Метан разложение при высоких температурах

Фиг. 91. Реакция разложения. Метан при высокой температуре распадается яа углерод и водород.

Метан составляет сырьевую основу важнейших химических промышленных процессов получения углерода и водорода, ацетилена, кислородсодержащих органических соединений — спиртов, альдегидов, кислот. Получаемый при термическом разложении метана (реакция 1) мелкодисперсный углерод (газовая сажа) используется как наполнитель при производстве резины, типографских красок. Водород используется в различных синтезах, в том числе в синтезе аммиака. При высокотемпературном крекинге метана (реакция 2) получается ацетилен, необходимая высокая температура (1400—1600 С) создается электрической дугой. Одной из важных областей применения метана является получение так называемого синтез-газа — смеси оксида углерода(П) и водорода (реакции 3 и 4), используемого в дальнейшем для получения многих органических соединений. [c.69]

При высокой температуре метан подвержен термическому разложению. Система равновесий, устанавливающихся при термической диссоциации, может быть представлена следующим образом [c.465]

Сравнение реакционной способности углеводородов разных классов показывает, как сильно она зависит от температуры. Так, при нормальной температуре химически наиболее стойкими из всех классов углеводородов являются предельные углеводороды, а при температуре 500—800° С — ароматические углеводороды предельные же углеводороды становятся весьма нестойкими и легко подвергаются химическим превращениям. Толуол оказывается боле термически стойким, чем к-гептан [26]. В присутствии катализаторов реакционная способность предельных углеводородов проявляется при значительно более низких температурах. Реакционная способность парафиновых углеводородов при высоких температурах возрастает с увеличением молекулярного веса углеводородов. Низший член парафиновых углеводородов — метан — начинает в заметной степени подвергаться термическому разложению лишь при температурах выше 900° С [27 ], к-гексан разлагается уже при 520 С [28], а твердые парафины ( ao—С б) крекируются при 400 С. [c.55]

Характеристическим летучим водородным соединением углерода является метан. В обычных условиях водород с углеродом не реагирует. Синтез метана идет только при достаточно высокой температуре и в присутствии катализатора (мелкораздробленный никель). Применяются также и другие способы получения метана из сложных органических веществ. В лаборатории метан можно получить разложением карбида алюминия водой. В природе метан постоянно образуется при разложении органических веществ без доступа воздуха. Химическое строение метана определяется р -гибридизацией атома углерода. Молекула метана представляет собой правильный тетраэдр, в центре которого находится атом углерода, а по вершинам — атомы водорода. Метан — газ легче воздуха, почти нерастворим в воде, устойчив вплоть до 1000° С. Выше этой температуры разлагается с образованием ацетилена и водорода [c.362]

Существенно отличается от других парафиновых углеводородов характер термического распада метана. Он весьма термостабилен и подвергается пиролизу только при высоких температурах, при этом продукты его разложения распадаются с большей скоростью, чем сам метан. Первичная реакция описывается стехиометрическим уравнением [c.66]

Метан при высоких температурах находится в состоянии диссоциации, поэтому он является сильнейшим восстановителем. В то же время выделяющийся углерод очень активен и легко соединяется с различными металлами и неметаллами. Разложение метана ускоряется на поверхности раздела фаз, в частности на поверхности металлов, которые катализируют реакцию разложения. Реакцию проводят в фарфоровых, кварцевых или графитовых трубках (кварц при высоких температурах постепенно разрушается). Навеску металла или окисла металла помещают тонким слоем в фарфоровой или кварцевой лодочке в трубку и после вытеснения воздуха метаном (природный газ) прокаливают в слабом токе этого газа (рис. 36). Время прокаливания определяется степенью измельчения металла. Порошкообразные металлы насыщаются углеродом за 1—2 ч. Если же металл взят в реакцию в виде кусочков, то времени затрачивается больще, так как процесс носит диффузионный характер. [c.101]

