蒸気の分解率が低下する原因であると思われる。メタン含有量の上昇については、上で述べた理由のほかに、圧力が上昇するにつれてCとH2がメタン化したり、COの変換反応などの副反応が増えるといった要因も影響している可能性がある。
この投稿は最後にzjing80によって2016-11-24 14:41に編集されました。第一の質問ですが、固定床ガス化反応における酸化層と還元層は、反応を分析するために人為的に定義したものであり、実際には炉内では同時に存在する反応です。もしまず酸化反応が起こるのであれば、酸化層の温度は1200度程度だけではありません。ガス化反応とは、3つの物質が一定の温度で同時に反応することによって起こるもので、どれか1つでも欠けていればガス化反応ではなくなります。ですから、酸化層と還元層に分けることもできず、反応層（業界では火層とも呼ばれる）になります。 二つ目の質問ですが、投稿者が言うように、炭素と水素が高温下でメタン化反応を起こすかどうかは断言しにくく、まだ検討が必要です。個人的には可能性は低いと思います。どれほど温度が高く、圧力がどれくらいか、反応条件が満たされるかどうかが鍵になります。通常、圧力の上昇があまりないため、この反応は起こり得ません。機会があれば、もっと交流しましょう。