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碳的气化反应实验装置

发布时间:2022-05-10 06:49:03

『壹』 木炭燃烧洗生成新物质燃烧结束后进行的操作是什么

木质原料(包括木炭)在高温下经适量气化剂作用转变为可燃性气体(木煤气)的热解过程。是一种新的木材热解工艺。森林采伐剩余物、木材加工剩余物和木炭等都可用作气化原料。空气、水蒸气、氧气或混合气体,是常用的气化剂。

气化反应

气化剂与原料中的碳元素及反应生成物的化学反应如下:

C+O2→CO2+QC+1/2O2→CO+QC+CO2→2CO-QC+H2O→CO+H2-QC+2H2O→CO2+2H2-QCO+H2O241203CO2+H2+QC+2H2241203CH4+Q反应式中的Q表示热量。碳与氧的作用是放热反应,碳与水蒸气是吸热反应。反应中生成的一氧化碳、氢气和甲烷等都是可燃性气体,有一定的热值。气化剂不同,煤气的成分也不同。例如空气煤气主要含一氧化碳和空气中带来的氮气,水煤气则主要含氢气和一氧化碳。气化反应与气化温度有关,温度越高,碳与水蒸气的反应速度和使二氧化碳还原成一氧化碳的反应速度越快。提高温度不利于甲烷生成,因为生成甲烷的反应属于放热反应。

木材的细胞组织结构有许多天然的孔隙,因此,从木材制得的木炭的比表面积比煤(或焦炭)大得多。在气化过程中,木炭使二氧化碳还原的速度也大于煤。如前者在600℃时能与二氧化碳起反应,到800℃时,就能使二氧化碳完全还原成一氧化碳,后者使二氧化碳还原的起始温度在800℃以上。木炭对水蒸气和氧的反应能力也大。因此,采用较低的气化温度,或在同一气化温度下用较短的接触时间,就可以使木材或木炭完成气化。

『贰』 煤炭气化的煤炭气化原理

气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂,在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体成为煤气,对于做化工原料用的煤气一般称为合成气(合成气除了以煤炭为原料外,还可以采用天然气、重质石油组分等为原料),进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
煤炭气化包含一系列物理、化学变化。一般包括干燥、燃烧、热解和气化四个阶段。干燥属于物理变化,随着温度的升高,煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化,燃烧也可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后,随着温度的进一步升高,煤分子发生热分解反应,生成大量挥发性物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等),同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物,即粗煤气。气化反应包括很多的化学反应,主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应,其中碳与氧的反应又称燃烧反应,提供气化过程的热量。
主要反应有:
1、水蒸气转化反应
C+H2O=CO+H2-131KJ/mol
2、水煤气变换反应
CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol
3、部分氧化反应
C+0.5 O2=CO+111KJ/mol
4、完全氧化(燃烧)反应
C+O2=CO2+394KJ/mol
5、甲烷化反应
CO+2H2=CH4+74KJ/mol
6、Boudouard反应
C+CO2=2CO-172KJ/mol

『叁』 碳的气化是什么反应

碳的气化是物理变化,是物质的热力学变化
不过如果含有氧气的环境中也会发生氧化反应

『肆』 碳的气化实验中影响准确性的因素有哪些

不知道你实验的准确性指的是什么?是实验结果和预想的差异?
第一,实验思路上不能有缺陷
第二,实验过程中操作要严谨
不同的实验的关注点不同。
但主要是几个大的方面:设计思路,实验器材,操作过程等。
比如,
物质密度的测量。
实验关注点:(1)天平的调节和使用,砝码和游码的正确使用,天平的读数,量筒的读数,密度的计算(注意单位);(2)测液体密度时,常规测量的测量误差以及减小误差的方法;(3)特殊的测量方法,如用补液法测固体体积,漂浮物体体积的测量等。
杠杆的平衡条件。
实验关注点:(1)杠杆的平衡调节;(2)实验在杠杆水平平衡状态下进行,使杠杆的重力对实验不产生影响,也方便从杠杆上直接读出力臂;(3)实验应多次进行,测出多组数据,总结杠杆平衡条件,避免一次实验数据的偶然性甚至得出错误结论。(4)运用杠杆平衡条件对钩码的悬挂位置或钩码数的选取进行确定。
测量滑轮组的机械效率。
实验关注点:(1)弹簧测力计的读数;(2)滑轮组的装配;(3)弹簧测力计应匀速竖直拉动,非匀速拉动会影响测量结果的准确性;(4)机械效率的计算;(5)影响滑轮组机械效率的因素:提升的重物的重力、动滑轮的重力和摩擦力的大小;(6)提高机械效率的方法:增加提升重物的重力、减小动滑轮的重力和减小滑轮转轴处的摩擦。
探究欧姆定律。
实验关注点:(1)实验电路图;(2)电路连接;(3)电表读数;(4)总结实验结论;(5)实验操作过程,如更换电阻后应进行的正确操作;(6)实验结论错误原因分析:如用小灯泡做这个实验,小灯泡的电阻会改变,得到的电流和电压不成正比。电流和电阻没有反比关系,应是没有保持电阻两端电压不变;(7)电路故障分析。
测量小灯泡的电功率。
实验关注点:(1)实验电路图;(2)电路连接;(3)电表读数;(4)电功率计算;(5)灯泡正常发光的判断;(6)额定功率的测量;(7)电阻变化规律及原因分析;(8)内测法和外测法对实验结果的影响;(9)电路故障分析:如有电压无电流、有电流无电压、刚接好电路灯泡很亮、调节滑动变阻器灯泡亮度不变等。(10)是否要取电功率平均值的问题。

