Кислород внутри пламени отсутствует в случае раздельной подачи углеводородов и воздуха; эта зона характеризуется термическим разложением углеводородов.
При этом кислород воздуха и продукты разложения углеводородов диффундируют к фронту горения, где и
■ 183
|
|
Рис. VIII. 1. Диффузионное пламя горения углеводородов в воздухе:
а — стационарное пламенное горение; б — горение жидкого углеводорода.
1 — горелка; 2 — капля; 3 —- зона паров углеводородов; 4 — зона образования сажи и водорода; 5 — фронт горения; 6 — зона смеси воздуха с продуктами горения; 7 — зона чистого воздуха
наблюдается реакция между ними с
образованием двуокиси углерода и водяных паров.
Скорость диффузии при этом характеризует скорость горения углеводородов в пламени. Такое пламя называют диффузионным, оно бывает ламинарным и турбулентным.
Ламинарное диффузионное пламя характеризуется тем, что в пламени углеводороды, воздух и продукты горения движутся ламинарно, т. е. с небольшой скоростью, образуя параллельные потоки без завихрений.
Молекулы углеводорода, диффундирующие к фронту горения, проходят зоны высоких температур и, не достигая фронта горения, подвергаются термическому разложению с образованием сажи и водорода. Водород реагирует с продуктами горения (двуокисью углерода и водяным паром) и полностью сгорает во фронте пламени. Чем больше размеры пламени, тем дальше от фронта горения происходит образование сажи и тем ниже ее дисперсность.
При высоких концентрациях сажи в пламени температура в вершине пламени существенно снижается и сажа, проходя зоны, где имеется кислород воздуха, не успевает сгорать. Такое пламя носит название коптящего.
На сажевых заводах в маленьких горелках газ практически полностью сгорает. Поэтому верхнюю часть пламени охлаждают посредством осадительной поверхности, на высоте 50-^70% от высоты пламени.
Турбулентное диффузионное пламя — пламя, в котором потоки газов движутся с завихрениями. Сгорание газа в таком пламени такое же, как и в ламинарном пламени по причине взаимной диффузии воздуха и про184
дуктов разложения через фронт горения. Такой фронт неустойчив — существование его измеряется 0,01 — 0,001 с, и далее пламя разрушается новыми вихрями, которые поджигаются соседними горящими вихрями и образуют новые фронты горения. Таким образом, турбулентный факел — это множество возникающих и гаснущих фронтов горения с очень развитой поверхностью горения. Поэтому в турбулентном пламени процессы горения на 2—3 порядка интенсивнее, чем в ламинарном.
Наряду с сажей при неполном сгорании образуются: двуокись и окись углерода, водород, азот, водяной пар и в незначительном количестве метан. Когда в сырье имеются сернистые соединения, то в продуктах сгорания бывают сероводород и сероуглерод.
При этом в реакционной зоне температура достигает выше 1000 °С и протекают следующие реакции:
СО2 + Н2 ^ СО + Н2О
С + СО2 -> 2СО С + Н2О -> СО + Н2.
Наличие водяного пара не оказывает влияния на свойства сажи, а взаимодействие сажи с двуокисью углерода и водяным паром снижает ее выход.
При осаждении сажи из пламени на охлажденную поверхность происходит реакция окисления сажи.
2С + О2 -► 2СО и С + О2 -> СО2
и. в результате получается сажа с окисленной поверхностью. Чтобы исключить побочные реакции газосажевую смесь охлаждают (водой или вводом охлажденной поверхности).
§ 2. СВОЙСТВАСАЖИИЕЕПРИМЕНЕНИЕ
Сажа — продукт неполного сгорания или термического разложения органических веществ, состоящий в основном из углерода. Она состоит из частиц размером от 9 до 600 мкм, образующих разветвленные цепочки, форма каждой из которых близка к сферической.
Сажа — полидисперсное вещество, т. е. она содержит частицы различной величины. Средний арифметический
■ 185
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
