Равновесные параметры газовых смесей H2–H2O–CO–CO2–CH4 в отсутствии и присутствии углерода
DOI:
https://doi.org/10.14529/met160401Ключевые слова:
водяной газ, кислородный потенциал, метан, восстановление оксидовАннотация
Внедоменное бескоксовое прямое получения железа (процесс «Мидрекс») осуществляется при 1000...1100 °C с использованием природного газа. Процессы конверсии основного компонента природного газа – метана:
CH4 = C + 2H2, CH4 + CO2 = 2H2 + 2CO, CH4 + H2O = CO + 3H2
приводят к получению восстановительного газа и сажистого углерода при определенном соотношении молярных долей CO и CO2. Термодинамическая возможность протекания процессов восстановления оксида металла в сложной газовой смеси определяется соотношением кислородных потенциалов оксида и газовой атмосферы:
(po = RT ln pO2)оксид > (po = RT ln pO2)газ. смесь.
Кислородный потенциал газовой смеси количественно оценивается величиной равновесного давления кислорода, а кислородный потенциал оксида упругостью его диссоциации. Присутствие в рассматриваемой газовой фазе очень малого количества кислорода определяется реакциями диссоциации CO2 и H2O:
lg[pO2, атм] = 2 lg(xH2O / xH2) – 25708 / T + 5,653;
lg[pO2, атм] = 2 lg(xCO2 / xCO) – 29529 / T + 9,149.
В работе определен кислородный потенциал газовых смесей H2–H2O–CO–CO2–CH4 в зависимости от их состава в интервале температур 800...1500 К. Полученные результаты позволяют оценить влияние присутствия метана на восстановительные свойства газовых смесей по отношению не только к оксидам железа.
