Научная статья на тему 'Влияние температуры на выход смолы пиролиза твердых топлив'

Влияние температуры на выход смолы пиролиза твердых топлив Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
51
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Г. И. Кравцова, С. И. Смольянинов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние температуры на выход смолы пиролиза твердых топлив»

Й 3 В Е С Т И я

'ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВЫХОД СМОЛЫ ПИРОЛИЗА

ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ

Г. И. КРАВЦОВА, С. И. смольянинов

(Представлена научно-методическим семинаром ХТФ)

Одним из важлейших факторов, влияющих на процесс образования смолы, является температура процесса.

Проведенные исследования [1—5] не позволили пока установить в достаточной степени закономерности воздействия данного фактора, так как еще не раскрыт в полной мере механизм смолообразования.

Представим процесс деструкции твердых горючих ископаемых следующей упрощенной схемой:

к2

уГ аз

к,

ТГИ---> смола:

, ^ кокс

Допуская, что протекающие реакции описываются уравнением 'Первого порядка

а = 1— <?~л"т ,

где

а — доля прореагировавшего вещества, т — время нагрева, найдем отношение количества непрореагировавшего ТГИ к количеству накопленной <омолы:

1—а1 — е или 1п — + +

1—а2 х2

где Х\ — 1—а) — доля непрореагировавшего ТГИ,

х2 = 1—а2 — доля -накопленной смолы, тогда

1п*1 —1п*2=4—¿1+ + 1пх2 -1 п*! +(^1— (к2 + к3) }х (1)

Из уравнения (1) ¡видно, что выход смолы в одном температурном интервале будет зависеть от соотношения величины константы скорости образования и 'расходования смолы, а также от ¡времени протекания процесса деструкции, т. е. от времени нагрева ТГИ при данной температуре или в данном температурном интервале.

Представленные уравнения позволяют рассматривать влияние температуры на выход смолы ,пиролиза при постоянном времени нагрева т, мин.

6*

83

РаспиШем уравнение (1) следующим образом:

~й2 -Ё,

\пх2^\пх1+{к10евт —к20евт&к30евТ )]т,

Считая предэкспоненциальные множители к\о, к20, &зо в первом приближении независимыми от температуры величинами, видим, что изменение выхода смолы должно определяться соотношением между абсолютными величинами энергий активации протекающих реакций Ей Е2, £3.

Рассмотрим частные случаи:

если 1) Е\<Е2, Е\<Е3, то при росте температуры происходит уменьшение выхода смолы.

2) Ех>Е2, Е\>Еъ, при понижении температуры будет происходить накопление смолы.

3) Е1 < Е2, но > Е3 ЕХ<ЕЪ но <£3. В этом случае .происходит уменьшение выхода смолы.

Рассмотрим влияние температуры на выход смолы с использованием ¡принципа Боденштейна [6].

Скорость образования смолы можно .представить следующим уравнением:

йсс

. — -РлГ .....

с с

- к\Стги—к2сс—к3сс —0, отсюда

йх

с

ги

+

тогда скорости образования газа и кокса соответственно равны:

Т/ _ йс? __ у __ ¿2-^1 -Стги

^газа......— Сс - - , (2)

ах к2+к3

л/ _ йск _у _

V кокса — -7- — «3С с ----- *

ах

Рассмотрим 'по уравнению (2) лимитирующие стадии данного процесса и соответствующие энергии активации:

1) кхсТГи > к2 = к3у тогда

^р-ции ~ ~~2~

т. е. будет 1ё основном -протекать реакция образования смолы, тогда -£р-ции =Еь и с ростом температуры скорость ¡процесса образования смолы будет расти.

2) ¿1ЙТП С ¿2 — ^3,

тогда кр.шш=——— .

«2 + &3

В данном случае Е ¡реакции будет равна либо Еи л,ибо Е2, т. е. с увеличением температуры будет расти выход или смолы, или газа. Таким образом, выход продуктов реакции будет определяться соотношением 'величин Ех и Е2. 3) £2<£3>

__С4 _ г | р г?

тогда Ир-ции- - —;- 1 £р-ипи —-С1-|-£2—^з-

В этом сложном случае подъем температуры будет определять увеличение выхода того или другого -продукта в зависимости от соотношения абсолютных величин :всех энергий активаций Еь Е2, Е3.

4) к2>кг, тогда

^р-ции — —к\С тги, Ер — Ех .

Лимитирующей стадией будет образование смолы, и рост температуры будет обуславливать увеличение ее выхода.

Выводы

С июмощыо кинетических уравнений показано, что при постоянном времени нагрева с изменением температуры выход смолы пиролиза твердых таплив будет определяться соотношением между абсолютными величинами энергий активаций протекающих реакций Е\, Е2,

ЛИТЕРАТУРА

1. Я. И. X и с и н. Влияние температурных условий на выход смолы при полукоксовании твердых топлив. Труды ВНИГИ, в. 3, 1951.

2. В. А. В е х о в. Влияние изменения температурного режима на динамику выделения летучих веществ. Изв. АН СССР, О. Т. Н. № 8, 1949.

3. Н. А. Н и к о л ь с к и й. К вопросу о влиянии температуры коксования на состав и выходы химических продуктов. Химия твердого топлива, т. 7, вып. 9—10, 1936.

4. В. Е. Р а к о в с к и й, Ф. А. Каганович, Е. А. Н о в и ч к о в а. Химия пиро-генных процессов. Изд-во АН БССР, 1959.

5. А. П. К а ш у р и ч е в. Исследование термического разложения различных твердых топлив при низких скоростях нагревания. Энерготехнологическое использование топлива, вып. 1, 1960.

6. Г. М. П а н ч е н к о в, В. П. Лебедев. Химическая кинетика и катализ. Изд-во МГУ, 1961.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.