고정층 가스화 가스 성분 변화
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이 게시글은 마지막으로 pyp222가 2016-11-24 10:13에 수정하였습니다. 고정층 가스화에서는 운전 압력이 증가함에 따라 가스 성분 중의 CO2와 메탄 함량이 현저히 상승하는데, 이러한 변화의 발생 기작에 대해 여러분의 의견을 들어보고 싶습니다.
CO2와 CH4의 증가는 고정층 로의 온도와 직접적인 관련이 있어야 합니다.고로 온도의 가스 성분이 좀 더 나아질 것입니다.
이 게시글은 마지막으로 zjing80에 의해 2016-11-24 11:58에 수정되었습니다. 이산화탄소 농도가 높은 이유는 다음과 같습니다. 가스화 반응의 화학식을 살펴보면, 탄소와 산소가 반응하여 일산화탄소가 생성됩니다. 이때 일산화탄소의 부피는 원래 반응 기체의 0.66배가 됩니다. 반면 이산화탄소의 경우는 원래 반응 기체의 0.5배가 됩니다. 나머지 세 가지 주요 흡열 반응들은 모두 기체의 부피가 커지거나 변하지 않는 반응들입니다. 따라서 압력이 높으면 이산화탄소가 생성되기에 가장 유리한 조건이 되며, 그래서 압력이 높을수록 이산화탄소 농도도 높아진다는 것을 이해할 수 있습니다. 마찬가지로 압력이 높으면 화염의 온도도 높아집니다. 메탄이 많아지는 이유: 압력이 상승하면 이산화탄소가 더 많이 생성되고, 그에 따라 방출되는 열량도 증가하여 화염의 온도도 높아집니다. 메탄은 주로 건류 과정에서 생성되며, 용광로의 온도가 높을수록 건류에 필요한 충분한 열이 공급되므로, 저온일 때보다 더 많은 양이 생성됩니다.이러한 추산은 다른 조건들이 변하지 않는 상황에서 분석된 것입니다. 실제 생산 과정에서는 여러 조건들이 변할 수 있지만, 어떻게 변하든 반응 원리는 변하지 않습니다.
제 생각은 이렇습니다. 고정층 가스화로에서는 산화층에서 탄소가 완전히 연소하는 반응이 주로 일어나며, 그 결과 대량의 CO2가 생성됩니다. 이러한 CO2는 환원층으로 들어가고, 환원층에서 C는 CO2와 반응하여 CO를 생성합니다. 또한 C는 수증기와 반응하여 CO와 H2를 생성합니다.이 두 반응은 모두 흡열 반응입니다.이 두 반응은 모두 부피가 증가하는 반응이므로, 압력이 증가함에 따라 반응의 진행이 억제됩니다.이것이 바로 고정층에 압력을 가하면 CO2 함량이 증가하고 수증기 분해율이 감소하는 이유일 것입니다.메탄 함량이 증가하는 것에 대해서는, 앞서 언급한 원인들 외에도 압력이 상승함에 따라 C와 H2가 메탄화되거나 CO가 변환되는와 같은 부반응들이 증가하는 요인도 영향을 미치고 있을 가능성이 있습니다.
이 게시물은 마지막으로 zjing80에 의해 2016-11-24 14:41에 수정되었습니다. 첫 번째 질문인데, 고정층 가스화 반응에서 산화층과 환원층은 반응을 분석하기 위해 인위적으로 정의된 것입니다. 사실로는 용광로 내부에서는 이 두 층이 동시에 존재하는 반응입니다. 만약 먼저 산화 반응이 일어난다면, 산화층의 온도는 1200도 정도만은 아닐 것입니다.가스화 반응은 세 가지 물질이 특정 온도에서 동시에 반응하는 결과이며, 어느 한 물질이라도 없으면 가스화 반응이 일어나지 않습니다.그러므로 산화층과 환원층으로 나눌 수 없으며, 반응층이 됩니다(업계에서는 화층이라고도 합니다). 두 번째 질문인데, 글쓴이가 말한 탄소와 수소가 고온에서 메탄화 반응을 일으킨다는 것은 확실하지 않아서 더 논의가 필요합니다. 제 생각에는 그 가능성은 낮은 것 같습니다. 온도가 얼마나 높은지, 압력이 얼마인지, 반응이 일어날 조건이 되는지를 봐야 합니다. 일반적으로 압력이 그다지 높지 않기 때문에 이러한 반응은 일어나지 않습니다.기회가 되면 자주 소통합시다.