Предварительные опыты

Вначале ставилась задача оценить сравнительную каталитическую активность различных материалов.

В экспериментах использовали следующие материалы. Железо-окисный катализатор приготовленный путем осаждения гидрата окиси железа из водного раствора азотнокислого железа при "помощи аммиака и прокаленный при 400°С. В качестве атромогороз добавляли азотнокислые соли алюминия и калия.

Этот катализатор служил эталоном каталитической активности "материалов доменной - плавки. Железорудные агломераты трех типов № 2 № 4 существенно различаются по восстановим ости. ОПЫТЫ вели при последовательном повышении температуры от 400 до 900°С. До опытов и при переходах от одной температуры к другой реакционная трубка тщательно продувалась без улавливания продуктов реакции. Восстановление окислов железа практически завершалось во время продувок.

Вследствие значительного торможения процесса парами воды даже в опытах со смесью I восстановление, в особенности вюстита, протекало медленно, и во время опытов можно было без большой погрешности пренебречь восстановительными процессами. При обработке опытных данных определяли степени превращения H2O и СО по реакциям за равное "время контакта -газов с "навеской материала.

При 400°С реакция получает значительное развитие при любом составе газа только на железо окисном катализаторе. С ростом температуры степень превращения водяного пара в присутствии такого катализатора понижается. Бремя контакта газа с поверхностью катализатора близко подходит к равновесию. Реакция экзотермична, и опытная кривая отражает Ближние температуры на смешение равновесия.

В области пониженных температур системы далеки от равновесия и кривые отражают кинетические закономерности с ростом температуры скорость реакции увеличивается. Таким образом, при низких температурах агломераты значительно менее активны, чем железо-окисный катализатор. Но на некоторых из них, начиная с 500 600°С, реакция протекает почти столь же интенсивно, как и на железо-окисном катализаторе.

Изменение степени непрямого восстановления мало связано с кинетическими преимуществами водорода перед окисью углерода. Эти преимущества при восстановлении в слое и умеренных температурах могут и не проявляться. Степень использования водорода при восстановлении различных железорудных материалов окисью углерода с добавками водорода возрастает по мере повышения его концентрации (до 20%) и особенно сильно при малых добавках.

Степень использования окиси углерода изменяется при этом гораздо слабее, несколько убывая для легко-восстановимых материалов А и Б и возрастая для трудно-восстановимого агломерата В. Отношение степеней использования водорода и оклей углерода увеличивается с ростом содержания в газе Н2.

Каталитическая активность испытанных материалов убывает в следующем порядке: железо-окисный катализатор № 1, агломераты № 2 №4, кокс № 5, кварц №6. Для агломератов понижение каталитической активности совпадает с понижением восстановимое и степени окисленности. Кокс значительно уступает агломератам по каталитическому действию. Однако при 800 900°С и кокс может заметно ускорять реакцию. При этих температурах даже в присутствии кварца и восстановительной газовой смеси I реакция шла с заметной скоростью.

В газовой смеси III реакции "на кварце не происходило. Разница в каталитической активности материалов особенно заметна при пониженных температурах; при 800 900°С разница несущественна. Из сравнения вариантов I III видно, что при всех температурах и на всех материалах с понижением концентрации в исходном газе водяного пара степень его превращения возрастает. Одновременно при пониженных температурах увеличивается разница в каталитическом действии различных агломератов.

В восстановительной газовой смеси I в опытах с железо-окисным катализатором № 1наблюдали обильное выделение сажистого углерода по реакции, которая при 400 500°С протекала интенсивнее реакции: степень превращения СО по реакции составляла 40 43, а по реакции 20^23%. На агломератах реакцию наблюдали только для случаев № 2 и 3 и только при 600°С. Степень превращения СО по реакции была гораздо ниже (~3%), чем по реакции - водяного газа (~19%). Следовательно, реакция водяного газа на агломерате при любых условиях протекает значительно интенсивнее реакции распада окиси углерода.

Дальнейшие исследования ставили своей целью изучить влияние различных факторов на скорость реакции водяного газа. Опыты проводили с окатышами А и агломератами Б и В крупностью 2 3 мм при условии одновременного учета реакций восстановления и частично в изотермических условиях. При стандартном режиме опытов расход газовой смеси составлял 100 мл/мин, а проба материала 2,7 см2.

Влияние степени восстановления окислов железа: В некоторых работах отмечается, что катализаторами для реакции служат -высшие окислы железа. По данным, железо-окисный катализатор превращался в магнетит, который, вероятно, и являлся катализатором. В предварительных экспериментах в варианте I происходило значительно более глубокое восстановление: железо-окисный катализатор после опытов содержал до 75% металлического железа, а агломераты № 2 и 3 3 4%.

Следовательно, iHe только Fe304, но и низший окисел, а возможно, и свеже восстановленное железо служат катализаторами для реакции. Для получения возможно более высоких степеней восстановления продолжительность опытов изменяли от 120 до 300 мин и, кроме обычной (2,7 см3), применяли пробы 1,35 см3.

В начальные периоды процесса (1 и II) скорость реакции восстановления обычно выше скорости реакции. После стабилизации степени превращения H2O (период III) значительно быстрее идет реакция водяного газа. Температура по-разному влияет на каталитическую активность материалов. На легковосстановимых окатышах ан2о (на стабильном участке) уменьшается с ростом температуры, что свидетельствует о высокой скорости процесса и о заметном влиянии на результаты опытов термодинамического фактора.

Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Степень использования W2 и СО | Влияние концентрации H2O →

#РЕКОМЕНДУЕМОЕ:

#ПОДЕЛИТЬСЯ: