化工工艺学教案

化工工艺学教案（无机部分）

学院、系：化学与制药工程学院任课教师：赵风云

授课专业：化学工程与工艺

课程学分：

课程总学时：64

课程周学时： 4 2008年 9月 2日

合成氨教学进程

河北科技大学教案用纸

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第一章绪论

一、氨的发现与制取

氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)发现的。但直到本世纪初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，1913年在德国奥保(OPPau)建成世界上第一座合成氨厂。

1909年．哈伯用俄催化剂，在17.5-20.0MPa和500-600温度下获得6％的氨，即使在高温高压条件下，氢氮混合气每次通过反应器也只有小部分转化为氨，为了提高原料利用率，哈伯提出氨生产工艺为(1)采用循环方法；(2)采用成品液氨蒸发实现离开反应器气体中氨的冷凝分离，(3)用离开反应器的热气体预热进入反应器的气体，以达到反应温度。在机械工程师伯希(Bosch)的协助下，1910

年建成了80g。h-1的合成氨试验装置。1911年，米塔希〔M心asch）研究成功了以铁为活性组分的氨合成催化剂，这种催化剂比饿催化剂价廉、易得、活性高且耐用，至今，铁催化剂仍在工业生产中广泛应用。1912年，在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成一套日产30t的合成氨装置。1917年，另一座日产90t的合成氨装置也在德国洛伊纳建成投产。

合成氨方法的研究成功，不仅为获取化合态氮开辟了广阔的道路，而且也促进了许多科技领域(例如高压技术、低温技术、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等)的发展。

二、合成氨的原料

空气：氮气的来源

水：氢气的来源。

燃料：天然气、煤、焦炭、石油炼厂气、焦炉气、石脑油等是氢气来源的原料。三、合成氨的主要

生产过程和生产工艺分类

合成氨的生产过程包括三个主要步骤。

第一步是原料气的制备。制备含氢和氮的原料气可同时制得氮、氢混合气。

氮气主要来源于空气。用空气制氮气，多用以下两种方法：

1、化学法：在高温下，以固体燃料煤、焦炭) 液体烃和气体烃与空气作用，以燃烧除去空气中的氧，剩下的氮即可作为氮氢混合气中的氮。

2、物理法：将空气冷却至低温(一170一一190 C)使之液化，再利用氮气和氧气沸点的不同进行分

离，可得到纯度较高的氢气和氧气。

氢气来源于水和含有碳氢化合物的各种燃料。工业上普通采用焦炭、煤、天然气、轻油、重油等燃料，在高温下与水蒸汽反应的方法制氢。电解水可直接得到氢气，但耗电量大，成本高，很少用。焦炉气和石油加工废气中含有大量的氢，用深度冷冻的方法除去其他组分，亦可得到氢气。

(一)以煤为原料的合成氨流程

我国以煤为原料的中型合成氨厂多数采用60年代开发的三催化剂净化流程，即采用脱琉、低温变换和甲烷化三种催化剂来净化气体。而以煤为原料的小型合成氨厂则采用碳化工艺流程。用浓氨水脱除二氧化碳，生成的碳孩氢铵经结晶、分离后即为产品。

(二)以天然气为原料的合成氨流程

天然气、炼厂气等气体原料制氨的工艺流程。使用了七、八种催化剂，需要有高净化度的气体净化技术配合。例如，使用钴钼加氢催化剂和氧化锌脱硫剂，可以把天然气中的硫的含量体积分数脱除到ppm以下，不仅保护了转化催化剂，而且也为使用耐硫性能较差的低变催化剂创造了条件。再通过高净化度的脱碳方法，可使气体中一氧化碳和二氧化碳的体积分数总和小于o．7％。这样就能采用甲烷化法将气体中残余的一氧化碳和二氧化碳体积分数之和降到(5—10)×10-6。

（三）以重油为原料制氨流程

以重油为原料制氨时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经一氧化碳耐硫变换、低温甲醇洗和液氮洗，再压缩、合成得到氨。该流程中需设置空分装置．提供氧气供油气化，氮气用于液氮洗涤脱除残余一氧化碳等组分．

四、合成氨生产的进展 4分钟

20世纪50年代，由于天然气、石油资源大量开采，为台成氨提供了丰富的原料．促进了世界合成氨工业的迅速发展。以廉价的天然气、石脑油和重油来代替固体原料生产合成氨，从工程投资、能量消耗和生产成本来看具有显著的优越性。起初，各国将天然气作为原料。随着石脑油蒸汽转化催化剂的试制成功，缺乏天然气的国家开发了以石脑油为原料的生产方法。

