可控气氛制备方法:(3)放热式气氛


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  放热式气氛是所有制备气氛中最为便宜的一种,应用范围较广,设备维护简便。  
  放热式气氛可分为普通放热式和净化放热式两大类。普通放热式气又可依燃料气体和空气混合的多寡分为贫气和富气两种。净化放热式气也可分为以氮为基的气氛和以氮氢为基的气氛两种。  
  普通放热式富气具有强脱碳性。当制备气体时完全燃烧系数为65%时,在870℃的炉内,碳势不超过0.02%(质量分数)。除去燃烧产物中的水分后,气氛中的组分并未达到平衡,通入炉内时,由于水煤气反应仍然会产生水分,这种气氛中的CO不稳定,在425—650℃范围内缓慢冷却时还会析出炭黑。  
  放热式气氛是用气体燃料和空气混合的部分燃烧方式制成(完全燃烧程度55%一98%)。未燃烧的碳氢化合物裂解成H2和CO。而燃烧部分形成H20和C02。最后把气体通过用水冷却的冷凝器以降低露点(减少水分)。靠冷冻或吸收剂使露点进一步降低。例如:气体从1090~1430℃的燃烧温度冷却到20℃,可使水分从18%降到2.5%,冷却到-45℃时,水分可降到0.01%以下,放热式气氛的制备过程示于图2.4-59。  
 
放热式气氛的制备过程示于图2.4-59
 
  将放热式贫气用化学吸收剂(NaOH水溶液或乙醇胺溶液)或分子筛除去C02和残余的水分,便可得到以氮为基的净化放热式气。
 
  将以氮为基的净化放热式气中的CO在催化剂作用下和水蒸气反应,生成C02和H2,然后再以化学吸收剂或分子筛除去C02,便可成为不含碳分、以氢和氮为基的气体。  
  天然气、丙烷、丁烷和空气混合完全燃烧的化学反应  
  2.4-33,2.4-34,2.4-35  
  以丙烷为例,当完全燃烧程度约为0.6时,则制备放热式富气的反应为
 
  2.4-36  
  即一个体积的丙烷气体和14个体积的空气混合,其不完全燃烧产物体积为18.06。除去水分后的放热式气体体积为16.14。
 
  若丙烷的完全燃烧程度为90%时,制备放热式贫气的反应为
 
  2.4-37  
  即一个体积的丙烷气体与22个体积的空气混合,其燃烧产物体积为24.38。除去水分后的放热式气体体积为20 .71。  
  按照不同的燃烧程度,制备放热式气氛时空气与燃料的混合比应为:
 
  甲烷(天然气)5~ 10;丙烷12~24;丁烷15~3l。  
  表2.4-19所列为用天然气和液化石油气制备的各类放热式气氛的参考成分。  
 
表2.4-19所列为用天然气和液化石油气制备的各类放热式气氛的参考成分
 
     
   
     
 
 
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