Сравнительный анализ методов определения реакционной способности металлургического кокса и их аппаратурного оформления

Тема 11. Специальные налоговые режимы

Тема 10. Страховые взносы

Элементы налога (страховых взносов). Тарифы страховых взносов для различных категорий налогоплательщиков. Роль страховых взносов в обеспечении социальной защиты физического лица. Формирование страховой и накопительной части трудовой пенсии.

Упрощенная система налогообложения, элементы налога. Единый налог на вмененный доход, элементы налога. Единый сельскохозяйственный налог, элементы налога. Особенности налогообложения предприятий, работающих в рамках соглашения о разделе продукции.

Испытания углеродистых материалов на реакционную способность проводятся уже в течение нескольких десятков лет, однако до сих пор нет достаточно разработанной на научной основе единой методики. Поскольку в настоящее время существует много методов прямой или косвенной оценки химической активности углеродистых материалов, цифровые значения, полученные применением того или иного метода, носят относительный характер и в ряде случаев не представляется возможным сопоставить результаты исследований, полученных разными авторами.

В ряде работ даётся критический анализ различных методов определения реакционной способности углеродистых материалов и произведена их классификация на группы:

1) методы, основанные на определении потери веса углеродистого материала в результате химического взаимодействия его с реагирующим газом;

2) методы, основанные на анализе состава газообразных продуктов реакций углерода с газами;

3) метод, по которому отмечается момент начала реакции;

4)косвенные методы, которые тем или иным образом отражают реакционную способность углеродистого материала.

Имеется вполне определенная связь между реакционной способностью и физическими, электрическими, тепловыми, механическими и другими свойствами углеродистого материала, обусловленными его природой, а именно: молекулярной структурой, дисперсной структурой и примесями (H, O, S, N металлами и т.д.). На этом основании многие исследователи считают возможным путём определения сравнительно легко измеряемых свойств углеродистых материалов получить представления об их структуре и химической активности. Хотя методы третьей и четвертой групп отличаются простотой, хорошей воспроизводимостью результатов экпеpиментов и требуют значительно меньших затрат времени, чем непосредственное определение реакционной способности, они не могут считаться научно обоснованными. Все непрямые методы дают косвенную, а не истинную оценку химической активности коксов. Поэтому эти методы для характеристики реакционных свойств не нашли признания.

Наибольшее распространение для оценки реакционной способности углеродистых материалов получили методы первой и второй групп.

При этом среди исследователей, которые применяют эти методы, нет единого мнения относительно того, какой метод позволяет получать наиболее достоверные результаты.

В принципе со стехиометрией протекающих реакций оба метода должны давать одинаковые результаты в пределах погрешности эксперимента.

С точки зрения соблюдения необходимых условий проведения эксперимента многие из методов первой и второй групп не выдерживают критики. Так, в принятой в качестве ГОСТа стандартной методике определения реакционной способности металлургических коксов по отношению с СО₂ (ГОСТ 10089-84, введенного почти без изменения вместо ГОСТ 10089-73), основанной на определении состава продуктов реакции, не обеспечиваются чисто кинетическая область и изотермический режим реагирования и не учитывается тормозящее влияние продуктов реакции.

На основании сказанного выше можно сформулировать основные требования, которым должна удовлетворять методика определения реакционной способности коксов:

1) высокая степень точности;

2) безусловная воспроизводимость опытов;

3) быстрота определения;

4) полученные показатели должны характеризовать истинную реакционную способность кокса;

5) в зависимости от реакционной способности исследуемого кокса оптимальные условия проведения эксперимента должны обеспечивать протекание реакции в чисто кинетической или близко к ней области реагирования, а также устранять неизотеpмичность и тормозящее влияние продуктов реакции.

Для повышения точности и воспроизводимости определения в схеме экспериментальной установки необходимо предусматривать подогрев и тщательную очистку реагирующего и инертного газов от примесей, достаточно высокую точность измерения и регулирования температуры, а также скорости газовых потоков.

Реакционная способность твердых углеродистых материалов зависит от конечной температуры, при которой они были получены. В связи с этим для устранения возможности протекания в ходе опыта процессов термической деструкции и структурных изменений вещества коксы перед исследованием их реакционной способности должны быть предварительно прокалены при температуре не ниже наиболее высокой температуры опыта.

С точки зрения быстроты проведения эксперимента, а также получения в результате одного опыта зависимости реакционной способности от степени угара кокса можно применять методику либо непрерывного взвешивания образца, либо непрерывного анализа состава продуктов реакции в течение всего опыта. Вследствие простоты реакционной системы применение метода газового анализа предпочтительнее. При изучении реакции углерода с газами необходимо учитывать изменение реакционной способности углеродистого материала в процессе реагирования. Однако, даже в настоящее время, спустя несколько десятилетий после открытия закона внутреннего реагирования, во многих работах, где применяется вышеупомянутая методика ГОСТ 10089-84, влияние угара на реакционную способность углеродистых материалов не учитывается.

