[实用新型]固体燃料制气过程反应速度常数的测定系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及固体燃料制燃气和化工原料气过程反应活性参数的测定，更具体的说，是涉及固体燃料与氧气、水蒸汽和二氧化碳反应时反应速度常数的测定系统。

背景技术

固体燃料包括煤炭、生物质、焦炭等固态可燃物质。固体燃料制燃气和化工原料气过程主要有固体燃料中碳与氧气、二氧化碳、水蒸汽的反应。反应式如下：

碳与氧气的反应：C+O₂=CO₂ΔH=-393.7kJ/mol

碳与水蒸汽的反应：C+H₂O=CO+H₂ΔH=+131.0kJ/mol

碳与二氧化碳的反应：C+CO₂=2COΔH=+172.2kJ/mol

上述反应速度的确定对于固体燃料气化工程设计和生产运行具有重要的作用。固体燃料气化过程反应速度表达式为：

r=kcⁿ

式中：r——反应速度，kmol/(m³·h)；

k——反应速度常数，h^-1；

c——反应物浓度，kmol/m³；

n——反应级数（一般情况下可视为1）；

反应速度常数k是综合考虑化学反应速度和传递过程速度的重要参数，其表达式为：

k=11kg+1ηkr]]>

式中：k_g——传递速度常数，h^-1；

k_r——微观反应速度常数，h^-1；

η——固体燃料颗粒的孔效率。

微观化学反应速度常数的阿累尼乌斯表达式为：

k=k₀e^-E/RT

式中：k₀——指前因子，h^-1；

E——活化能，kJ/kmol；

R——气体常数，8.314kJ/(kmol·K)；

T——反应温度，K。

不同反应的反应速度常数差别较大，对于固体燃料与氧气反应，主要考虑传递速度常数的影响，需要测定固体燃料的燃点。对于固体燃料与二氧化碳和水蒸汽的反应，主要考虑微观反应速度常数的影响，需要测定指前因子和活化能。

目前，固体燃料气化反应速度常数的测定采用燃点测定装置测定燃点，固体燃料与二氧化碳和水蒸汽反应的指前因子和活化能一般用热天平采用失重法进行测定。采用上述方法的设备较多，测定过程较复杂，不同因素的影响难于定量区别，而且不能直接得出固体燃料与氧气、二氧化碳和水蒸汽的反应速度常数。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种固体燃料制气过程反应速度常数的测定系统，对于固体燃料与氧气、水蒸汽、二氧化碳的反应速度常数均能够方便地的进行测定。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定系统，该系统包括二氧化碳瓶、氧气瓶、氮气瓶、气体流量计、水蒸汽发生器、反应炉、气体分析仪和温度记录仪；

所述二氧化碳瓶通过设置有第一阀门的管路、所述氧气瓶通过设置有第二阀门的管路、所述氮气瓶通过设置有第三阀门的管路分别连接于所述气体流量计，所述气体流量计通过设置有第五阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述气体流量计通过设置有第四阀门的管路连接于所述水蒸汽发生器，所述水蒸汽发生器通过设置有第六阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述反应炉的出口连接于所述气体分析仪，所述反应炉内设置有热电偶温度计，所述热电偶温度计用于将温度信号传递到所述温度记录仪。

其中，所述反应炉的反应管采用刚玉管，加热方式为电加热。

本实用新型的有益效果是：