ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Железо-паровой способ производства водорода из "Основы производства водорода" Честь открытия этого процесса принадлежит Лавуазье, который еще в 1783 г. показал, что железо при высоких температурах разлагает воду с выделением водорода. [c.48] Начало практического применения железо-парового способа следует отнести к 1794 г., когда в период революционных войн, которые вела Французская республика против интервентов, Кутель и Конте организовали получение водорода в чугунных ретортах, наполненных железными стружками. При нагреве стружек до красного каления через них пропускался водяной пар [1]. Полученный водород использовался для наполнения воздушных шаров. [c.48] В связи с тем, что отработанное железо не восстанавливалось, железо-паровой процесс длительное время не давал удовлетворительных результатов. [c.48] Дальнейшее развитие железо-паровой способ получил после того, как Жилар в 1846 г. установил [2], что окислы железа восстанавливаются при обработке генераторным газом и, таким образом, из определенного количества железа можно получать теоретически неограниченные объемы водорода. [c.48] Последующие улучшения способа состояли в применении железных руд (вместо стружек из этого металла), в лучшем использовании тепла в процессе, в замене генераторного газа водяным и в ряде других усовершенствований. [c.48] В конце XIX века и в первой четверти XX века железо-паровой способ был одним из самых распространенных методов получения водорода. [c.48] С развитием техники и по мере увеличения потребности промышленности в больших количествах дешевого водорода для каталитических процессов производство этого газа периодическим железо-паровым способом в малопроизводительных агрегатах оказалось неэкономичным, и удельный вес этого способа в мировом производстве водорода сТал быстро падать. [c.48] Продуктами реакции этого обратимого процесса, кроме водорода, являются закись железа ГеО и магнитная окись железа Ред04, которые для возможности повторного окисления должны быть восстановлены. [c.49] В качестве восстановителей окислов железа в данном процессе применяются газообразные вещества, чаще всего водяной газ, в котором суммарная концентрация восстановителей (Нг - --f O) доходит до 90%. Кроме водяного газа, для этой цели могут быть использованы и некоторые другие газы, как, например, генераторный и доменный. Однако суммарное содержание в последних Нг и СО в 2—3 раза меньше, чем в водяном газе, а потому восстанавливающая способность генераторного и доменного газов значительно ниже, чем водяного. [c.49] Применение для восстановления окислов железа коксового газа, а также других газов с высоким содержанием углеводородов приводит к загрязнению водорода метаном и его гомологами. [c.49] Изучению равновесия реакций (IV- ) — (1У-4) посвящено большое количество работ. Из работ по изучению равновесия при восстановлении железа окисью углерода следует отметить исследование Истмэна [3], а при восстановлении водородом — Эм-мета и Шульца [4]. [c.50] В табл. 18 приводятся константы равновесия реакций (1У-1)— (1У-4) в интервале температур 600—1000° (по данным Истмэна, Эммета и Шульца). [c.50] Вычисленные по этим константам равновесные концентрации На, Н2О, СО и СО2 представлены в табл. 19. [c.50] Можно считать установленным, что процессы восстановления железа происходят в основном на поверхности руды путем адсорбции газов с дальнейшим кристаллохимическим превращением соединений железа. Скорость реакций восстановления снижается с увеличением степени восстановления и по мере перемещения зоны восстановления внутрь руды. Поэтому процесс восстановления железной руды имеет наибольшую скорость в начальной фазе, пока степень восстановления не превышает еще 30—50%. [c.50] Следует полагать, что на постепенное замедление реакций восстановления влияет также тот фактор, что образующиеся в этом процессе СО2 и НаО поглощаются поверхностью руды в большей степени, чем СО и На. [c.50] Тормозящее действие СО2 и Н2О на скорость реакций восстановления уменьшается с повышением температуры. [c.50] Скорость восстановления снижается и при содержании в газах, вступающих в соприкосновение с рудой, сернистых соединений (см. стр. 53). [c.50] Реакции (1У-6), (1У-7) и (1У-8) ведут к загрязнению получаемого водорода примесями СО, СОз и СН . [c.52] Однако оба эти способа борьбы с отложениями углерода связаны со значительным увеличением расходов водяного газа или водяного пара. [c.52] Обычно углерод, накопившийся на контакте в результате реакции (1У-5), выжигают продувкой воздухом. При соответствующем оформлении процесса отложившийся на контакте углерод может быть использован для восстановления окислов железа. Так, в условиях повышенных температур (порядка 800° и более) взаимодействие углерода и СО2 по реакции (1У-5) приобретает уже практическое значение. Образующаяся при этом СО восстанавливает железо в соответствии с уравнением (1У-4). [c.52] Вернуться к основной статье