ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамическое исследование реакций из "Физико химические основы процессов получения водорода из воды" Все реакции обратимы, и их направление зависит от температуры и концентрации реагирующих газов. [c.16] Процесс организован периодически. При получении водорода пары воды действуют как окислитель на железо и закись железа, а при обратном процессе водород и окись углерода восстанавливают образовавшуюся магнитную окись железа. Все реакции не доходят до конца и останавливаются при достижении определенных концентраций НгО, Нг, СОг и СО. Направление указанных реакций и полнота их протекания определяются уравнениями равновесия. Положение равновесия при восстановлении окислов железа окисью углерода зависит от реакции (3) —Кх и (4) К2. Значение констант равновесия К и К2 приведены в табл. 4. [c.16] Закись железа устойчива при температуре 570° С, при более низких температурах устойчивыми фазами являются только Рез04 и Ре. [c.16] Положение равновесия при восстановлении окислов железа водородом зависит от реакций (5) — Кз, (6) — Х4 и (8) — Кб. [c.16] Значения констант равновесия Кя, К , Кь приведены в табл. 5. [c.16] Из таблицы видно, что повышение температуры препятствует разложению водяного пара. [c.17] Следовательно, температуры 700—800° С, при которых проводится разложение водяного пара при осуществлении жепезо-паро-вого процесса, не являются оптимальными для получения водорода. Процесс целесообразно организовывать при более низких температурах. [c.17] Это хорошо видно из табл. 6, где приведены равновесные составы газов, получаемых при разложении водяного пара окислами железа, и дан расход пара. С увеличением температуры увеличивается расход водяного пара и уменьшается количество получаемого водорода. [c.17] В работах Каржавина [2] и Тейлора [1] на основании термодинамических расчетов приводятся равновесные составы газов, получаемых при восстановлении окислов железа водяным газом, со-держаш им 50% Нг и 50 /о СО. На основании этих данных можно судить о степени использования окиси углерода и водорода при восстановлении различных окислов. [c.18] В табл. 7 приведены степени использования СО и Нг при протекании реакций (3), (5) и (4), (6) и расход водяного газа на единицу получаемого водорода. [c.18] Из таблицы видно, что степень использования СО и Нг больше при восстановлении Рез04 до РеО и увеличивается с повышением температуры. Расход водяного газа в этом случае меньше, чем при восстановлении РеО до Ре. Исходя из этого, строится промышленный железо-паровой процесс, т. е. восстановление ведется преимуществепно до РеО. [c.18] В заводских условиях, когда равновесие не успевает полностью установиться, степень использования СО и Нг меньше, а расход пара и водяного газа больше. [c.18] Следует обратить внимание, что организация процесса при температурах 600° С по реакциям (4) и (6) также увеличит степень использования окиси углерода и уменьшит расход водяного газа. [c.18] Известно, что при 820° С средство СО и Нг к кислороду примерно одинаково. При температурах 820° С окись углерода — более энергичный восстановитель, чем водород. [c.18] Так как окислительная стадия проводится нри 800° С, то эти реакции протекают весьма интенсивно и загрязняют водород примесями СО и СО2. Снижение температуры процесса позволило бы получить водород более высокой степени чистоты и повысило бы его выход. [c.19] Рассмотрим термодинамику низкотемпературного железо-парового процесса. [c.19] Как указывалось выше, окисление железа в равновесных условиях при температурах 570° С приводит сначала к образованию вюстита (фаза состава от Feo.syO до Feo.gsO при 1000°С). [c.19] При температурах 570° С вюстит становится неустойчивым, и первой фазой, образующейся при окислении железа, является магнетит (Рез04) [3]. Поэтому при температурах до 500° С, которые интересуют нас, восстановление и окисление контактов на основе железа будет протекать между фазами Рез04 Fe. [c.19] Для этих условий в интервале температур 600—850° К и проводится расчет равновесия реакции (9). [c.19] Вернуться к основной статье