Creeaza.com - informatii profesionale despre


Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice



Acasa » referate » chimie
Reducerea cu carbon (reducere directa)

Reducerea cu carbon (reducere directa)



Reducerea cu carbon (reducere directa)

Carbonul reprezinta un reducator foarte important atat pentru faptul ca este un reducator cu putere mare de reducere, (fiind capabil sa reduca orice oxid in cazul in care se asigura conditii corespunzatoare de temperatura si presiune) cat si pentru faptul ca se gaseste in mari cantitati in natura.

Din punct de vedere principial reducerea cu carbon poate avea loc in conformitate cu doua tipuri de reactii:

I) MeO + C = Me + CO

II) 2MeO + C = 2Me + CO2.                                 

Pentru procesele siderurgice prezinta importanta doar primul tip de reactie, explicatia constand in faptul ca la temperaturi inalte CO2 interactioneaza cu carbonul dupa reactia Bell-Boudouard:

CO2 + C = 2CO.


Aceasta se adauga reactiei de reducere a oxidului metalic:

2MeO + C = 2Me + CO2  

CO2 + C = 2CO                             

   2MeO + C = 2Me + CO2.     

Ajungandu-se in final la primul tip de reactie.

Analiza termodinamica a reactiilor de reducere cu carbon se poate realiza avand la baza urmatoarele doua scheme:

 

Schema A

1) 2Me + O2 = 2MeO‌‌ ‌‌/ -               ΔH0 > 0

2) 2C + O2 = 2CO‌‌ ‌‌/                       ΔH0 < 0

   MeO + C = 2CO + 2Me                ΔH;   ΔG.

Schema B

1) 2MeO + CO = Me + CO2  ‌‌ ‌‌           ΔH0 < 0

2) CO2   + C = 2CO‌‌ ‌‌                          ΔH0> 0

MeO + C = CO + Me                     ΔH;    ΔG.

Schema A permite utilizarea datelor termodinamice referitoare la formarea oxizilor MeO si CO precum si diagrama potentialelor de oxigen. Din diagrama potentialelor de oxigen se poate observa ca in timp ce toate dreptele de formare a oxizilor au pante pozitive (deoarece reactiile respective au loc cu micsorare de entropie, ΔS0 < 0), panta dreptei de formare a CO este negativa (deoarece reactia are loc cu crestere de entropie, ΔS0 > 0). Punctele de intersectie arata temperatura Te la care incepe reducerea cu carbon a diferitilor oxizi.

Se observa ca cu cat oxidul metalic este mai stabil (are dreapta de formare mai jos) cu atat temperatura de incepere a reducerii este mai mare.

Text Box: RT ln Po2 = ΔG0                                          Me1O    Me2O      

                                                             

Fig. 3.6. Utilizarea diagramei potentialelor de oxigen pentru analiza termodinamica a reducerii oxizilor cu carbon (schema A)

 


                                                        Me3O           Me4O         

                                                                                        p=1at

                                                                                   Me5O

        

                                                                                     p<1at

                                         T1   T2     T3       T4        T5

Schema B permite utilizarea datelor termodinamice si a diagramelor privind reducerea cu CO si reactia Bell-Boudouard.

Principala concluzie care se desprinde din prezentarea anterioara consta in faptul ca reactiile de reducere cu carbon sunt in general endoterme, deoarece reactiile MeO + CO = Me + CO2 sunt fie endoterme fie exoterme, dar avand in vedere ca ΔH este relativ mic in valoare absoluta, iar reactia Bell-Boudouard este puternic endoterma suma celor doua reactii este pozitiva (ΔH > 0).

Variatia sistemului si temperatura de incepere a reducerii cu carbon

Variatia sistemului pentru reactia: MeO + C = Me + CO este conform legii fazelor: l = Ci + 2 – f = 3 +2 – 4 = 1, prin urmare compozitia fazei gazoase de echilibru depinde de un singur parametru: temperatura sau presiunea.

In figura 3.7 sunt redate curbele de echilibru pentru cele doua reactii corespunzatoare schemei B.

                         100 %

                      CO                     p<1at                c

                                                      p=1at

Fig. 3.7. Echilibrul reactiei de reducere a unui oxid cu carbon (schema B)

1 – MeO + CO = Me + CO2;

 2 – CO2 + C = 2CO.

 
                                                                          b

                                                             a

                                     1          a΄

                                           d

                                                     2



        

                          100 %             e

                       CO2       T<Te  T'e       Te      T>Te  T

Cazul T >Te. Se presupune ca initial a existat un echilibru corespunzator punctului b pentru reactia MeO + CO = Me + CO2.

