吸热式气体（Endo / RX 气）的原理、成分与用途

• 原料：空气 + 天然气（或丙烷），按固定比例混合
• 条件：高温（约 1000 °C 以上）+ 镍基催化剂 + 外部加热
• 产物：约 20% CO、40% H₂、40% N₂（天然气原料）
• 出口需快速冷却，避免中温区析出炭黑
• 质量指标：露点 / CO₂、残余 CH₄、成分稳定性

反应原理

吸热式气体的生成可近似表示为（以甲烷为例，空气中 O₂:N₂ ≈ 1:3.76）：

CH₄ + 2.38 × (0.21 O₂ + 0.79 N₂) → CO + 2H₂ + 1.88 N₂

即每份甲烷与约 2.4 份空气反应，生成 CO、H₂ 和 N₂。这一反应整体为吸热反应，必须在发生器反应罐外部持续加热（电加热或燃气加热）才能维持。催化剂一般为载镍的耐火材料，用于使反应在可接受的温度下完全进行并抑制甲烷残留。

实际生产中空气与天然气的比例常在 2.5:1 左右上下微调，用来控制出口气的露点或 CO₂，从而决定气体的“碳势”。

典型成分

天然气原料的成分数据与行业公开资料一致；丙烷原料的数据参考高思控制 CQI-9 碳势管理文章中的对比。

为什么要快速冷却

裂解气离开高温反应区后，若在约 450–700 °C 区间停留过久，会发生 2CO → C + CO₂ 的逆反应，析出炭黑并改变成分。因此发生器出口设有冷却器（水冷或风冷），使气体迅速降温，“冻结”高温下的平衡成分。

主要用途

• 渗碳 / 碳氮共渗载气：提供稳定的 CO 与 H₂，配合富化气调节碳势；
• 中高碳钢淬火加热保护：调整露点使碳势与材料含碳量匹配，防止脱碳；
• 复碳、钎焊、烧结等需要还原性气氛的场合。

由于成分稳定、CO 含量相对恒定，吸热式气氛进入炉内后，CO 和 CO₂ 呈稳定状态、CH₄ 处于较低水平，有利于精确而稳定的碳势控制。这是它相较于氮-甲醇气氛的主要优势。

气体质量看什么

1. 露点或 CO₂：反映空燃比和气体的碳势水平；
2. 残余 CH₄：偏高说明催化剂活性下降、反应温度不足或空燃比偏离；
3. 成分波动：直接影响下游炉内碳势控制精度；
4. 炭黑：出现炭黑说明需要烧炭或检查冷却。