Теория металлургических процессов
  2.3 Взаимодействие углерода с водяным паром

Взаимодействие углерода с водяным паром может протекать по следующим реакциям

В результате протекания реакция (2.15) и (2.18) образуется газовая фаза, состоящая из СО, СО2, Н2 и Н2О. В газовой фазе такого состава будет протекать реакция водяного газа

а также реакция между СО2 и твердым углеродом

Реакции (2.15) и (2.18) являются эндотермическими. Согласно принципу Ле Шателье при повышении температуры в составе равновесной газовой смеси количество водяного пара будет уменьшаться, а содержание Н2, СО и СО2 будет увеличиваться.

Так как реакции (2.15) и (2.18) протекают с увеличением объема взаимодействующих веществ, при неизменной температуре протеканию реакций в направлении образования Н2, СО и СО2 будет способствовать понижение давления.

Если одновременно с реакциями (2.15) и (2.18) протекает реакция взаи-модействия углерода с углекислым газом и реакция водяного газа, то и повышение температуры и уменьшение давления будут способствовать увеличению соотношения (%СО)/(%СО2) в равновесной смеси.

В таблице 2.3 приведены сведения о влиянии температуры на величину констант равновесия реакций (2.15) и (2.18)

Таблица 2.3 – Константы равновесия реакций (2.15) и (2.18) при различных температурах

Константы равновесия реакций

Из приведенных данных видно, что:

  1. В области низких температур водяной пар практически не взаимодействует с углеродом.
  2. При температурах 400 – 1000оС обе реакции практически полностью обратимы, поэтому в составе равновесного газа присутствуют значительные количества водяного пара.
  3. При высоких температурах в присутствии твердого углерода водяной пар практически полностью расходуется в результате протекания реакций (2.15) и (2.18).

В области умеренных температур образовавшаяся в результате реакций (2.15) и (2.18) газовая фаза содержит в значительных количествах Н2О, СО, СО2 и Н2. Равновесный состав газовой фазы определяется протеканием реакции водяного газа.

Реакция водяного газа является эндотермической, поэтому при повышении температуры в составе равновесного газа увеличивается содержание СО, что эквивалентно увеличению количества углерода, газифицированного по реакции (2.15). При понижении температуры в равновесной газовой смеси увеличивается содержание СО2, что эквивалентно газификации углерода преимущественно по реакции (2.18).

При высоких температурах эндотермические реакции водяного газа и взаимодействия углерода с СО2 необратимо протекают в направлении образования СО. Это дает основания считать, что при высоких температурах газификация углерода протекает только по реакции (2.15).

  2.3 Взаимодействие углерода с водяным паром
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