20.5.3. Искусственное газообразное топливо

Искусственные газы получают при переработке твердых или жидких топлив.

Генераторный газ получают при газификации твердого топлива. Для этой цели через раскаленную массу твердого топлива дают воздушное или паро-воздушное дутье. Если через толстые слои топлива продувать воздух, то в нижних слоях происходят реакции горения. Углерод топлива сгорает до углекислого газа, а выделяющееся при этом тепло разогревает (до 1100–1200°) вышележащие слои топлива. Углекислый газ, поднимаясь вверх, раскисляется, и при этом образуется горючий угарный газ (СО). Смесь угарного газа с азотом воздуха, не вступающим в реакцию, называется воздушным генераторным газом.

Если через газогенератор подавать не чистый воздух, а смесь его с парами воды (паро-воздушное дутье), то в зоне раскисления, кроме образования угарного газа, происходит разложение паров воды. При этом воздушный генераторный газ обогащается водородом, т. е. образуется более высококалорийный смешанный газ.

Если чередовать воздушное дутье (для поднятия температуры) с паровым, то при пропускании паров воды через раскаленное топливо получается водяной газ, целиком состоящий из горючих компонентов (СО и Н₂). Водяной газ выделяет до 12000 кдж/м³ тепла, а главное, развивает при горении высокую температуру (до 2800).

Светильный газ получают на специальных газовых заводах при сухой перегонке различных видов твердых топлив (высокотемпературное разложение топлива без доступа воздуха). В зависимости от вида топлива устанавливают температуру процесса: до 550° (торф, древесина), до 1000° (горючие сланцы, уголь). Светильный газ – средне калорийное топливо с теплотой сгорания от 16000 до 18000 кдж/м³, его примерный состав: водород 47–52%, метан – 25–30%, тяжелые углеводороды – 3–4%, окись углерода – 8–12%, негорючие компоненты – 7–9%. Газ ядовит, так как в нем содержится значительное количество окиси углерода. В смеси с воздухом взрывоопасен.

Коксовый газ по своему составу и свойствам близок к светильному. Его получают как побочный продукт при коксовании каменного угля (высокотемпературное разложение при температуре около 1000°).

Полукоксовый газ – высококалорийное топливо, получаемое при полукоксовании каменных углей (низкотемпературное разложение при 550°). Его теплота сгорания от 20000 до 27000 кдж/м³. Основной горючий компонент газа – метан (40–60%). Кроме того, в составе полукоксового газа имеется около 10% водорода, 5–10% тяжелых углеводородов, до 10% окиси углерода, негорючих компонентов (СО₂, N₂) от нескольких процентов до десятков процентов в зависимости от вида сырья и условий процесса.

Нефтяной газ получают как побочный продукт при переработке нефти (перегонка, крекинг-процесс и др.). Нефтяные газы – наиболее высококалорийное топливо, имеющее теплоту сгорания до 48000 кдж/м³. В состав промышленных нефтяных газов в основном входят пропанобутановые фракции, так же как и в состав естественных промысловых нефтяных газов, являющихся ценнейшим сырьем химической промышленности.