20世记60年代以后，开发了多种活性好的新型催化剂．能量的回收与利用更趋合理。大型化工程技术等方面的进展，促进了合成氨工业的高速度发展，引起f合成氨装置的重大变革，其主要内容包括以下几个方面

(一)单系列大型化

由于受高压设备制做的约束，30世纪50年代以前，氨合成塔单塔最大生产能力为200t。d-1，60年代初期也仅为400t．d-1。因此，对于规模大的氨厂，就需要若干个平行的系列装置。若能提高单系列装置的生产能力，就可以减少平行的系列数，有利于提高经济效益。1966年，美国凯洛格(Kell088)公司建成1000 t．d-1单系列合成氨装置，实现了合成氨工业的一次重大突破。由于大型氨厂具有投资省、成本低、能量利用效率高、占地少、劳动生产串高的特点，从20世纪60年代中期开始，世界上新建的以气态和液态烃类为原料的大型氨厂，大都采用单系列的大型装置。的装置，目前世界上最大的合成氨装置能力为1800 t．d-1。

(二)热能综合利用

合成氨为高能耗过程，20世纪60年代以前，以天然气为原料的合成氨厂，每吨氨耗电1000kw．h 左右。随着装置的大型化和蒸汽透平驱动的高压离心式压缩机研制成功，在工艺设计中把生产产品和生产动力结合起来，利用系统余热生产高压蒸汽，经汽轮机驱动离心式压缩机泵，乏汽作为工艺蒸汽相加热介质，使能耗大大下降，每吨氛耗电仅6kw．h左右。

(三)高度自动化

大型合成氨厂为单系列装置，设备都是单台，尺寸较大。20世纪60年代，将全流程控制点的二

次仪表全部集中于主控室显示并监视控制。进入70年代后，计算机技术应用于合成氨生产过程，操作控制上产生了飞跃。大型合成氨厂基本都采用集散控制系统(简称Dcs)。

五、我国氨合成工业的发展： 4分钟

我国合成氨工业的发展是从建设中型氨厂开始的。50年代初，在恢复、扩建老厂的同时，从前苏联引进三套以煤为原料的年产50kt的合成氨装置，后又试制成功了高压往复式压缩机和氨合成塔．我国具有生产和发展合成氨的能力。

70年代后，小氮肥厂经历了原料、扩大生产能力、节能降耗、以节能为中心的设备定型化、技术上台阶等五个阶段的改造，部分企业达到吨氨能耗4L 87GJ的水平。现在，全国有八百多家小氮肥厂，1995年氨产量l 619Mt，占全国总产量的58．64％。

目前，对小氮肥企业的改造重点是抓好规模、品种、技术、产业等方面的结构调整。主要内容为：不断向经济规模发展；逐步增加高浓度氮肥及复混肥的比重；通过新技术开发、节能降耗提高技术水平；将小氮肥企业建成农化服务中心，成为生产化肥和专用复混肥的基地、发展精细化工及其他化工产品为主的小化工基地、城镇煤气和热力供应基地。

我国大型合成氨厂是在70年代中期开始建设的。随着农业生产对化肥需求量的日益增长和我国石油、天然气资源的大规模开发，1973年开始，从美国、荷兰、日本、法国引进了L 3套年产300kt 合成氨的成套装置。艾巾以天然气为原料的10套，以石脑油为原料的3套。1978年又引进了3套以重油为原料、1套以煤为原料的年产300kI合成氛的装置。这些引进大型合成员装置的建成投产，不仅较快地增加了我国合成员的产量．而且提高了合成员工业的技术水平和管理水平，也缩小了与世界先进水平的差距。

除已建成的二十多套大型合成员装置外，考虑到我国是农业大国，化肥需求量逐年增长，在“九五”期间将充分利用我国的天然气和煤炭资源，再建成一批大型合成氨装置，并在一些资源丰富的地区形成合成氨生产基地。新建的大、中型合成氨装置要达到经济规模，最小规模为；以天然气为原料合成氨年产量为200一300kt，以煤为原料合成氨年产量为80kt。新建装置原则上国内自行设计制造，立足于国产化。

六、氨的性质和用途

氨是一种可燃性气体，自燃点为630℃，故一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能够发生爆炸，爆炸下限15.7 ％，上限27. 4 ％。有饱和水蒸气存在时，氨-空气混合物的爆炸界限较窄。