В интервале температур от 800 до 1100° С при пиролизе бензола наблюдаются небольшие количества метана и следы ацетилена. Количество образующегося метана, примерно, такого же порядка, как и при нагревании углерода с водородом по-видимому, такая реакция, сопровождающая разложение бензола при высоких температурах, является основным источником образования метана. Интересно, что при нагревании так называемого аморфного углерода с водородом не получаются ароматические углеводороды, а вместо них благодаря реакции на ребрах кристаллов графита образуется метан. Можно считать, в свою очередь, что следы ацетилена, образующегося в процессе пиролиза бензола при высоких температурах, обусловлены скорее вторичным разложением метана, чем прямой диссоциацией бензола до ацетилена. Последняя реакция лишь предполагается некоторыми исследователями [4], однако она трудно доказуема. Ацетилен почти полностью разлагается при 750° С при этом получаются ароматические углеводороды, (в значительных количествах бензол) кокс и газы, среди которых обнаруживаются в убывающем порядке водород, метан и этилен [10]. Поскольку этилен является важным продуктом разложения ацетилена, а не самого бензола, то есть основания предполагать, что разложение бензола до ацетилена не относится к одной из основных реакций этого углеводорода. С другой стороны, [c.96]

Результаты хроматографического анализа продуктов крекинга (табл. 23 и 24) показывают, что при 20 мм (548°) вначале изобутан распадается быстрее (за первую минуту), чем бутан. С увеличением времени крекинга, влияние продуктов сглаживает это различие в скорости разложения. При более высокой температуре (573°) наблюдается обратное — изобутан при значительном времени крекинга распадается медленнее, чем бутан. Крекинг бутана на метан и пропилен в этих, условиях более чем в пять раз, а на этан и этилен более чем в два раза превосходит дегидрогенизацию. В тех же условиях дегидрогенизация изобутана в 7 раз, а деметанизация его в три раза превосходят деэтанизацию. [c.99]

Метан очень устойчив к термическому разложению. При очень высоких температурах (>800°С) и малом времени контакта метан дает этан, этилен, ацетилен, водород и некоторые ароматические углеводороды, главным образом, бензол. При температуре около 800°С все алканы образуют одинаковые продукты разложения наиболее важными из них являются этилен, пропен, бутены, бутадиен и водород. В промышленном процессе легкие нефтяные фракции, разбавленные паром, пропускают через пустую трубку при температуре около 800°С время контакта 1 с (или меньше). В случае этана основными продуктами являются этилен и водород в настоящее время эта реакция используется наиболее широко. [c.158]

Природный газ представляет собой смесь газов, состав которой зависит от месторождения. Иногда это почти чистый метан, но обычный состав природного газа таков около 75% метана, 15% этана и 5% пропана, а также небольшие количества других примесей, прежде всего высших алканов, азота, диоксида углерода, а иногда и гелия. Природный газ используется как промышленное топливо, а содержащиеся в нем алканы, прежде всего метан, являются важным химическим сырьем (разд. 8.4.1.1). Большое значение имеет каталитическое разложение содержащегося в природном газе метана водяным паром при высоких температурах. При этом образуется смесь водорода и оксида углерода, так называемый синтез-газ [c.242]

НОГО сырья, в частности метана. Сущность процесса окислительного пиролиза заключается в следующем. Подогретый метан и кислород подаются через горелку специальной конструкции в зону пиролиза реактора, где за счет сгорания части метана температура поднимается до 1400—1500° С. Благодаря большой объемной скорости газовой смеси (время пребывания газа в зоне реакции составляет 0,005 сек) при разложении метана образуются ацетилен, окись углерода и водород. Непосредственно после зоны пиролиза в реакторе расположена зона закалки, в которой реакционные газы резко охлаждаются внрыскиважием воды из форсунок. Быстрое охлаждение предотвращает разложение нестойкого при высоких температурах ацетилена. [c.15]

Метан, этилен, пропилен и другие углеводороды получаются термическим разложением (пиролизом) при высоких температурах и давлениях жидких углеводородов — рафинатов платформинга 5 и газообразных — этана 6, пропана 7. [c.114]

