Теория металлургических процессов
  2.2 Реакции полного и неполного горения углерода

Взаимодействие углерода и кислорода может протекать с образованием низшего и высшего оксидов по следующим реакциям:

Обе реакции являются экзотермическими, поэтому при повышении температуры константы равновесия этих реакций уменьшаются.

Так как , при повышении температуры константа равновесия реакции (2.12) будет уменьшаться быстрее, чем константа равновесия реакции (2.9).

Чтобы определить температуру, при которой протекание обеих реакций становится равновероятным, необходимо сравнить значения изменения энергии Гиббса реакций, отнесенные к одному молю кислорода

Таким образом при температуре около 700оС реакции окисления углерода до СО и СО2 с точки зрения термодинамики равновероятны.

При температурах менее 700оС , то есть с точки зрения термодинамики более вероятным является окисление углерода по реакции (2.12). При температурах выше 700оС , поэтому при высоких температурах более вероятным является протекание реакции (2.9).

Результаты расчета констант равновесия реакций (2.9) и (2.12) при различных температурах показаны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Константы равновесия реакций окисления углерода при различных температурах

Константы равновесия реакций окисления углерода при различных температурах

Высокие значения констант равновесия реакций свидетельствуют о том, что обе они необратимо протекают до практически полного исчезновения одного из веществ в левой части уравнения реакции. При этом возможны следующие случаи:

  1. При наличии в системе избытка углерода в результате реакций (2.9) и (2.12) кислород будет полностью израсходован и газовая фаза будет состоять из СО и СО2. В этих условиях состав равновесного газа будет определяться протеканием реакции
  2. Доля углерода, окисленного по реакциям (2.9) и (2.12), может быть охарактеризована содержанием СО и СО2 в равновесной газовой фазе. Из рисунка 2.1 видно, что чем выше температура, тем больше отношение (%СО)/(%СО2) в равновесном газе. При температурах более 1000 – 1100оС взаимодействие углерода с кислородом будет протекать только по реакции неполного горения.

  3. При наличии в системе избытка кислорода в результате протекания реакций (2.9) и (2.12) углерод будет полностью израсходован, а газовая фаза будет состоять из остатка кислорода, СО и СО2. При этом результат газификации углерода определяется протеканием реакции
  2.2 Реакции полного и неполного горения углерода
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