ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неполное турбулентное горение из "Образование углерода из углеводородов газовой фазы" Образование сажи при неполном турбулентном горении, т. е. горении с недостатком воздуха, имеет большое практическое значение. Этот процесс лежит в основе большинства технологических способов промышленного получения так называемой печной сажи [5, 6]. [c.40] Все способы получения сажи при неполном турбулентном горении по характеру смешения горючего с сырьем можно разделить на две группы. [c.40] К первой группе относятся способы, основанные на факельном сжигании сырья. Это более старые способы в технологии сажевого производства. В настоящее время они применяются для получения саж с невысокой дисперсностью, в основном из природного газа. [c.40] Ко второй группе относятся способы, в которых сажа получается при смешении сырья с горячими продуктами полного сгорания некоторого вспомогательного топлива. Это относительно новые способы технологии сажевого производства, при помош,и которых получаются для резиновой технологии дисперсные, так называемые усиливаюш,ие сорта сажи из специальных видов жидких углеводородов. [c.41] Ниже кратко изложены имеющиеся в литературе данные о процессе сажеобразования при неполном турбулентном горении. Для установления механизма образования сажи ценность этих результатов невелика. Подробное их рассмотрение, представляющее интерес для технологии сажевого производства, выходит за рамки настоящей книги. [c.41] Факельное сжигание. Факел, образующийся при неполном сгорании, т. е. горении с недостатком воздуха, существенно отличается от факела при горении с избытком воздуха. Вследствие недостатка окислителя фронт горения не может замкнуться и обрывается вблизи стенок реакционного устройства, как это схематически показано на рис. 3.2. Поэтому факел оказывается незамкнутым, и продукты неполного сгорания и сажа. [c.41] Как уже отмечено выше, образование сажи в подобном факеле исследовано недостаточно. Можно указать только одну работу [7], в которой изучался состав продуктов реакции и выход сажи в различных точках реакционного пространства. В других работах [8, 9] определялся общий выход сажи в зависимости от основных параметров процесса. [c.42] Результаты этих работ можно кратко суммировать следующим образом. Выход и дисперсность сажи, образующейся при неполном турбулентном сгорании по схеме, изображенной на рис. 3.2, зависит прежде всего от коэффициента избытка воздуха и времени пребывания газов в реакционном пространстве. [c.43] Зависимость выхода сажи (из природного газа) от коэффициента избытка воздуха показана на рис. 3.3. Следует прежде всего отметить, что при рассматриваемом процессе возможно осуществить горение с коэффициентом избытка воздуха порядка а — 0,1. Если предварительно смешать природный газ с воздухом при а = 0,1 (примерно 1 природного газа на 1 ж воздуха), то получим негорючую смесь, так как концентрация горючего будет значительно выше верхнего предела воспламенения для метана. Горение при раздельной подаче газа и воздуха при таком малом значении коэффициента избытка воздуха возможно потому, что при смешении газа с воздухом образуются зоны, в которых концентрация горючего оказывается между верхним и нижним пределами воспламенения. Выход сажи при а = 0,1 незначителен, и в продуктах реакции содержится большое количество непрореагировавшего метана. При а 0,4 выход сажи достигает максимума. [c.43] При одном и том же коэффициенте избытка воздуха чем больше время пребывания, тем большая часть неразло-жившегося метана превращается в сажу. В связи с этим чем больше время пребывания, тем больше выход сажи и тем меньше ее дисперсность. На рис. 3.4 зависимость дана графически. Результаты, представленные на рис. 3.3 и 3.4, относятся к сухому природному газу, т. е. к метану. При наличии в газе более тяжелых, чем метан, углево-дородов, выход сажи возрастает, а дисперсность ее уменьшается, как это наблюдается и для диффузионного ламинарного пламени. [c.43] Чески неподвижен и настолько тонок, что может рассматриваться как математическая поверхность, фронт турбулентного горения представляет собой пульсирующую зону конечной толщины. Кроме того, если в случае ламинарного пламени фронт горения непроницаем для кислорода и углеводородов, в случае турбулентного пламени при крупномасштабной турбулентности возможен прорыв отдельных вихрей (молей) через фронт горения. [c.44] Отмеченные особенности крайне осложняют детальное изучение сажеобразования при турбулентном горении. [c.44] ПО этому способу показано на рис. 3.5. Оно состоит из камеры горения и реакционного канала, которые футерованы высокоогнеупорным кирпичом. [c.44] В цилиндрическую камеру горения тангенциально подается природный газ и воздух, последний, как правило, со значительным избытком (аг 1,2—1,3). Продукты горения с температурой порядка 1500—1600°С входят в реакционный канал, куда специальной форсункой подается жидкое сырье. В начале реакционного канала благодаря большой скорости потока и быстрому смешению распыленного сырья с горячими продуктами горения происходит испарение жидкого сырья. Часть сырья в начале реакционного канала сгорает за счет кислорода продуктов горения. [c.44] Образование сажи начинается там, где кислород полностью израсходован. Таким образом, в этом процессе. [c.44] В промышленных установках выход и дисперсность сажи существенно зависят от природы сырья. Для жидкого сырья наибольшее значение имеет степень его ароматизации. Показано, что чем выше степень ароматизации сырья [11], тем выше выход и дисперсность сажи, т. е. тем больше сажевых частиц образуется из единицы массы сырья. Для типичного ароматизированного сырья выход сажи составляет приблизительно 40% на сырье при удельной поверхности 70 м г [12] и 30% при удельной поверхности 100 м г [13]. [c.45] Вернуться к основной статье