用途：

?用于制造化学肥料如尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵等。

?作为生产其他化工产品的原料如硝酸、硝酸盐、铵盐、氰化物等无机物。

?用来制造胺、磺胺、腈等有机物。

?用于高科技原料如生产甘油等。

?用于制冷剂。

七、健康危害和导致后果 3分钟

氨对上呼吸道有刺激和腐蚀作用，高浓度时可危及中枢神经系统，还可通三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停博和呼吸停止。人对氨的嗅觉阈为0.5~1mg/m3，浓度50 mg/m3以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500 mg/m3以上短时内即出现强烈刺激症状，1500 mg/m3以上可危及生命，3500 mg/m3以上可即时死亡。

国家卫生标准为30 mg/m3。

对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死, 也可引起反射性呼吸停止。

急性中毒者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽等，眼结膜、鼻粘膜、咽部充血、水肿，胸部x线征象符合支气管炎或支气管炎。

中度中毒，出现呼吸困难；严重者可发生中毒性肺水肿，或有呼吸窘迫综合症，激烈咳嗽、咯大量血、休克等。

液氨或高浓度氨可致眼灼伤；液氨可致皮肤灼伤。

急救处理原则：

迅速将患者移至空气新鲜处，合理吸氧，解除支气管痉挛，维持呼吸、循环功能，立即用2%硼酸液或清水彻底冲洗污染的眼或皮肤；为防治肺水肿应卧床休息，保持安静，根据病情及早、足量、短期应用糖皮质激素，在病程中应严密观察以防病情反复，注意窒息或气胸发生，预防继发感染，有严重喉头水肿及窒息预兆者宜及早施行气管切开，对危重病员应进行血气监护。注意眼、皮肤灼伤的治疗。

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*

河北科技大学教案用纸第二章原料气的制取第一节烃类蒸汽转化法

一、烃类蒸汽转化的原料

气态烃包括天然气、油田气、炼厂气、焦炉气及裂化气等；液态烃包括原油、轻油和重油。其中除原油、天然气和油田气是地下药藏的天然矿外，其余皆为石油炼制工业、炼焦工业和基本有机合成工业的产品。

二、合成氨对原料气的要求

氢氮比3：1

甲烷含量小于0.5%

有害物质少

三、化学反应及化学平衡

在蒸汽转化过程中，各种烃类主

要进行如下反应：

甲烷蒸汽转化反应：

四、工艺条件

(1)水碳比，表示转化操作所用的工艺蒸汽量。在约定条件下，水碳比愈高，甲烷平衡含量愈低。

(2)温度烃类蒸汽转化是吸热的可逆反应，温度增加，甲烷平衡含量下降。反应温度每降低10℃，甲烷平衡含量约增加1-1.3％

(3)压力烃类蒸汽转化为体积增大的可逆反应，增加压力，甲烷平衡含量也随之增大。

（4）二段转化的空气量：加入空气量的多少，可从二段炉出口温度上反映出来，但不能它来控制炉温和出口甲烷含量的手段。因为空气量的加入有合成反应的氢氮比决定。

（5）二段出口甲烷含量：二段炉出口残余甲烷每降低0.1％，合成氨产量可增加1.1-1.4％。一般控制在0.2-0.4％。五、反应机理（反应的微观步骤）

在催化剂的表面，甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快的多，中间产物中不会有碳生成。其机理为在催化剂表面甲烷和水蒸气解离次甲基成和原子态氧，在催化剂表面被吸附并互相作用，最后生成CO、CO2和H2。

六催化剂

甲烷蒸汽转化是吸热的可逆反应，提高温度对化学平衡和反应速度均有利。但无催化剂存在时，温度1000℃反应速度还很低。因此，需要采用催化剂以加快反应速度。

由于烃类蒸汽转化是在高温下进行的，并存在着析炭问题，因此，除了要求催化剂有高活性和高强度外，还要求有较好的耐热性和抗析炭性。

1．催化剂的组成

(1)活性组分和促进剂在元素周期表上第Ⅷ族的过渡元素对烃类蒸汽转化部有活性，但从性能和经济上考虑，以镍为最佳。在镍催化剂中，镍以氧化镍形式存在，含量约为4％一30％：使用时还原成金属镍。金属镍是转化反应的活性组分，一般而言，镍含量高，催化剂的活性高。一段转化催化剂要求有较高的活性，良好的抗忻炭性，必要的耐热性能和机械强度。为了增加催化剂的活性，一段转化催化剂中镍含量较高。二段转化催化剂要求有更高的耐热性和耐磨性，因此，镍含量较低。为增加抗析炭能力加入促进剂，镍催化剂的促进剂有氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、氧化铬、氧化钡和氧化钛等。