Общеизвестно, что температурные условия существенно влияют на состав нефтей. С увеличением глубины, а следовательно, и с повышением температуры происходит метанизация нефтей, как правило, уменьшается их вязкость, плотность, снижается содержание смол, асфальтенов и увеличивается выход светлых фракций. На больших глубинах при высоких температурах (200 °С и более) происходит деструкция (разложение) нефти и переход ее в газ (метан). Метан в свою очередь может также разлагаться при более высоких температурах на углерод и водород. Не исключена возможность, что графит, обнаруженный в некоторых глубоких и сверхглубоких скважинах в США, является продуктом разложения метана. [c.78]

Фотохимическое разложение ди-грег-бутилперекиси при 25—70° С/30 мм рт.ст. при малой интенсивности освещения дает метан, тогда как продукты разложения, протекающего в нормальных условиях, идентичны продуктам, которые получаются при термическом разложении (этан, ацетон и грет-бутанол) Дорфман и Зальцбург предполагают, что из метильного и трет-бутоксильного радикалов при высокой температуре образуются как метай, так и грег-бутанол с отрывом атома водорода от мо- [c.258]

При достаточно высокой температуре ( — 2000°) углерод может быть перенесен путем образования и разложения углеводородов, вероятно, преимущественно метана. Так как, с другой стороны, метан может реагировать с металлами с образованием карбидов, возникает возможность проводить реакции между твердыми веществами при пространственном их разделении. Если металл и углерод нагревать в присутствии водорода, то реакции протекают по уравнениям (19) и (20) [c.150]

Оказывается, таким образом, что при пиролизе метана с коротким периодом нагрева и в температурных пределах от 1050 до 1200°, могут быть получены лишь относительно невысокие выходы этилена. При этих условиях одновременно образуются как ацетилен, так и другие продукты, при более же высоких температурах превалирует ацетилен. Для оптимальных выходов непредельных углеводородов необходимы неактивные поверхности нагрева (состоящие из таких материалов как кварц, фарфор или медь, которые не ускоряют разложения метана на элементы). Полезным бывает также применение разбавляющих газов. Вследствие необходимости применять высокие температуры и вследствие относительно невысокой степени конверсии, метан не является подходящим сырьем для получения этилена. [c.139]

Петерс и Мейер [57] подвергали метан разложению до ацетилена, бензола, углерода и водорода над нагретыми вольфрамовыми спиралями в фарфоровых трубках. Реакция прекращалась до наступления равновесия, когда концентрация ацетилена становится достаточно высокой. Несмотря на то, что температурные данные этих авторов являются весьма приближенными, на основания их работ можно сделать некоторые выводы. Максимальная конверсия до ацетилена происходила при наивысшей температуре 3000° С и самом коротком времени контакта — 0,0001 сек. Уменыпение парциального давления метана приводило к увеличению конверсии до ацетилена и уменьшению выходов кокса и жидких продуктов. [c.64]

Основным компонентом углеводородных газов является метан. Поэтому сущность копверсионного метода получения азотоводородной смеси состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей — водяного пара или кислорода. Окислители могут применяться в различных сочетаниях. Конверсия метана с водяным паром и кислородом протекает по реакциям СН4 + НаО СО -Ь ЗНа — 206,4 кДж (—49,3 ккал) [c.33]

Имеется несколько патентов о крекинге жидкьх нефтяных продуктов, смешанных с углеводородными газами. В этих патентах указывается, что углеводородные газы, богатые водородом, могут реагировать в условиях крекинга с жидким нефтяным сырьем или продуктами разложения, обедненными водородом, и могут дать более высокие выходы бензинов и уменьшение образования кокса. Температурные условия процессов в данном случае не отличаются существенно от условий обыкновенного термического крекинга. Рекомендуемые давления те же самые или немного выше, чем при крекинге. На самом деле взаимодействие между такими газами, как метан, этан, пропан, и высокомолекулярными олефинами или циклическими углеводородами маловероятно при условиях обыкновенного крекинга с точки зрения термодинамики. Значительно более высокие температуры или более высокие давления следует применять, чтобы обеспечить их взаимодействие. Термическая конверсия низкомолекулярных парафинов также маловероятна в условиях обыкновенного крекинга. Таким образом, вряд ли эти патенты имеют практическое значение. [c.165]

