Газификация топлив, превращение твёрдого или жидкого топлива в горючие газы путём неполного окисления воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре. При Газификация топлив получают главным образом горючие продукты (окись углерода и водород).
Газифицировать можно любое топливо: ископаемые угли, торф, мазут, кокс, древесину и др. Газификация топлив проводят в газогенераторах ; получаемые газы называются генераторными. Их применяют как топливо в металлургических, керамических, стекловаренных печах, в бытовых газовых приборах, двигателях внутреннего сгорания и др. Кроме того, они служат сырьём для производства водорода, аммиака, метанола, искусственного жидкого топлива и др.
Газификация топлив, несмотря на большое разнообразие способов (непрерывные и периодические, газификация в кипящем слое , газификация угольной пыли и жидкого топлива в факеле, при атмосферном и высоком давлении, подземная газификация углей и др.), характеризуется одними и теми же химическими реакциями.
При газификации твёрдого топлива окислению кислородом или водяным паром подвергается непосредственно углерод: 2C + O 2 = 2C O + 247 Мдж (58 860 ккал); С + H 2O = C O + H 2 — 119 Мдж (28 380 ккал). Однако весь углерод превратить в целевой продукт C O обычно не удаётся, часть его сгорает полностью: С + O 2 = C O 2 + 409 Мдж (97 650 ккал). Образовавшийся при этом углекислый газ, в свою очередь, реагирует с раскалённым углеродом: C O 2 + С = 2C O — 162 Мдж (38 790 ккал).
В процессе газификации жидкого топлива под действием высокой температуры происходит расщепление углеводородов до низкомолекулярных соединений или элементарных веществ, которые и подвергаются окислению, например; C H 4 + 0,5O 2 = =СО + 2H 2 + 34 Мдж (8030 ккал); C H 4 + H 2O = СО + ЗН2 — 210 Мдж (50 200 ккал). Образующиеся при Газификация топлив газообразные продукты реагируют между собой: C O + H 2O = C O 2 + Н2 + 44 Мдж (10 410 ккал).
Для получения генераторных газов применяют различные виды окислителей (дутья): воздух; смесь водяного пара с воздухом или кислородом; воздух, обогащённый кислородом, и др. Состав дутья подбирается так, чтобы тепла, выделяющегося в экзотермических реакциях, хватило для осуществления всего процесса.
Названия генераторных газов часто определяются составом дутья. Например, воздушный газ образуется при подаче в газогенератор воздуха. Состав воздушного газа, полученного из кокса (объёмных %): 0,6 C O 2, 33,4 C O, 0,9 H 2, 0,5 C H 4, 64,6 N 2; теплота сгорания 4,53 Мдж/м3 (1080 ккал/м3), выход газа 4,65 м3/кг топлива. Состав воздушного газа, полученного при газификации мазута под давлением 1,5 Мн/м2 (15 кгс/см2) (объёмных %): 3,5 (C O 2 + H 2S), 21,0 C O, 17,5 H 2, 58 N 2; теплота сгорания 5 Мдж/м3 (1200 ккал/м3), выход газа 6,1 м3/кг топлива.
Водяной газ (синтез-газ, технологический газ) образуется при взаимодействии раскалённого топлива с водяным паром. Поскольку реакция получения водяного газа эндотермична, то для накопления необходимого для газификации количества тепла слой топлива в генераторе периодически продувают воздухом (полученный при этом воздушный газ является побочным продуктом). Состав водяного газа из каменноугольного кокса (объёмных %): 37 C O, 50 H 2, 0,5 C H 4, 5,5 N 2, 6,5 C O 2, 0,3 H 2S, 0,2 O 2; теплота сгорания 11,5 Мдж/м3 (2730 ккал/м3), выход газа 1,5 м3/кг топлива. Применяя парокислородное дутьё, водяной газ можно получать непрерывно. Например, при газификации мазута под давлением 3 Мн/м2 (30 кгс/см2) образуется газ состава (объёмных %): 46,8 C O, 48,8 H 2, 3,8 C O 2, 0,3 C H 4, 0,3 N 2; теплота сгорания 12,3 Мдж/м3 (2940 ккал/м3).
Смешанный газ (смесь воздушного и водяного газов) получают при Газификация топлив на паровоздушном дутье. Например, состав смешанного газа из кускового торфа (объёмных %): 8,1 (C O 2 + H 2S), 28 C O, 15 H 2, 3 C H 4, 45,3 N 2, 0,4 C mH n, 0,2 O 2; теплота сгорания 6,9 Мдж/м3 (1660 ккал/м3), выход газа 1,38 м3/кг топлива.
Городской газ из угля получают на парокислородном дутье под давлением до 2—3 Мн/м2 (20—30 кгс/см2); в этих условиях газ обогащается метаном; например, при газификации бурого угля образуется газ состава (объёмных %): 23,6 C O, 55,7 H 2, 14,3 C H 4, 5,5 N 2, 0,2 (C O 2 + H 2S) и 0,7 C mH n; теплота сгорания около 16,8 Мдж/м3 (4000 ккал/м3), выход газа 0,97 м3/кг топлива. Городской газ из жидкого топлива получают комбинированием газификации и пиролиза под давлением. Мощность установок по производству газа из твёрдого топлива достигает 80 000 м3/час в одном агрегате; из жидкого топлива — до 60 000 м3/час. Преобладающая тенденция в развитии техники Газификация топлив — осуществление процесса под высоким давлением (до 10 Мн/м2 и выше) в агрегатах большой мощности. Степень использования тепла (кпд Газификация топлив), заключённого в топливе, составляет 70—90%.
Газификация топлив получила распространение в 19 в. благодаря преимуществам газового топлива перед твёрдым и жидким. Одновременно развивалось производство светильного газа, основанное на процессах термической деструкции топлива без доступа воздуха (сухой перегонки, коксования). При Газификация топлив в газ переходит вся горючая часть топлива, а при образовании светильного газа — только часть топлива. В 1-й половине20 в. водяной газ производился с целью получения водорода для синтеза аммиака и искусственного жидкого топлива. После 2-й мировой войны 1939—45 интенсивно стали разрабатываться способы газификации жидких топлив под давлением, особенно в районах, удалённых от источников природного газа. В СССР успешно разрабатываются методы получения из высокосернистого котельного топлива (мазута) малосернистого газообразного топлива для электростанций. Благодаря этому резко уменьшаются загрязнение воздушного бассейна сернистым газом, а также коррозия котельного оборудования.
Лит.: Шишаков Н. В., Основы производства горючих газов, М. — Л., 1948; Труды VI международного нефтяного конгресса, в. 2—7, М., 1965; Христианович С. А. [и др.], Способ получения электроэнергии на тепловых электростанциях. Авторское свидетельство No В 1922 (запатентовано в США, Англии и др.).
М. И. Дербаремдикер.