Влияние распада СО

Величины характеризуют сравнительные скорости реакций. Характер изменения относительной скорости восстановления, величины различен для материалов А В. У окатышей А она мало зависит от вида добавок и постепенно понижается с увеличением их концентрации. Понижение c увеличением концентрации всех добавок наблюдается и для агломерата Б.

Однако здесь для водорода "cod") оказывается ниже, чем при таких же добавках H2O и CO2. Для агломерата В расположение кривых иное: в случае введения водорода мало зависит от концентрации, а при добавках CO2 и в особенности H2O резко понижается с ростом их содержания. Пары воды тормозят распад СО сильнее, чем CO2, и в случае добавления H2O скорость восстановления окисью углерода снижается в меньшей степени, чем при CO2.

Однако восстановление также сильнее тормозится парами воды. Водород в принципе не должен тормозить восстановления окисью углерода, но он значительно интенсифицирует ее распад и поэтому резко снижает восстановительный потенциал СО. На агломерате Б, где реакция во всех случаях протекает гораздо быстрее, чем реакция, добавки водорода ухудшают использование СО на восстановление даже сильнее, чем такие же добавки CO2 и H2O.

На агломерате Добавка водяного пара тормозит восстановление сильнее, чем добавка CO2. Для примерной оценки возможной степени развития реакции в условиях, более близких к наблюдаемым в доменной печи, провели опыты с материалами А-В, при различном для каждой температуры содержании CO2, вводимой в смесь 40% СО+60% N2 за счет окиси углерода.

Даже при небольшой степени развития реакция заметно понижала скорость восстановления при 600°С, в особенности на окатышах А. Таким образом, в условиях современных доменных печей с высокой концентрацией CO2 и H2O в газе при 500 700°С и работе на обычных агломератах реакция распада углерода вряд ли может иметь заметное развитие. Но с увеличением восстановимости агломератов (окатышей) и с увеличением содержания в газе водорода роль этой реакции должна возрастать.

Добавки паров воды и углекислого газа к окиси углерода существенно тормозят реакцию ее распада. Степень торможения возрастает с увеличением концентрации добавок, причем НгО действует сильнее, чем CO2. Добавки водорода, в особенности первых порций (до 2%), значительно интенсифицируют распад окиси углерода. Между востановимостью и каталитическим действием различных материалов отсутствует строгое соответствие. Последнее, а также различный характер влияния газовых добавок на течение реакции можно объяснить исходя из адсорбционного механизма этой реакции.

Реакция вызывает значительное торможение косвенного восстановления окислов железа. При 500 600° С эта реакция идет с соизмеримой, а в ряде случаев с большей скоростью, чем процессы восстановления окисью углерода. Чем интенсивнее по тем или иным причинам протекает распад СО, тем сильнее тормозится восстановление. В современных доменных печах при работе на обычных агломератах развитие реакции сильно ограничено. По мере повышения содержания водорода в печных газах роль этой реакции должна возраст.

Реакция водяного газа в присутствии кокса: В работах по теории горения твердого топлива реакцию водяного газа обычно рассматривают только как одну из стадий процесса газификации углерода водяным паром. Приведенный выше анализ экспериментального материала показывает, что в условиях доменной печи ее роль шире. Степень ее развития оказывает заметное влияние на (интенсивность процессов газификации углерода.

Поэтому целесообразно выяснить некоторые особенности реакции в условиях, приближающихся к наблюдаемым в нижних частях доменной печи. Из обзора работ, приведенных в монографии, следует, что в присутствии углеродистых материалов реакция водяного газа ускоряется преимущественно под воздействием зольных примесей. Высокоактивный углеродистый катализатор для реакции получают путем внесения в древесный уголь солей калия.

С учетом этих данных следует полагать, что в доменной печи в присутствии кокса, куски которого пропитаны тонкой рудной пылью а содержат повышенное количество солей щелочных металлов, реакция должна идти быстрее, чем в лабораторных опытах: температура, при которой она (приближается .к равновесию, должна быть ниже 1050 1100°С. Обработка опытных данных показывает, что при всех температурах степень превращения аН2о(3) заметно убывает по мере повышения концентрации Н2О в исходном газе С.

Это свидетельствует о сложной кинетической картине и переменном порядке реакции водяного газа. Оказалось, что с ростом концентрации паров веды порядок реакции уменьшается. При 800 900°С он изменяется от единицы (при 3 5% H2O) до нуля (при 10 15% НгО). По мере повышения температуры при низких концентрациях H2O (3 5%) величина п несколько уменьшается, а при высоких--увеличивается.

Реакцию обычно изучали при 400 500°С и при условии, что в газовой фазе содержится значительный избыток H2O над СО. Причем установлено, что взаимодействие идет через стадию адсорбции паров воды на катализаторе. Переменный и дробный порядок и характер его изменения в зависимости от температуры и концентрации НгО указывают на то, что и в условиях рассматриваемых экспериментов (высокие температуры, значительный избыток СО и в присутствии кокса) реакция протекала по адсорбционному механизму.

Приводимые в литературе данные о влиянии продуктов реакции водорода и CO2 на скорость реакции разноречивы. Так, в работе установлено, что добавки к исходной смеси (СО и H2O) от 0 до 30% "водорода не влияют на скорость реакции .водяного газа на углеродистом катализаторе. В исследовании в опытах с железо-окисным катализатором получено, что водород, напротив, заметно тормозит процесс, а двуокись углерода не влияет на его скорость.

Экспоненциальный характер зависимости скорости рассматриваемых реакций от температуры с большими значениями энергии активации косвенно свидетельствуют о том, что и в опытах серий А Е режим был близок к кинетическому. Энергия активации каждой из реакций примерно одинакова для всех серий опытов различные газовые добавки (СО, H2O, Н2) для реакции (СО" CO2 и Н2) для реакции "мало влияют на величину Е. Вместе с тем скорости этих реакций существенно зависят от концентрации добавок. Такое, на первый взгляд, противоречие можно объяснить следующим.

    Пока нет новостей