» » Третий период формирования атмосферы
13.01.2015

В результате конверсии C2H2 и сажи в третий период горения увеличивается содержание CO и H2 и уменьшается H2O и CO. Наиболее длителен процесс газификации сажи, который обычно не удается завершить полностью. Суммарный тепловой эффект реакций третьего периода отрицателен, т. е. так же, как и во втором периоде, с увеличением глубины реакции окисления метана температура продуктов неполного сгорания снижается.
Механизм реакций в этом периоде так же сложен и так же не выяснен до конца, как и в первых двух периодах окисления метана. В присутствии сажи даже объемные процессы в значительной степени становятся гетерогенными, если учесть, что каждый грамм сажи имеет поверхность около 100 м2.
Рассмотрим некоторые возможные закономерности изменения концентрации C2H2 и CH4 в этот период окисления природного газа.
В объеме пиролиз и окисление C2H2 и CH4 приводят к почти пропорциональному постепенному снижению их концентраций. Характер изменений концентраций этих газов при температуре 1550 К и n=0,3 наглядно представлен фрагментами ИК-спектров на рис. 63.
Третий период формирования атмосферы

В результате обработки экспериментальных данных при n=0,3/0,5 и T=1300/1700 К получены следующие зависимости скорости изменения концентрации C2H2 и CH4 в третьем периоде окисления метана:
Третий период формирования атмосферы

Из анализа приведенных уравнений следует, что температурный коэффициент скорости превращения C2H2 близок к температурному коэффициенту скорости конверсии С2Н2 парами воды, ускорение же превращения метана с повышением температуры соответствует ускорению разложения метана при его пиролизе.
По мере протекания третьего периода состав продуктов горения постепенно приближается к равновесному. В табл. 18 для сравнения представлен равновесный состав продуктов полного (n=1,2) и неполного (n=0,3; 0,4; 0,5) горения при использовании для горения воздуха обычного и обогащенного кислородом. Из табл. 18 следует, что в высокотемпературных равновесных продуктах неполного горения практически присутствуют лишь компоненты реакции водяного газа и азот. Содержание CH4 достигает 0,001 % при n=0,3 и T=1400 К; во всех других случаях, представленных в табл. 18, содержатся лишь следы CH4. В продуктах полного горения значительна концентрация окислов азота; при неполном горении окислов азота не образуется.
В равновесной смеси природного газа с воздухом при n=0,1 и T=1400 К содержится 0,1% CH4 и 0,035% CH4 при 1600 К. При пиролизе неразбавленного природного газа при тех же условиях концентрация CH4 соответственно составляет 0,5 и 0,15%.
Анализируя содержание CH4 в продуктах неполного горения и в продуктах пиролиза неразбавленного природного газа при температурах 1400—1600 К нетрудно заключить, что, несмотря на активность углеводородов, интенсивность переноса углерода этими газами к поверхности металла в равновесных атмосферах не может быть высокой.
Третий период формирования атмосферы