Daca se introduce in sistem carbonul, echilibrul este perturbat si faza gazoasa tinde sa aiba o concordanta cu echilibrul reactiei Bell-Boudouard si punctul b se deplaseaza spre punctul c pe curba de echilibru a reactiei Bell-Boudouard.

Daca exista suficient carbon in sistem, in final faza gazoasa va avea compozitia indicata de punctul c.

Schematic procesul poate fi prezentat astfel:

MeO + CO → Me + CO2

                                                            MeO + C = Me + CO

2CO← CO2 + C

 

Cazul T < Te. Folosind acelasi rationament, adica tinand seama ca compozitia fazei gazoase formata din CO si CO2 este dictata de reactia Bell-Boudouard, se ajunge la concluzia ca daca T < Te echilibrul reactiei se deplaseaza in jos spre punctul e de pe curba de echilibru Bell-Boudouard ca urmare a reactiei 2CO = CO2 + C. Rezulta deci nu numai ca reactia de reducere nu poate avea loc cu carbonul, dar poate avea loc chiar cu oxidarea cu  CO2 a metalului anterior redus cu CO.

Schema in acest caz arata astfel:

MeO + CO Me + CO2

                                                            Me + CO2 = MeO + CO

2CO← CO2 + C

Acest lucru nu se confirma in practica (in furnal unde exista MeO, CO, CO2 si C – probabil pentru ca reactia Bell-Boudouard inversa este franata cinetic de temperatura joasa). Totusi la T < Te reducerea cu carbon nu este posibila prin urmare reducerea MeO are loc numai pe cale indirecta cu CO dupa urmatoarea reactie: MeO + CO Me + CO2.

Din cele expuse anterior rezulta ca reducerea cu carbon (directa) este posibila numai la temperaturi mai mari decat Te, care trebuie considerata ca temperatura de incepere a reactiei de reducere cu carbonul.

Evident Te depinde de natura oxidului MeO si de presiune (scaderea presiunii deplaseaza curba Bell-Boudouard  spre stanga si odata cu ea si punctul a care indica temperatura Te.

a) In cazul oxizilor usor reductibili, curba Bell-Boudouard  intersecteaza curba reactiei MeO + CO Me + CO2 la temperaturi foarte scazute (Te are valori mici), iar la echilibru continutul de CO in faza gazoasa la aceste temperaturi este foarte scazut.

b) In  cazul oxizilor cu reductibilitate medie, Te are valori moderate (7000C pentru FeO), iar la echilibru %CO2 ≈ %CO.

c) In  cazul oxizilor greu reductibili, Te are valori mari (in general peste 1000 0C), iar la echilibru %CO > %CO2.

Determinarea temperaturii de reducere pe cale analitica

Din schema A rezulta ca:  ΔG = [ ΔG– ΔG].

Valorile pentru  ΔG, ΔG se iau din tabele sub forma ΔG = ΔH - ΔHT . Punand conditia ca ΔG = 0 (la echilibru) se obtine la PCO = 1atm (conditia standard) Te=. Pentru schema B se procedeaza in mod identic.

                                                                MnO

                               100                                                   0

      

Text Box: %CO2Text Box: % CO                                  80                            FeO                20

                                  60                                                   40

                                  40                                                   60

                                  20                                                   80

 
                                            NiO

                                     0            700                 1420    100   T, sC

Fig. 3.8. Conditiile reducerii cu carbon a oxizilor in functie de reductibilitatea lor.

 


Influenta temperaturii. Reactiile de reducere cu carbon fiind endoterme sunt favorizate de cresterea temperaturii. Astfel, cu cresterea temperaturii constanta de echilibru Kp = P, creste, ceea ce inseamna cresterea presiunii partiale in faza gazoasa de echilibru.

Influenta presiunii. Reactiile de reducere cu carbon decurg cu crestere de volum, prin urmare ele sunt favorizate de scaderea presiunii, ΔG0 al reactiei MeO + C Me + CO scade, deoarece ΔG = ΔG0 + RT ln PCO (cand PCO = 1atm, ΔG = ΔG0=  ΔG – ΔG, iar cand PCO < 1atm, ΔG < ΔG0).

Pentru schema A acest lucru se evidentiaza prin rotirea in sensul acelor de ceasornic a dreptei reactiei 2CO + O2 = 2CO.








Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia




CHIMISTI ROMANI
Sulfuri
Termodinamica disocierii termice a carbonatilor
Aplicatiile conductometriei la masurarea maselor
Tipuri sau mecanisme de ionizare
Reducerea in sisteme complexe
Influenta mediului asupra pierderii de energie prin ionizare
Natura depunerilor de metal


Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu