Равновесие водяного газа с углеродом

Аннотация

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.