Аннотации:
Рассчитанные возможные параметры равновесия водяного газа с углеродом представлены поверхностью пространственной диаграммы в координатах xCO – xH2 – T, которую можно дополнить графиком проекций изотермических сечений поверхности на плоскость составов xCO – xH2 . Рассмотрены различные способы получения газовой атмосферы, кислородный потенциал которой позволяет восстанавливать оксиды металлов. Наиболее технологически простым способом получения восстановительной по отношению к оксиду металла газовой смеси является нагревание водяного пара в контакте с углеродом. В этом случае состав получающегося водяного газа определяется только температурой нагрева. Максимальная концентрация водорода достигает xH2 ≈ 0,5 при нагревании H2O – C до ~ 900 К, а при нагревании до температур выше 1100 К получается смесь газов-восстановителей с равными концентрациями xCO =xH2 = 0,5. При нагревании в контакте с углеродом смесей H2O – CO2 получается водяной газ, в котором уменьшается концентрация H2 и увеличивается концентрация CO. Газовую атмосферу
(Н2– Н2О – СО – СО2) любого состава можно получить нагреванием в контакте с углеродом смесей (Н2– СО). Образование CO2 происходит в результате реакции диссоциации CO, а паров воды – в результате реакции Н2 + СО2 = Н2О + СО.
Предложена методика количественной оценки газификации углерода парами воды Н2О и диоксидом СО2. Расчетами показано, что в зависимости от состава исходной газовой смеси и температуры реакции газификации C + CO2 = 2CO и C + H2O = CO + H2 могут протекать в прямом и обратном направлениях. The calculated possible parameters of equilibrium of water gas with carbon are presented in the form of spatial (3-dimensional) diagram in coordinates “ xCO – xH2 – T ”,. It can be supplemented with a graph of isothermal projections of isothermal section surfaces onto the plane “xCO – xH2 ”. Different ways of obtaining gas atmosphere with oxygen potential sufficient to reduce metal oxides are explored. The most technological method of obtaining gas mixture capable of reducing metal oxides is heating water vapour in contact with carbon. In this case the resulting water gas composition is determined by heating temperature only. Maximum concentration of hydrogen xH2 reaches 0.5 when “H2O – C” is heated to ~ 900 K, and heating to temperatures above 1100 K produces a mixture of reducing gas agents with equal concentrations xCO = xH2 = 0.5. Heating gas mixtures “H2O – CO2” in contact with carbon produces water gas with reduced concentration of H2 and increased concentration of CO. Gas atmosphere (H2 – H2O – CO – CO2) of any composition can be obtained by heating mixtures “H2 – CO” in contact with carbon. Formation of CO2 occurs as a result of the dissociation reaction of CO and water vapor by the reaction H2O + CO = H2 + CO2. A technique of quantification of the carbon gasification with water vapor H2O carbon dioxide CO2 is presented. Calculations showed that gasification reactions C + CO2 = 2CO and C + H2O = CO + H2 can occur both forth and back depending on the composition of the initial gas mixtures and temperature.
Описание:
Кузнецов Юрий Серафимович, канд. техн. наук, профессор кафедры физической химии, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск;kuznetcovys@susu.ac.ru. Качурина Ольга Ивановна, канд. хим. наук, доцент кафедры неорганической химии, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; oivk2013@mail.ru. Yu.S. Kuznetsov, kuznetcovys@susu.ac.ru, O.I. Kachurina, oivk2013@mail.ru South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation