水煤气的定义和用途

水煤气是一种含有一氧化碳（CO）和氢气（H2）的燃烧燃料。水煤气是通过蒸汽经过加热的碳氢化合物而产生的。蒸汽和碳氢化合物之间的反应产生合成气。水煤气变换反应可用于降低二氧化碳水平和富集氢含量，从而产生水煤气。水煤气变换反应为：...

水煤气是一种含有一氧化碳（CO）和氢气（H2）的燃烧燃料。水煤气是通过蒸汽经过加热的碳氢化合物而产生的。蒸汽和碳氢化合物之间的反应产生合成气。水煤气变换反应可用于降低二氧化碳水平和富集氢含量，从而产生水煤气。水煤气变换反应为：

CO+H2O→ 二氧化碳+氢

历史

1780年，意大利物理学家Felice Fontana首次描述了水煤气变换反应。1828年，英格兰通过在白热的焦炭上吹入蒸汽来生产水煤气。1873年，Thaddeus S.C.Lowe申请了一项工艺专利，该工艺利用水-气变换反应使气体富氢。在Lowe的过程中，加压蒸汽被喷射到热煤上，通过烟囱维持热量。产生的气体在使用前被冷却和擦洗。Lowe的工艺导致了天然气制造业的兴起，并为其他气体开发了类似的工艺，如合成氨的Haber-Bosch工艺。随着氨的供应，制冷行业开始兴起。Lowe拥有使用氢气的制冰机和设备的专利。

生产

水煤气生产的原理很简单。蒸汽被迫流过红热或白热碳基燃料，产生以下反应：

H2O+C→ H2+CO（ΔH=+131 kJ/mol）

这个反应是吸热的（吸收热量），所以必须添加热量来维持它。有两种方法可以做到这一点。一种是在蒸汽和空气之间交替，以引起一些碳的燃烧（放热过程）：

氧+碳→ 二氧化碳（ΔH=−393.5 kJ/mol）

另一种方法是使用氧气而不是空气，这会产生一氧化碳而不是二氧化碳：

氧+2摄氏度→ 2一氧化碳（ΔH=−221 kJ/mol）

不同形式的水和气体

有不同类型的水和气体。生成气体的成分取决于制造过程：

水煤气变换反应气：这是使用水煤气变换反应获得纯氢（或至少富氢）的水煤气的名称。初始反应产生的一氧化碳与水反应以除去二氧化碳，只留下氢气。
半水煤气：半水煤气是水煤气和发生炉煤气的混合物。发生炉煤气是从煤或焦炭中提取的燃料气的名称，与天然气相对。半水煤气是通过收集蒸汽与空气交替燃烧焦炭时产生的气体来制造的，以保持足够高的温度来维持水煤气反应。
渗碳水煤气：生产渗碳水煤气是为了提高水煤气的能量值，通常低于煤气的能量值。水煤气通过一个喷有油的加热蒸馏器进行汽化。

水煤气的用途

用于某些工业过程合成的水煤气：

去除燃料电池中的二氧化碳。
与发生炉气反应生成燃料气。
它用于费托法。
它用于获得纯氢以合成氨。

发表于 2021-10-20 10:50
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分类：法律

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