Контактные газы после пиролиза быстро охлаждают ( закаливают ), Закалка преследует цель заморозить равновесную систему, полученную при высокой температуре, и предотвратить разложение ацетилена, неизбежное при медленном охлаждении контактных газов. Реактор термоокислительного пиролиза (рис. 209) состоит из камер смешения 1, сгорания 2 и закалки 3. Метан и кислород, нагретые предварительно до 700°С, поступают в смесительную камеру /, из которой газовая смесь попадает в камеру сгорания 2, газы движутся в каналах камер1э1 с большой скоростью, что предохраняет ее от обратного проскока пламени в смесительную камеру. Для-интенсификации процесса горения непосредственно в горелки подается добавочное количество кислорода (10%). Газы, выходящие из горелок, попадают в камеру закалки 5, где их охлаждают водой, которую впрыскивают через сопла 4 в кольцевом коллекторе. Процесс пиролиза протекает в камере горения и частично в камере закалки. [c.223]

Химическая инертность метана ставит его на особенное место среди углеводородов ряда метана. Его устойчивость при высоких температурах имеет весьма важное значение. В качестве непременного продукта, гидрогенизации углеводородов метан всегда присутствует в гавах, об(разова]ва шихся гари разложении, выдешйясь или не-посредсгвенно при разложении или в качестве продукта вторичной реакции гидрирования непредельных газообразных углеводородов при высокой температуре. [c.235]

Таково влияние на характер нефтей динамометаморфизма . Теоретически говоря, более древние нефти подверглись и большему его влиянию. В общем, это подтверждается примером нефтей Соединенных Штатов, где палеозойские нефти, вообще говоря, легче мезозойских, мезозойские же — легче третичных. Но из этого правила много исключений, объясняемых особенностями исходного материала и геологической обстановкой того или иного месторождения. Из заводской практики нам хорошо известно, что если нефть будет перегрета, то начинается распадение ее тяжелых молекул на более легкие (на этом основан крекинг нефти). Если применить очень высокую температуру, то мы можем всю нефть превратить в газ, в составе которого главную роль будет играть метан. Вероятно, п в природе, если нефтяные залежи попадали в условия чрезвычайно высокого давления или очень больших температур, начиналось разложение нефти, которое заканчивалось разрушением углеводородов с выделением водорода и углерода. Это — крайняя степень метаморфизма органического вещества. Так, вероятно, образовался графпт — один пз крайних членов ряда битумов, а водород вследствие его малого атомного веса и крайней подвижности, вероятно, улетучился из литосферы в-атмосферу. [c.348]

В ряду алканов метан является наиболее термически устойчивым, так как в нем отсутствуют связи С—С. Разложение метана на углерод и водород возможно при очень высоких температурах (примерно 1500°С). Распад этана, пропана и бутанов изучали многие исследователи. Для этана хэрактерна реакция дегидрирования [c.174]

Пиролиз углеводородов. Дэви, а затем Марченд и Бертло [1, с. 182] предположили, что образование углерода в пламени -происходит благодаря термическому разложению углеводородов. Они наблюдали, что при высокой температуре углеводороды распадались в основном на углерод и метан. Ацетилен, который очень эндотермичен, может распадаться при взрыве на углерод и водород. Таким образом было сделано предположение, что углерод образуется при пиролизе углеводорода при прохождении его через зону подогрева. [c.180]

Реакции разложения на элементы мог)гг быть практически возможны или при очень высоких температурах (выше 700° С), или в присутствии определенных металлических катализаторов при более умеренных температурных условиях. Никель является одним из наиболее энергичных катализаторов, ускоряющих разложение парафинов, как и других углеводородов, на элементы или метан и элементы. Сабатье и Сандерен [111] описали частичное разложение метана на углерод и водород при 390° С и этана при 325° С в присутствии никеля. Фрей и Смит [39] и Херд [56] наблюдали очень быстрое разложение пропана и бутана на углерод и газы при 350—400° С и 500° С в присутствии того же катализатора. Катализаторами подобного типа являются медь, железо, монель- леталл, многие другие тяжелые металлы и некоторые неметаллы, например селен. Особенно активны порошкообразные металлы. С Другой стороны, тот факт, что железные трубы не активируют разложение нефти на элементы в обычных условиях крекинга, должен указывать или на неактивность железа в виде сплошной массы или на деактивацию металлической поверхности вследствие отложения углерода. Однако каталитическое действие металлической поверхности труб может быть заметно при повышенных температурах, применяемых при крекинге в паровой фазе или в таких процессах, как дегидрогенизация. Предварительная обработка труб при высоких температурах паром или сероводородом может деактивировать металлическую поверхность. Небольшие количества пара или сероводорода (или других соединений серы), добавленные к сырью для крекинга, могут вызвать тот же эффект. В результате такой обработки активная металлическая поверхность покрывается неактивными окислами или сульфидами. Полученный эффект может быть приписан также отравлению активной поверхности образовавшимися окислами или сульфидами. [c.11]

