3. Энерготехнологическое сжигание исходных горючих материалов в печах осуществляется в двух целевых направлениях: первое — для освобождения химической энергии исходных материалов, крторая далее используется для осуществления термотехнологических процессов, и второе — для получения продуктов неполного сгорания (СО), которые в том же процессе являются восстановительным реагентом (доменный процесс, восстановление марганцевого концентрата в вихревых печах и т. д.). Коэффициент расхода воздуха а практически всегда меньше 1.
Сжигание хлора в струе водорода осуществляется в печах для получения прямым синтезом концентрированного хлористого водорода в производстве чистой соляной кислоты. Реакция описывается уравнением:
Подачу реагентов в печь осуществляют через горелку, состоящую из двух концентрически расположенных кварцевых трубок. По внутренней подается хлор, по наружной — водород. Верхний конец хлорной трубки устанавливается несколько ниже верхнего конца водородной трубки, что обеспечивает полное сжигание хлора в струе водорода и исключает возможность образования взрывоопасной смеси в печи.
Теоретическая температура пламени хлористого водорода 2240 °С. Однако избыток водорода и примесь других газов снижают эту температуру до 1000—1200 °С.
Взрывоопасные смеси в газах образуются только при определенных соотношениях компонентов. Области взрывных смесей в системе Н2—С12—НС1 показаны на рис. 1 [21 ].
Спокойное невзрывное горение хлора в струе водорода обеспечивается при 3—5% избытке водорода от стехиометрического.
Необходимость работы с избытком водорода обусловливается увеличением степени использования хлора, его равновесного выхода, а также тем, что образующийся на стенках печи хлорид железа FeCl2 может окисляться в FeCl3 в присутствии хлора и кислорода. Пленка FeCl3 более пориста, чем пленка FeCl2, и поэтому имеет меньшее сопротивление для диффузии хлора, что важно для предохранения стенок печи от коррозии.
Синтез хлористого водорода осуществляют в стальных конусных печах с воздушным охлаждением.
Рис. 1. Области взрывных смесей в системе Н8—С1,— НС1 [в %(об.)].