ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нефтяные асфальты (перевод инж. 9. Н. Железняк) из "Технология переработки нефти" Жидкие топлива по сравнению с твердыми обладают следующими преимуществами. [c.472] Перечисленные преимущества обеспечиваются при применении самых разнообразных сортов котельных топлив. [c.472] Химические реакции, происходящие во время горения котельных топлив, изучены так же мало, как и для любого горения. Исходные вещества — это воздух и углеводородная смесь с молекулярным весом от 300 и выше. В случаях, когда молекулярный вес топлив очень высок, как, например, у остаточных масел, в нем могут содержаться соединения кислорода и серы, количество которых в отдельных случаях может составлять 20—30% (2—3% элементарных серы и кислорода). [c.472] Это — асфальтовые вещества, обычные в асфальтовых нефтях. В общем асфальтены и исходные углеводороды состоят из циклических ядер, ароматических и нафтеновых, имеющих склонность к образованию конденсированных структур. Эти вещества сами по себе полужидкие или даже твердые, но при комнатной температуре они находятся в растворе. [c.472] Конечные продукты зависят от полноты сгорания. Это обычные топочные газы, смесь азота, водяных паров, углекислого газа с небольшой примесью окиси углерода. Некоторая часть несгоревшего углерода (несущего адсорбированные смолы и углеводороды) может появиться в виде дыма и сажи. Водород, количество которого в топливах достигает 12%, сгорая, дает воду, которая уносится в виде водяных наров, так что теплота испарения ее теряется. Эта потеря составляет разницу между высшей и низшей теплотворной способностью топлива. Сера сгорает до сернистого газа. [c.472] Даже более легкие топлива — керосин и газойль — дают при горении картину слишком сложную, чтобы быть выраженной химическими реакциями. [c.472] Очевидно, невозможно различить реакции горения, хотя бы даже для небольшого числа составляюш,их какого-либо топлива. К счастью, высокая темиература иламени действует гомогенизи-руюш,е, так что последние стадии горения почти всегда одинаковы. [c.473] Вспрыскивание или испарение какого-либо углеводорода в зону действия пламени подвергает вещество, находящееся в виде отдельных молекул в парах, действию температуры, при которой углеводороды уже не стабильны и разлагаются на элементы. Такое разложение происходит не прямо а проходит ряд ступеней. По аналогии с известными процессами крекинга нефтей до газа, при котором температуры все-таки ниже, чем в пламени (700° С вместо 1200—1500° С) можно заключить, что большие молекулы разбиваются на более мелкие молекулы газов. Образуются метан, этан и этилен, пропан и пропилен, немного дивинила и, возможно, — водорода. [c.473] Поскольку наличного количества водорода недостаточно, чтобы сбалансировать его содержание в образующихся предельных газах, одновременно с ними образуются углистый остаток, кокс и даже некоторое количество элементарного углерода. [c.473] Отдельные углеводороды и углистые твердые тела затем окисляются порознь. Может случиться, что окисление макромолекулы начнется до ее крекинга. Но это не изменит окончательных результатов. Известно, что окисленные углеводороды расщепляются легче и что присутствие небольших количеств кислорода увеличивает скорость крекинга таких углеводородов, как пропан [51, 52]. Другими словами, предварительное окисление, которое может произойти в пламени горящего углеводорода высокого молекулярного веса, увеличит скорость крекинга. [c.473] Процессы крекинга и окисления разъединить невозможно. Сажа и углерод обычно образуются при крекинге, но аналитическое изучение кокса и углей продуктов горения доказало [53, 54] наличие в них соединений кислорода. [c.473] Гарнер предполагает, что при обычных температурах пламени углеводороды распадаются до дивинила, который затем образует фульвены, а фульфены в свою очередь полимеризуются, окисляются и дегидрогенизируются до углистых остатков. [c.473] Существует [55] спектральное подтверждение того, что около светящейся восстановительной зоны плоского пламени при горении этилена в кислороде имеется ацетилен. [c.473] Так как ацетилен — продукт высокотемпературного крекинга углеводородов, можно предположить существование такой схемы этилен -у ацетилен — углерод. [c.473] Современная теория горения развивалась постепенно. С учетом процессов крекинга, упомянутых выше, можно ограничить изучение горения рассмотрением только газовых реакций (а также горением твердого кокса и элементарного углерода). [c.473] Скорости движения молекул изменяются в широких пределах взаимные столкновения молекул с низкими скоростями, будучи упругими, не дадут реакции. Для реакции нужно, чтобы молекулы обладали скоростью, превосходящей некоторый минимум, и соответствующим распределением энергии. [c.474] Обычно различают термический и цепной типы реакций. При первом молекулы взаимодействуют только друг с другом и реакция происходит, когда температура реакционной смеси достаточно высока. При втором типе реакция представляет цепь последовательных элементарных реакций, которые вызываются атомами с большими энергиями или сравнительно нестойкими фрагментами молекул (свободными радикалами). [c.474] Скорость цепной реакции пропорциональна концентрациям носителя цепи, и на нее прямо влияют скорости образования и разрушения этих носителей. Теоретически цепная реакция может быть ускорена без повышения температуры. Если одна из ступеней реакции дает более одного носителя, цепь разветвляется и скорость реакции обычно возрастает иногда до взрывной. Этого может и не произойти по ряду причин, одной из которых может явиться взаимодействие радикалов со стенкой сосуда, в результате которого происходит потеря энергии. [c.474] При горении газа в бунзеновской горелке или керосина в лампе это предотвращается с помощью механических приспособлений. В газовой горелке газ непрерывно подается, а продукты горения охлаждаются и отводятся со скоростью, обеспечивающей устойчивое горение в определенном месте, так же обстоит дело и в керосиновой лампе и в промышленных горелках. [c.475] В этих случаях горение углеводородов происходит упорядоченно. Достаточная подача кислорода воздуха обеспечивает превращение самых разнообразных радикалов в углекислый газ и водяной пар и выделение при этом значительного количества тепла. [c.475] Вернуться к основной статье