『伍』 气化反应器有哪几种

1.1
移动床煤气化
煤的移动床气化是一块煤为原料,煤由气化炉炉顶加入,气化剂由炉底送入,气化剂与煤逆流接触,气化过程进行得比较完全,灰渣中残碳少。产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏,煤气出口温度低,而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂,因此气化效率较高。

移动床气化方法又分常压及加压两种。常压方法较简单,但对煤的类型有一定的要求,通常需用块煤。低灰熔点的煤难以使用,单炉生产能力低。常压方法常用空气或空气+水蒸气作气化剂,制得低热值煤气,煤气中含大量的
N2。加压方法是常压方法的改进和提高,加压方法常用氧气及水蒸气为气化剂,对煤种适应性大大扩大。

通常说移动床技术热效率较高,可达80%,但相比其他技术比生产能力还不够大,过程污染较大。我国一些老的化工企业的气化炉绝大多数是常压移动床。

1.2
流化床气化
流化床煤气化又称为沸腾床气化,它是将气化剂(蒸汽和福氧空气或氧气)送入炉内,使煤颗粒在炉内呈沸腾状态进行气化反应。

与移动床相比,流化床具有单炉生产能力高、操作温度低的特点。但具有碳利用率不高、常压不适用合成气的利用、对煤原料要求高等的缺点。

1.3
气流床气化
气流床就是在固体燃料气化过程中,气化剂(蒸汽与氧)将煤粉夹带入气化炉,微小的煤粉在火焰中经部分氧化而进行气化反应。通常煤粉与气化剂均匀混合,通过特殊的喷嘴进入反应室,瞬间着火,直接发生火焰反应,温度高达2000摄氏度。煤粉和气化剂在火焰中流动,煤粉急速通过高温区,来不及溶结而迅速气化,反应时间约数秒种。由于反应迅速,在煤气离开气化炉之前,碳几乎全部消耗掉,故碳转换率高。同时在高温下,煤中所有硫都转入煤气,也不含焦油和酚等化合物。但由于气化反应在高温状态下进行,必须考虑气化炉的耐高温材料。

『陆』 碳的气化反应为什么要检查系统不漏气

你好,碳是固体,要气化必须在无氧的条件下加热到熔化再沸腾,才能气化,变成气体,而碳的熔沸点都很高,气化变成高温气体后体积急剧膨胀,若装置漏气,则气化后的超高温气体具有很高的压强,若从漏气口喷出,易对人造成伤害,为了人的安全,所以必须在密闭空间内进行,不能漏气。希望我的回答能给予你帮助。

『柒』 碳的气化反应中,为什么读数时水准瓶和量气管的液面要相平

保持两侧的气体压力相同,这样测出来的气体体积才是当时大气压下的气体体积

『捌』 如图是一气化碳与氧化铜发生还原反应的实验装置.(1)A处所能看到的实验现象是______,请写出该处发生反

(1)该反应的文字表达式为:氧化铜+一氧化碳=铜+二氧化碳,氧化铜是黑色,内容铜单质是红色,
故答案为:黑色固体逐渐变为光亮的红色;CO+CuO

高温
.

『玖』 碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO,CH4等)为原料来合成

2010年南京中考
27.(南京市2010)一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学,(1)工业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应,得到CO和H2,该反应的化学方程式为       得到的CO和H2的混合气被称为合成气,合成气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料,还可用于冶炼某些金属。
(2)某他学兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备,并设计实验验证合成气的还原性。 I.用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气.根据(1)中所写的化学方程式.合成气中CO和H2的质量比为        。
Ⅱ.用合成气还原足量氧化铜.实验装置如下图所示:
【设计买验步骤]
①连接好装置并检查气密性。
②装入药品,通人一段时间合成气。
③分别称量装置D、E的质量。
④缓缓通入合成气,加热装置C,使其充分反应。
⑤停止加热,继续通入合成气至恢复到室温。
⑥再次分别称量装置D、E的质量。
[完善实验设计]经过讨论同学们认为,装置E后还应添加一个酒精灯,并在实验步骤
       (填实验步骤的序号)中点燃(点燃前应对气体验纯)。
[进行实验]该小组的同学按上述步骤进行实验,并记录了实验现象和数据:
装置D的质量
装置E的质量
反应前
292.4g
198.2g
反应后
296.0g
201.5g
①装置C中出现       色物质。
②称量数据如右表所示。
[现象分析和数据处理]
①甲同学根据装置C中的现象,认为是合成气中的CO和H2还原了CuO。        .
②乙同学通过对上表数据的分析,推测除了CO和H2以外,制得的合成气中可能还有未反应的CH4,且CH4也还原了CuO。试通过计算说明他的推测依据。                  
③丙同学提出,实验步骤⑤中通入的气体会带走装置E中的部分水蒸气,使实验产生误差。你认为该误差对乙同学的推测结果是否有影响?                (选填“是”或“否”,并说明理由)。
[拓展探究]该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究。
查阅资料:甲烷具有还原性,可以还原氧化铜,生成CO2和H2O;白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色。
实验设计:该小组同学拟用纯净的甲烷气体和如下装置进行实验。