(2)镍催化剂的载体镍催化剂中的载体应具有分散和稳定活性组分微晶的作用。对蒸汽转化催化剂，由于操作温度很高，镍微晶易于熔解而长大。金属镍的熔点为1445℃，烃类蒸汽转化温度都在熔点温度的一半以上，分散的镍微晶在这样高的温度下

很容易互相靠近而熔结。这就要求载体能耐高温，并且有较高的机械强度。所以，转化催化剂的裁体都是熔点在2000℃以上的难熔的金属氧化物或耐火材料。

2．催化剂的还原

转化催化剂大都是以氧化镍形式提供的，使用前必须还原成为具有活性的金屑镍，

其反应为

工业生产中，一般都不采用纯氢气还原，而是通入水蒸气和天然气的混合物，只要催化剂局部地方有微弱活性并产生极少量的氢，就可进行还原反应，还原的镍立即具有催化能力而产生更多的氢。为使顶部催化剂得到充分还原，也可以在天然气中配入—些氢气。

还原了的催化剂不能与氧气接触，否则会产生强烈的氧化反应、即

如果水蒸气中含有1％的氧气，就可产生130 的温升，氮气中含1％的氧气则会造成165c的温升。所以在停车催化剂需氧化时，应严格控制载气中氧的含量，还原态的镍在高于200时不得与空气接触。

3．催化剂的中毒与再生

当原料气中含有硫化物、砷化物、氯化物等杂质时，都会使催化剂中毒而失去活性。催化剂中毒分为暂时性中毒和永久性中毒。暂时性中毒，即催化剂中毒后经适当处理仍能恢复其活性。水久性中毒是指催化剂中毒后，无论采取什么措施，再也不能恢复活性。镍催化剂对硫化物十分敏感，不论是无机硫还是有机硫化物都能使催化剂中毒。硫化氢能与金属镍作用生成硫化镍而使催化剂失去活性。

原料气中的有机硫能与氢气或水蒸气作用生成硫化氢，而使镍催化剂中毒。中毒后的催化剂可以用过量蒸汽处理，并使硫化氢含量降到规定标准以下，催化剂的活性就可以逐渐恢复。为了确保催化剂的活性和使用寿命，要求原料气中总硫含量的体积分数小于o．5×10-6。氯及其化合物对镍催化剂的毒害和琉相似，也是暂时性中毒。一般要求原料气中含氯的体积分数小于o．5×10☆。氯主要来源于水蒸气，因此，在生产中要始终保持锅炉给水质量。砷中毒是不可逆的永久性中毒，微量的砷都会在催化剂上积累而使催化剂逐渐失去活性。

七、工艺条件

防止析碳的原则

第一，应使转化过程不在热力学析碳的条件下进行，这就是用量提高到大于理论最小水碳比，是保证不会使炭黑生成的前提。

第二，选用适宜的催化剂并保持活性良好以避免进入动力学可能析碳区。对于含有易折碳组分烯烃的炼厂气以及石脑油的蒸汽转化操作，要求催化剂应具有更高的抗析碳能力。

第三，选择适宜的操作条件，例如：含烃原料的预热温度不要太高,当催化剂活性下降时可适当加大水碳比或减少原料的流量。

第四，检查转化管内是否有积碳，可通过观察管壁颜色，如出现“热斑、热带”、转化管内阻力增加，可帮助判断。

第五，当洗碳较轻时，可采用降压、减量，提高水碳比的方法除碳。

八、工艺流程

九、主要设备

一段转化炉：

二段转化炉

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第二节固体燃料气化法

一、概述

固体燃料（煤、焦炭或水煤浆）气化：用氧或含氧气化剂对其进行热加工，使碳转变为可燃性气体的过程。气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。

二、基本概念

1、煤的固定碳；固体燃料煤除去灰分、挥发分、硫分和水分以外，其余的可燃物质称为固定碳。

2、煤的发热值：指1公斤煤在完全燃烧时所放出的热量。

3、标煤：低位发热值为7000kcal/kg的燃料4．空气煤气：以空气作为气化而生成的煤气其中含有大量的氮(50％以上)及一定量的一氧化碳和少量的二氧化碳和氢气。

5．混合煤气(发生炉煤气)：以空气和适量的蒸汽的混合物为气化剂生成的煤气，其发热量比空气煤气为高。在工业上这种煤气一般作燃料用。

6．水煤气：以蒸汽作为气化剂而生成的煤气，其中氢及—氧化碳的含量高在85％以上，而氮含量较低。

7．半水煤气：以蒸汽加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂所创得的煤气或适当加有发生炉煤气的水煤气，其含氮量为21—22％。

三、气化对煤质的基本要求

(1)保持高温和南气化剂流速

(2)使燃料层各处间一截而的气流速度和温度分布均匀。这两个条件的获得，除了与炉子结构(如加料、排渣等装置)的完善程度有关外，采用的燃料性质也具有重大影响。

1水分：<５％

2挥发份：<６％

煤中所含挥发分量和煤的碳化程度有关，含量少的可至I一2％，多的可达40％以上。它的含量依下列次序递减：

泥煤褐煤烟煤无烟煤焦炭

气化挥发分较高的燃料所制得的煤气中甲烷含量也高。如果制得的煤气作燃料用，则增高甲烷含量能提高煤气热值；但如果制得的煤气作合成氨原料气用．则甲烷为惰性气它不仅增加动力和燃料消耗，而且降低炉子的制气能力。所以在固定层煤气发生炉中，用于制取合成氨原料气的燃料，要求其挥发分以不超过6％为宜。

3灰份：15-20％

灰分中主要组分为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质。这些物质的含量对灰熔点有决定性影响。

各种煤的灰分含量，低的约为5％，高的可达30％以上。焦炭中的灰分含量随原煤中灰分含量而定。灰分高的燃料，不仅增加运输费用，而且使气化条件变得复杂化。当灰分过高时，在气化过程中由于部分碳表面为灰分所覆盖(特别是块状燃料)，减小气化剂与碳表面的接触面积，因而

降低了燃料的反应活性。此地还会位随灰渣排出的碳量增加，使热效率降低。

4硫分：<1 .5g/m3

煤中的硫分在气化过程中，转化为含硫的气体，不仅对金属有腐蚀作用，而且会使催化剂中毒。在合成氨生产系统中，根据流程的特点，对含硫量有一定的要求，并应在气体净化过程中将其脱除。．

5灰熔点：>1250℃

6机械强度和热稳定性

机械强度是指它的抗破碎力。煤的机械强度决定于煤的岩相组成、矿物质的含量、分布及碳此的程度。机械强度很差的燃料．在运输、破碎过程中甚至在进入固定层煤气发生炉后，易于破裂而生成很多不能用于气化的煤屑，这不仅增大原煤的消耗和造气成本，增加处理煤屑的困难，而且还会影响气化过程的正常进行。

燃料的热稳定性是指燃料在受高温后粉碎的程度。不同气化方法，对燃料热稳定性有不同的要求。热稳定性差的燃料，在气化过程中易于碎裂，产生的大量粉尘及微粒，将被气流诺走或堵塞炉膛管这使燃料层阻力增大，过多消耗动力，甚至影响制气产量。

燃料之所以受热后不稳定，主要是由于下述三个原因；

(1)在燃料层准备阶段(即干燥和干馏时)，释出水分和有机物的过程中，燃料裂碎。

（2）燃料中的碳酸盐受热分解为二氧化碳。

(3)燃料受热时，内外温度差大，以及由于夹石等膨胀系数不同而碎裂。

7燃料的成渣性能

燃料的成渣性能是指燃料在气化时是否易于烧结成渣。易于成波的燃料在用于燃烧和气化而受到高温时，容易软化熔融而生成镕渣块，使排灰和气化剂的均匀分布发生困难，以致不得不降温操作，从而导致气体质量和产量下降。一般认为，在灰分中的氧化铁、氧化钙、氧化镁和氧化亚铁的含量越多，越易结渣；合氧化铝和二氧化硅越多，则熔点较高不易结渣。

8、粘结性

粘结性是煤在高温下干馏粘结的性能。对炼焦来说，煤具有粘结性是十分需要的；但是对制造煤气来说，不宜采用黏结性的煤。因为在气化过程中煤粒相互粘结后，生成焦拱，破坏燃料层的透气性，妨碍气化剂的均匀分机傻气化操作难以正常进行。

9、燃料粒度 25—100mm

入炉燃料粒度大小和粒度范围，影晌气化时的质交换和热交换条件。

粒度小的燃料，反应表面大，有利于气化反应，但是会使气化剂通过燃料层时的阻力增大，并限制气化剂的最大流速(因为气化剂流速应在带出燃料量的允许范围以内)。粒度范围大，易产生小粒填充大粒间隙的现象，使燃料层阻力增大。同时还会使加料入炉时大粒偏布炉壁，小粒集中中央，产生所谓“偏析”现象，影响气流分布。

一般在制取水煤气或半水煤气的固定层煤气发生炉中所用的燃料采取分级过筛，粒度分为25—100毫米和10一

40毫米两种，可较粒度大小混烧的提高制气能力。发生炉煤气炉中用的燃料可在5—25毫米。四、煤气化的基本原理

C＋O2+3.76N2=CO2 +3.76N2

C＋H2O=CO+H2

煤气化的工业方法：蓄热法：中小氮肥使用的方法

富氧法：较节约和有发展前途的方法

蓄热法：若能充分利用太阳能最理想化

五、气化炉结构和燃料层的分区

第三节半水煤气的制取

一、固体燃料的气化：碳与氧的反应和碳与蒸汽的反应，这两个反应称为固体燃料的气化反应。

以空气为气化剂的反应：

C+O2＝CO ΔΗ0R＝-393.770KJ /mol

2C+1／2O2＝CO ΔΗ0R＝-110.595KJ /mol

C+CO2＝2CO ΔΗ0R＝170.284KJ /mol

CO+1／2O2＝CO2 ΔΗ0R＝-283.183KJ /mol 以蒸汽为气化剂的反应：

C+H2O（g）＝CO+H2ΔΗ0R＝131.39KJ /mol

C+2H2O （g）＝CO2+2H2 ΔΗ0R＝90.202KJ /mol

CO+H2O＝CO2+H2ΔΗ0R＝-41.19KJ /mol C+2H2＝CH4 ΔΗ0R＝-74.9KJ /mol C+CO2＝2COC+O2＝CO CO+1／2O2＝CO2

无论从那一种理论出发，在固定层煤气发生炉中，我们都可以认为在氧化区中存在着大量的二氧比碳与一氧化碳。为了制取煤气必须将二氧化碳还原为一氧化碳，并且就在还原区中进行。所以还原区是煤气发生炉中燃料层的最重要的区域，反应C+CO2＝2CO为空气煤气生成过程中的基本反应。该反应基本上决定了所制出气体质量和气化强度。此反应在高温800以上以显著的速度进行；在低温下反应速度不大，几乎等于零。C+CO2＝2CO的反应是复杂的多相过程，并且是通过以下四步过程进行的：

第一阶段

第三阶段

三气化反应的动力学过程

气化反应属于气固相系统的多相反应。整个过程包括物理和化学两个过程，可分成下列各步骤：1．气流中的活性组分向碳的表面扩散（物理过程)。

2．活性组分被碳表面所吸附(物理过程)。

3．生成中间产物(或反应产物)(化学过程)。

4．中间产物分解成反应产物(化学过程)。

5．反应产物脱附(物理过程)。

6．反应产物扩散入气流中(物理过程)。

四制气过程

工作循环：间歇式气化时，自上一次开始送入空气至下一次再送入空气止，称为一个工作循环。1．吹风：吹入空气，提高燃料层温度，回收显热和潜热后吹风气放空。

2．蒸汽一次上吹制气：自下而上送入水恭汽进行气化反应，燃料层上部温度升高，下部降低。3．蒸汽下吹：水蒸汽自上而下进行气化反应，使燃料层温度趋于均衡。

4．二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排净，为吹入空气作准备。

5．空气吹净：回收此部分吹风气，作为半水煤气中氮的主要来源。间歇式制气工作循环中各阶段气体的流向如图

五气化效率(一)气化效率

间歇式制造半水煤气的过程中，吹风阶段的效率称为吹风效率，制气阶段的效率称为制气效率，吹风效率与制气效率综合起来称为气化过程的总效率。

1．吹风效率

吹风效率是指积蓄于燃料层中的热量与吹风阶段消耗燃料煤的热值之比。若不考虑煤气发生炉的热损失，积蓄于燃料层中的热虽应等于吹风阶段反应放出的热量与吹风气的烙值之差，因此吹风效率可用下式表示

2．制气效率

制气效率是指制气阶段所产煤气的热值与制气阶段消耗燃料煤的热值、入炉蒸汽的焓值及吹风

时积蓄于燃料层中可以利用的热量三者之和之比，可用下式表示