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水煤氣
來源:互聯網

水煤氣(英文名:H?O 燃氣)是一種混合氣體,主要成分為CO和H?,二者比例隨制備方法等的差異存在一定不同,除此之外水煤氣中還含有少量二氧化碳氮氣甲烷。因水煤氣中含有一定含量的一氧化碳氣體,若吸入一定量的水煤氣,會導致碳氧血紅蛋白形成造成的低氧血癥會引起組織缺氧,并對神經中樞造成影響。

水煤氣主要通過將蒸汽吹入熾熱的碳層,使水蒸氣分解從而進行制備。且用于制造水煤氣的原料一般為冶金焦,或為無煙煤,一般不采用含有大量揮發組分的煙煤和褐煤礦。

水煤氣由意大利物理學家費利斯·豐塔納(Felice 豐塔納隕石坑)發現,并在1880年,正式以燃料的形式開始工業化應用,水煤氣具有較大的熱值,其熱值約為10500KJ/N,可作為氣體燃料提供熱量,是液體燃料的優質代用品,在化學工業領域中,水煤氣可以作為許多化工產品的原料,在許多需要氫氣為原料的化工合成中提供氫。

發現歷史

1780年,意大利物理學家費利斯·豐塔納(Felice Fontana)發現,向燒至發紅的煤上通入蒸汽后,可以產生藍色的水煤氣。該水煤氣是一種一氧化碳和氫氣的混合物,在燃燒時會發出藍色火焰。

1812年,英國倫敦開始嘗試使用水煤氣實現照明,但當時煤的轉化效率極低。19世紀中期,發現了一種循環過程,可以提高煤轉換為水煤氣的效率。1850年科學家開發了一種水煤氣生產工藝,將冶金焦暴露于空氣和蒸汽的交替鼓風中以生產水煤氣。1880年,水煤氣工業應用正式開始,主要用作燃料。1913年,德國開始以水煤氣為原料制備合成氨,并建立了世界上第一套合成氨的裝置。

其他種類

半水煤氣

半水煤氣是水煤氣和發生爐煤氣混合氣體,主要由如下過程產生:將蒸汽與空氣(或富氧空氣)同時通入煤氣發生爐中,與焦炭發生作用即可生成半水煤氣或將水煤氣與發生爐煤氣按照一定比例混合也可以制成半水煤氣。半水煤氣較普通煤氣的熱值較低,可用于燃料和合成氨原料氣。

汽化水煤氣

汽化水煤氣也稱為加富水煤氣。水煤氣的發熱量不能滿足一般的燃料熱量需求,通過利用石油殘渣或焦油的汽化來增加熱值,汽化水煤氣可以滿足生活煤氣要求,可以滿足城市煤氣供應。

物質組成

水煤氣的主要組成為一氧化碳氫氣,二者比例會隨制備方法,原料品質的不同而存在一定差異。水煤氣中還含有少量二氧化碳,氮氣甲烷。通常情況下水煤氣的組成為44%的一氧化碳,45%的氫氣,5%的二氧化碳和6%氮氣和甲等其他雜質氣體。

制備方法

蒸汽吹入熾熱的碳層。使水蒸氣分解即可獲得水煤氣。用于制造水煤氣的原料一般為冶金焦,或為無煙煤,一般不采用含有大量揮發組分的煙煤和褐煤礦。該過程的反應方程式如下,

(主要)

簡歇式水煤氣生產方式的生產過程為:水煤氣發生爐的生產,首先往發生爐內吹入一次空氣,使一部分原料燃燒,燃燒所放出的熱量積累于料層中,當料層加熱到維持一定水煤氣反應所必須的溫度之后,停止吹空氣,改吹蒸汽進行反應生成水煤氣。當料層溫度降低至基本上不能使水蒸氣分解的時候,停止吹水蒸氣,重新吹空氣,而開始另一個制氣循環。

應用領域

燃料

水煤氣可作為氣體燃料提供熱量,是液體燃料的優質代用品??勺鳛楣I窯爐、鍋爐、內燃機及生活燃料。

化工

化學工業領域中,水煤氣可以作為許多化工產品的原料,如水煤氣在不需要繁瑣加工的情況下可以生產煤用合成汽油。同時也是提供氫氣的良好原料,用于許多需要氫氣為原料的化工合成中,如為煤或煤焦油加氫制備輕質燃料、油脂加氫以及氨合成所需的氫氣。水煤氣還可以制造氫氣、合成液體燃料和進行有機合成

安全事宜

毒性

水煤氣中含有一定含量的一氧化碳氣體,若吸入一定量的水煤氣,一氧化碳經呼吸道進入肺泡,會與血液中的血色素和血液外的某些其他含鐵蛋白質(肌紅蛋白二價鐵細胞色素等)形成可逆性結合,碳氧血紅蛋白形成造成的低氧血癥會引起組織缺氧,影響神經中樞。嚴重者有腦水腫,少數病人發生遲發性腦病。

急救措施

輕微中毒

立即將水煤氣中毒患者帶離現場,放置在新鮮空氣處,將中毒者的腰帶,領扣等妨礙呼吸處解開放松;將冷毛巾敷在患者額頭處保持其清醒,并注意對中毒者的保暖,不要讓中毒者昏睡,大約幾個小時患者便可恢復正常。

重度中毒

在水煤氣生產過程或使用過程中若出現重度中毒事故,應按緊急中毒事故處理,并應馬上通知醫院準備救護車,當發現中毒者停止呼吸時,由經過人工呼吸訓練的人員或醫生對中毒者進行人工呼吸,其方式有仰臥屈伸兩臂、仰臥壓胸或俯臥壓背幫助呼吸,同時,應以最快速度送于醫院搶救。

參考資料 >

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