Головна

низькотемпературної плазмі

  1. Речовин в плазмі
  2. ГЕНЕРАТОРИ низькотемпературної плазми
  3. Компактування методом іскрового плазмового спікання (SPS)
  4. Визначення активності ензимів в плазмі крові.
  5. Плазмова наплавка.
  6. Плазмового напилення.

Термодинамічні розрахунки різних високотемпературних процесів, виконані за спеціальною програмою, наведені в довіднику «Термодинаміка високотемпературних процесів». В даному розділі наведено термодинамічний аналіз процесів перетворення вуглець речовин в рівноважної плазмі.

Так як найбільш досліджений і доведений до промислової реалізації процес піролізу вуглеводнів в плазмовому струмені водню, то в першу чергу зупинимося на термодинамическом аналізі цього процесу.

На рис. 3.1 представлені рівноважний і квазірівноважної (без конденсованого вуглецю і бензолу) склади системи вуглець-водень в залежності від температури, а також температура сублімації вуглецю. Як видно з рис. 3.1, в рівноважному стані ацетилен при температурах 1600-2200 К практично відсутня, а його максимальна концентрація відповідає Т »3300 К. Основними продуктами в інтервалі температур 1000-3000 К є конденсований вуглець (С)к і водень. У зв'язку з цим розрахунки рівноваги в системі С-Н становлять інтерес стосовно до процесів отримання технічного вуглецю (сажі, пироуглерода і ін.).

 Мал. 3.1. Рівноважний (а) і квазірівноважної (б) склади системи вуглець-водень

Розглянемо більш докладно термодинамічний аналіз плазмохімічних процесів отримання ненасичених вуглеводнів (С2Н2, З2Н4).

У квазірівноважної системі, розрахованої в припущенні, що (С)к і бензол відсутні (не встигають утворитися) при температурах 1500-3000 К, основними компонентами є С2Н2 і Н2, Що досить добре відповідає експериментальним даним, отриманим в реакторах обмеженого обсягу з загартуванням.

При температурах 1000-1500 К в складі кінцевих продуктів основну роль грають метан, етилен і молекулярний водень. Причому, як показують розрахунки, зі зменшенням відносини числа вуглецевих атомів до водневим (С / Н) вміст метану в системі зростає, а концентрації етилену і ацетилену падають. Максимальна кількість ацетилену досягається при температурі близько 2000 К. Залежність максимальних кількостей ацетилену та етилену від температури дозволяє, змінюючи температуру піролізу, варіювати в широких межах співвідношення С2Н2 і С2Н4 в кінцевих продуктах.

Температура сублімації вуглецю в системі С-Н підвищується зі збільшенням загального тиску і співвідношення атомів С / Н.

Були розраховані основні технологічні показники піролізу різних вуглеводнів в плазмовому струмені водню на підставі квазірівноважних складів.

На рис. 3.2 показано вплив ентальпії плазмового струменя водню на селективність по ацетилену - (а), Питомі витрати енергії на отримання С2Н2 - (б), Концентрацію ацетилену в кінцевих продуктах і температуру закінчення процесу, обчислені для різних мольних часток сировини в суміші з енергоносієм - (в, г). З малюнка видно, що при заданому значенні  концентрація цільового продукту і селективність  ростуть з підвищенням ентальпії. Однак питомі витрати енергії мають мінімум при певних значеннях  , Які не відповідають значенням, при яких концентрація ацетилену досягає максимуму. Тому при оптимізації цього процесу необхідно вводити комплексний критерій оптимальності, що враховує всі фактори, що впливають на собівартість виробленого продукту.

При збільшенні частки сировини в суміші з енергоносієм підвищується концентрація С2Н2 і знижуються питомі енерговитрати на його отримання, проте потрібна велика ентальпія плазмового струменя, що не завжди технічно реалізовується. Сучасні плазмотрони дозволяють стабільно отримувати струмінь водневої плазми з ентальпії 4-5 кВт. ч / м3. Для такої ентальпії енергоносія оптимальним є значення  »05-06. При цьому може бути досягнута максимальна концентрація С2Н2 »15,5 об.%, А мінімальні питомі енерговитрати на отримання ацетилену складають» 8,9 кВт. ч / м3.

Мал. 3.2. Показники піролізу вуглеводнів в плазмовому струмені водню в залежності від питомих витрат




Вступ | У хімічних процесах | плазмохімічні процеси | ГЕНЕРАТОРИ низькотемпературної плазми | Електродугові плазмотрони | високочастотні плазмотрони | До плазмохімічним процесам | Речовин в плазмі | углеродсодержащими СИРОВИНИ | вуглецевмісних сполук |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати