О компании Видео о компании Видео о компании

Эндотермическая атмосфера

 
Контролируемая эндотермическая атмосфера получается по сложным реакциям, в результате частичного сжигания метана при большом недостатке воздуха и распада (конверсии) боль­шей части метана без доступа воздуха.

Реакция сжигания метана, главной составной части пре­дельных углеводородных газов, при коэффициенте избытка воз­духа α = 0,25 протекает в две стадии. Первая стадия — взаимо­действие кислорода воздуха с 1/4 частью метана по обычной реакции горения:

1/4 СН4 + 1/2|О2 + 3,8N2| = 1/4 СО2 + 1/2 Н2О + 1,9N2. (1)

После израсходования всего кислорода по данной реакции в газовоздушной смеси остается 3/4 метана от первоначального количества. Вторая стадия — взаимодействие оставшегося ме­тана (без доступа воздуха) с продуктами реакции (1):

1/4СН4 + 1/2СО2 = 1/2СО + 1/2Н2; (2)
1/2СН4 + 1/2Н2О = 1/2 СО + 1,5Н2. (3)

При суммировании этих трех реакций получается типовая реакция получения эндотермической атмосферы с большим недостатком тепла:

СН4 + 1/2|О2 + 3,8N2| = CO + 2Н2 + 1,9N2 — Q, (4)

где Q — тепловой эффект реакции.

Если не подводить внешнего тепла к месту протекания реак­ции (4), то реакция будет постепенно замедляться, а затем совсем прекратится.

Приведенные выше реакции протекают в идеальном случае, а в практических условиях частично протекает реакция распада метана

СН4 = 2Н2 + С. (5)

Реакции взаимодействия метана с двуокисью углерода (2) и водяными парами (3) протекают очень медленно. Поэтому одновременно в той или иной степени успевает возникнуть реакция распада метана с образованием элементарного углеро­да — сажи (5). В связи с тем, что реакция распада метана без доступа воздуха может протекать медленно, часть метана вообще останется неиспользованной. Тогда реакция получения эндотермической атмосферы будет еще более сложной, и ее можно представить в следующем виде:

СН4 = 1/2 (О2 + 3,8N2) = а·СО + б•Н2 + 1,9N2 + (в•CO + 2Н2О + г•СН4). (6)

Так как малая скорость протекания реакции метана с продуктами реакции первой стадии СО2 и Н2О не обеспечивает нормального протекания всего сложного процесса получения эндотермической реакции, необходимо обеспечить ускоренное протекание реакций взаимодействия метана с СО2 и H2O и пол­ностью исключить реакцию распада метана с образованием элементарного углерода. В технике известны два основных способа ускорения химических реакций - повышение температуры и применение катализаторов. Умеренное повышение темпе­ратуры для ускорения реакций метана с двуокисью углерода и водяными парами не обеспечивает желаемого результата, так как часть метана все же распадается с выделением сажи. Не­обходимо повысить температуру до 1350°С и более, но ведение процесса при такой высокой температуре потребовало бы решения ряда новых проблем, поэтому такой способ в обычных условиях неприемлем.

Приблизительные анализы эндотермической атмосферыВторой способ ускорения химических реакций - применение катализаторов.

Государственным институтом азотной промышленности (ГИАП) разработан, а НИИТавтопромом опробован катализа­тор на никелевой основе ГИАП-3, пригодный для получения типовой эндотермической атмосферы при температурах 900 - 1000°С. Одним из недостатков этого катализатора является его способность разрушаться при взаимодействии с газом, содер­жащим серу. Катализатор ГИАП-3 теряет свою активность под воздействием городского или природного газа, содержащего да­же незначительное количество неорганической и органической серы, образуя сульфиды типа NixS. Катализатор ГИАП-3 может быть восстановлен путем регенерации при температуре 900°С и пропускании через него газа, свободного от сернистых сое­динений.

Для предварительной очистки городского газа от серы при­меняется катализатор ГИАП-10, который подвергается нагреву до 350°С. После очистки исходного газа от серы содержание последней в нем не превышает 3 мг/м3. Катализатор ГИАП-10, представляющий собой цинкохромовую смесь, очищая городской или природный газы от серы, обеспечивает катализатору ГИАП-3 устойчивую работу в течение длительного времени в реторте эндотермического генератора при 900 - 1000°С. Поэтому для нормальной работы эндотермического генератора необхо­димо применять серопоглотительные устройства.

Если правую часть основного уравнения получения эндо­термической атмосферы пересчитать на 100%, то получим 20% CO, 40% H2, 40% N2. Состав реальной эндотермической атмо­сферы, полученной на основе городского газа или пропана, изменяется в следующих пределах: 17,5 - 25% окиси углерода; 36,5 - 44% водорода; до 2% метана; 0 - 1,5% двуокиси угле­рода; 0,1 - 2,3% водяных паров и остальное до 100% - азот, т.е. химический состав эндотермической атмосферы может из­меняться в сравнительно широких пределах.

Эндотермическая атмосфера в зависимости от точки росы или от содержания двуокиси углерода может весьма гибко воздействовать на одну и ту же сталь, т.е. может науглеродить и обезуглеродить ее поверхностные слои или находиться с ней в состоянии равновесия, без какого-либо изменения состава поверхностного слоя.

Зависимость химического состава и точки росы эндотерми­ческой атмосферы от соотношения воздух - газ в различных газовоздушных смесях приведена на рис. 1, где по оси ординат отложен объем газов (СО, Н2, CH4, CO2), а по оси абсцисс - отношение воздуха к газу для двух составов городского газа и пропана. Диаграмма является ориентировочной.

В табл. 1 приведена зависимость между показателями точки росы и содержанием водяных паров в газе в объемных про­центах.

Показатели точки росы и соответствую­щее им содержание водяных паров в 1 м3 газа

таблица 1
Точка росы, °С
Содержание водяных паров
в г/м3
в % об.
-20
0,81
0,101
-15
1,31
0,163
-10
2,05
0,256
-8
2,45
0,305
-6
2,84
0,353
-5
3,18
0,395
-4
3,46
0,43
-3
3,77
0,459
-2
4,1
0,51
-1
4,46
0,555
0
4,84
0,602
1
5,21
0,648
2
5,6
0,697
3
6,01
0,748
4
6,46
0,804
5
6,91
0,86
6
7,42
0,922
8
8,52
1,06
10
9,73
1,21
15
13,5
1,68
20
18,5
2,3



  
Оборудование на складе
Объявления

Премия правительства РФ в области науки и техники
ООО "МИУС" в числе лауреатов премии.

Изменение цен
С 1 января 2018 г. повышаются цены на производимое ООО "МИУС" оборудование. 

Реорганизация компании
Завершена реорганизация в форме преобразования ЗАО "МИУС" в ООО "МИУС"

Теплоизоляция печей
Видео, наглядно демонстрирующее эффективность теплоизоляции печей производства ЗАО "МИУС".

Расширение производства
Введены в эксплуатацию два новых научно-производственных корпуса.

Изменение цен
С 1 января 2016 г. повышаются цены на производимое ЗАО "МИУС" оборудование.

Строительство ангара
ЗАО "МИУС" объявляет о запросе коммерческого предложения на строительство ангара.