Многие исследователи, наблюдая в своих экспериментах изменение скорости реакции углерода с газами, не учитывают этот факт при выборе параметров, характеризующих реакционную способность углеродистых материалов. Так, в работе о реакционной способности углерода судят по величине тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой зависимости потери веса образца от продолжительности реагирования во времени.

Рядом исследователей установлено, что с возрастанием угара скорость газификации углерода с СО₂ увеличивается, достигает максимума и затем падает. В связи с этим в качестве параметра реакционной способности углеродистого материала предлагается использовать максимальное значение скорости газификации, отнесенное или к поверхности, определенной низкотемпературной адсорбцией азота или к весу образца в момент реагирования, соответствующей этому максимуму. Заслуживают внимания исследования, в которых предлагается оценивать реакционную способность углеродистых материалов по отношению к СО₂ по их удельной химической и интегральной химической активности. При этом под удельной химической активностью понимается активность кокса, отнесенная к его удельной поверхности.

Несмотря на несомненные достоинства этой методики, необходимо, однако, отметить, что в условиях проведения химической реакции углерода с газами нельзя отождествлять величину удельной поверхности, определяемую низкотемпературной адсорбцией газов, с величиной реакционной поверхности, фактически участвующей в процессе реагирования. С другой стороны, следует также отметить, что до сих пор нет методики прямого определения истинной реакционной поверхности твердого углеродистого вещества.

Для использования предложена усовершенствованная методика определения реакционной способности углеродистых материалов по отношению к СО₂ в проточной реакционной системе, основанная на непрерывном определении состава газообразных продуктов реакции при помощи оптико-акустических газоанализаторов с последующим расчетом зависимости угара углерода от продолжительности реагирования. В этой работе реакционная способность кокса по отношению к СО₂ оценивается тремя параметрами: предэкспонентой кажущейся константой скорости (при угаре равном нулю) в уравнении Аррениуса, кажущейся энергией активации и коэффициентом, характеризующим скорость изменения кажущейся константы скорости реакции от угара. По первым двум кинетическим параметрам можно рассчитывать начальную кажущуюся константу скорости для различных температур реагирования, а с помощью третьего - величину кажущейся константы скорости при любом угаре кокса. Все параметры, характеризующие реакционную способность коксов, определяются непосредственно из экспериментальных данных, и при этом нет необходимости в измерении как удельной, так и реакционной поверхности коксов.

Очевидно, применение непрерывных проточных или проточно-циркуляционных методов, широко используемых в гетерогенном катализе, не решит полностью проблему неизотермичности в экзотермических реакциях горения углерода. Наиболее полно требованиям изотермичности в кинетических экспериментах удовлетворяют применяемые в катализе так называемые импульсные методы, высокая чувствительность, экспрессность, практически идеальная изотермичность и другие достоинства которых в сочетании с применением электронно-вычислительной техники позволяют значительно повысить эффективность и качество кинетических исследований.

Импульсный метод представляет собой использование микрореактора Эммета, заполненного исследуемым катализаторам или коксом в схеме с обычным хроматографом. Через систему непрерывно продувается инертный газ-носитель (например, гелий). Периодически в микрореактор через кран - дозатор хроматографа вводится небольшой (узкий) импульс газового реагента. Компоненты реакционной смеси потоком газа - носителя вносятся в разделительную колонку и, пройдя через детектор, регистрируются потенциометром хроматографа в виде пиков.

Проведение реакций в импульсном микрореакторе с прерывной подачей небольших доз реагента в поток инертного газа - носителя позволяет существенно понизить или полностью устранить влияние различных градиентов, и прежде всего неизотермичности, присущих проточным методам. Благодаря этому импульсный метод чрезвычайно эффективен и практически незаменим при исследованиях кинетики быстропротекающих реакций, особенно реакций, протекающих с большим тепловым эффектом.

3.1.3.2. Методика определения реакционной способности металлургического кокса по отношению к СО₂

При обосновании методики определения реакционной способности металлургического кокса по отношению к СО₂ исходили из условий протекания реакции С + СО₂ в кинетической области реагирования с учётом ликвидации неизотермичности процесса и создания стационарного режима.

Неизотеpмичность вызывается разницей между температурами реагирующего газа и твёрдого тела, внешней поверхностью и центра частицы, стенки реактора и его центра, газа на входе и выходе из зоны реагирования, а также тепловыми эффектами.

Изотермический процесс реагирования С + СО₂ возможен при небольшой загрузке и повышенной скорости газового потока. Для таких условий рекомендуются следующие оптимальные соотношения размеров реакционной трубки d_тр и частиц зернистого материала d_ч: 6 < d_тр / d_ч < 20.

Перечисленным условиям проведения процесса реагирования соответствуют указанные выше импульсные методы.

Дата добавления: 2014-01-07