ขั้นตอนปฏิกิริยาของกระบวนการก๊าซซิฟิเคชั่น

ภายในเตาก๊าซซิไฟเออร์แบบไหลลง สามารถแบ่งโซนการเกิดปฏิกิริยาได้เป็น 4 โซน ได้แก่         โซนอบแห้ง (Drying Zone) โซนไพโรไลซิส (Pyrolysis Zone) โซนเผาไหม้ (Combustion Zone) และโซนรีดักชั่น (Reduction Zone) ดังแสดงในรูปที่ 2.8 โดยหลักการเกิดปฏิกิริยาของแต่ละโซนมีดังนี้

  โซนอบแห้ง

คือโซนที่ความชื้นในเชื้อเพลิงระเหยออกด้วยความร้อนที่เกิดจากโซนเผาไหม้ ความชื้นในเชื้อเพลิงจะระเหยออกมาเป็นไอน้ำ อุณหภูมิภายในโซนนี้จะอยู่ระหว่าง 200 – 500 oC โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในโซนอบแห้ง แสดงดังสมการ

เชื้อเพลิง + ความร้อน → ไอน้ำ + เชื้อเพลิงแห้ง                                 

โซนไพโรไลซิส

คือโซนที่เกิดกระบวนการย่อยสลายตัวของสารเหยต่างที่อยู่ในเชื้อเพลิงแข็งด้วยความร้อนที่เกิดจากโซนเผาไหม้ อุณหภูมิภายในโซนนี้มีค่าประมาณ 500 –700oC ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยานี้ได้แก่ ทาร์ ก๊าซไพโรไลซิสและถ่าน โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในโซนไพโรไลซิส แสดงดังสมการ

เชื้อเพลิงแห้ง + ไอน้ำ + ความร้อน→ ถ่าน + ก๊าซไพโรไลซิส + ไอน้ำ              

โซนการเผาไหม้

โซนนี้สามารถเรียกอีกอย่างว่าโซนออกซิเดชั่น (Oxidation Zone) คือโซนที่ถ่านและก๊าซที่ได้จากโซนไพโรไลซิสไหลลงมาทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นกับอากาศที่ป้อนเข้าสู่เตา อุณหภูมิในโซนนี้มีค่าประมาณ 1,000 – 1,400oC ก๊าซผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาในโซนนี้ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไอน้ำ (H2O) และถ่าน โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในโซนการเผาไหม้ แสดงดังสมการ

ก๊าซไพโรไลซิส + ถ่าน + ไอน้ำ + อากาศ → ก๊าซผลิตภัณฑ์ + ถ่าน + ไอน้ำ + ความร้อน  

2.2.3.4.   โซนรีดักชั่น

โซนนี้สามารถเรียกอีกอย่างว่าโซนก๊าซซิฟิเคชั่น (Gasification Zone) เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตก๊าซเชื้อเพลิง ซึ่งเป็นโซนที่ก๊าซผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเผาไหม้ทำปฏิกิริยาทางเคมีโดยไม่ใช้อากาศ อุณหภูมิภายในโซนนี้จะอยู่ในระหว่าง 800 -1,000 oC โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในโซนรีดักชั่น แสดงดังสมการที่ (2.4) นอกจากนี้แล้วปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นยังมีอีกหลายปฏิกิริยาที่แตกต่างกันไป แสดงดังสมการที่ (2.5) – (2.9)

ก๊าซผลิตภัณฑ์ + ถ่าน + ไอน้ำ + ความร้อน → ก๊าซเชื้อเพลิง + เถ้า

ปฏิกิริยาบูดูยาร์ด (Boudouard Reaction)

C + CO2 + ความร้อน→ 2CO                                                           

ปฏิกิริยาวอเตอร์ก๊าซ (Water Gas Reaction)

C + H2O + ความร้อน → CO + H2                                             

 ปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน (Hydro-gasification reaction)

C + 2H2→ CH4 + ความร้อน                                                

ปฏิกิริยาการเกิดก๊าซมีเทน (Methanation Reaction)

                                          CO + 3H2 + ความร้อน↔ H2O + CH4