             F             G                                        I
①上图装置F中盛放的试剂名称是       。.
②上图装置的正确连接顺序是      (填字母,且每套装置限用一次)。
[实验反思]除了可能是CH4也还原了CuO外,出现上表数据关系还可能是因为
       (写出一个原因,并说明理由)。                               。
答案:
(1)CH4+H2O=CO+3H2
(2)I.14:3
Ⅱ.[完善实验设计]②
[进行实验]红 [现象分析和数据处理]
②如果只有CO和H。还原足量CuO,合成气中CO与H2的分子个数比为1:3。生成物中碳元素与氢元素的质量比为2;1
如果只有CH4还原足量CuO,生成物中碳元素与氢元索的质量比为3:1
现测得CO2的质量:201.5g--198.2g=3.3g  H20的质量:296.0g一292.4g=3.6g
生成物中碳元索与氢元索的质量比:(3·3g×):(3.6g×)=9:4
9;4介于2:1和3:1之间
由此可推测出,除了CO和H2以外,制得的合成气中可能还有来反应的CH4,且
CH4也还原了CuO。(合理过程均给分)  
③否。因为带走水蒸气会使测得的CO2质量偏低·而实际测得的生成物中碳、氢元素的质量比已经大于2 :1,所以对推测结果无影响。(合理叙述均给分)
[拓展探究]澄清石灰水    HGFI
[实验反思]因为根据测得数据计算,生成物中碳、氧元素的质量比太置2:1,所以可能是合成气中参与反应的CO与H2的分子个数比大于1:3(或H2未完全参加反应、生成的水未被完全吸收等)    (合理答案均给分)。
27.解析:(1)根据反应物是CH4和H2O,生成物是CO和H2,反应条件为高温,可写出化学方程式。(2)根据化学方程式知合成气中CO和H2的质量比为28:6=14:3;为了检验合成气是否纯净应在步骤②中对气体验纯;装置C中黑色粉末变红色;根据表中数据可以确定生成物中碳元素与氢元素的质量比,根据质量比与反应物中只有CO和H2或只有CH4时碳元素与氢元素的质量比较,从而找出推测的依据;由于多余的气体带走水蒸气,使测出的CO2偏低,而实际测得的碳、氢元素的质量比已经大于2:1,所以对推测结果没有影响;利用澄清的石灰水可以检验是否有CO2生成;连接仪器时应先通过H,再通过G,利用无水CuSO4是否变蓝确定是否有水生成,利用澄清的石灰水是否变浑浊来确定是否有CO2生成,最后将剩余的气体通过点燃除掉;生成物中碳、氢元素的质量比大于2:1,也可能是合成气中参加反应的CO与H2的分子个数大于1:3,也可能是H2未完全反应,或者生成的水未被完全吸收,从而测出氢元素的质量偏小,碳元素与氢元素的质量比偏

『拾』 碳与水怎么反应

碳与水蒸气反应生成水煤气。化学方程式为C+H₂O(g)=(高温) CO+H₂。

将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气(主要成分是CO和H₂),现象为火焰腾起更高,而且变为淡蓝色(氢气和CO燃烧的颜色)。

水煤气生产一般采用间歇周期式固定床生产技术。炉子结构采用UGI气化炉型式。在气化炉中碳与蒸汽主要发生如下水煤气反应:

C+H₂O(g)=(高温)CO+H₂

C+2H₂O(g)=(高温)CO₂+2H₂

以上反应均是吸热反应,因此必须向气化炉内供热。一般先送空气入炉,烧掉一部分燃料,将热量蓄存在燃料层与蓄热室里,然后将蒸汽通入灼热燃料层进行反应。

由于反应吸热,燃料层及蓄热室温度下降到一定温度时,又重新送空气入炉升温,如此循环。当任务是生产燃料气时,为提高煤气热值,有时提高出炉煤气温度,借以向热煤气里喷入油类,使油类裂解,即得所谓增热水煤气。

(10)碳的气化反应实验装置扩展阅读

水蒸气通过炽热的焦炭而生成的水煤气,主要成分是一氧化碳 ,氢气 ,燃烧后排放水和二氧化碳,有微量CO、烃和NOX。

燃烧速度是汽油的7.5倍,抗爆性好,据国外研究和专利的报导压缩比可达12.5,热效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%,尾气净化近欧IV标准 ,还可用微量的铂催化剂净化。

与醇、醚相比,简化制造和减少设备,成本和投资更低。压缩或液化与氢气相近,但不用脱除CO,建站投资较低。

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