Вопе и oward изучали разложение этилена и других углеводородов. Они в продолжение 2У2 часов заставляли этилен циркулировать через трубку, которая нагревалась до 570—580°, и в продуктах реакции нашли ацетилен, этан, метан, водород ароматические углеводороды углерода образовалось ничтожное количество. При более высоких температурах главными продуктами реакции являлись метап, водород и углерод. Авторы пришли к выводу, что основным продуктом разложения этилена является ацетилен. Было высказано предположение, что первичное влияние температуры на этилен и этан вызывает выделение водорода, с одновременным ослаблением или разрывом связи между углеродными атомами и образованием лабильных остатков =СН и СН. Эти остатки, имеющие весьма кратковременное существование, могут [c.80]

Как и в случае парафинов, все эти реакции, однако, не происходят при крекинге с температурой ниже 600—700° Сив отсутствии активных металлических катализаторов. В их присутствии скорость таких реакций невероятно повышается и реакции происходят при сравнительно умеренных температ) рах. Сабатье и Сандерен [111] и Кан-тело [16] разложили этилен и пропилен на водород, углерод и метан (этан) в присутствии никеля при 300—350°С, Хэрд и Мейнерт [59] показали, что разложение пропилена на свободные элементы или метан и элементы в трубках из монель-металла происходит при 350° С и заканчивается в 30 сек. Хэрд [56] разложил 25% изобутилена в трубках из монель-металла при 410°С в 17 сек. Известно также, что этилен при высоких температурах и под высоким давлением разлагается быстро и иногда со взрывом с образованием углерода, метана и водорода. [c.38]

Реакции дегидрогенизации олефинов, так же как деполимеризации, приводят к образованию олефинов, диолефинов и водорода. Парафины при этих реакциях не образуются. Однако парафиновые углеводороды, особенно низкомолекулярные парафины, включая метан и этан, легко получаются при других реакциях разложения олефинов. Исследования дальнейших стадий термического разложения олефинов при высоких температурах не могут быть включены в эту книгу из-за слишком большого количества их. Табл. 15 содержит результаты, полученные Уилером и Вудом [140] для термического разложения пропилена, и дает представление о продуктах дальнейшего разложения олефинов. Очень похожие данные были получены этими же авторами для этилена и бутилена. [c.49]

Хэрд и его сотрудники [56а] показали, что образование метана из изобутилена является одной из первичных реакций разложения изобутилена при 650—700° С и атмосферном давлении. Таким образом, термический крекинг олефинов осложняется многими побочными реакциями. Первой фазой крекинга является полимеризация, особенно при высоких давлениях, сопровождаемая деполимеризацией. В дальнейших стадиях при более высоких температурах или большей продолжительности процесса олефины дегидрогенизируются и разлагаются с образованием диолефинов, парафинов и водорода. В еще более поздних стадиях при высоких температурах олефины легко разлагаются на углерод, метан и водород. Эта схема не включает процессов циклизации и ароматизации, которые будут рассматриваться ниже. [c.50]

Углистые отложения, получающиеся при разных температурных условиях из разных исходных органических веществ (по разным механизмам), сильно отличаются по своим свойствам. Углистые вещества низкотемпературных механизмов содержат большое количество простых продуктов поликонденсации, которые иногда можно выделить из них при нагревании в вакууме до более высоких температур или экстрагировать различными растворителями [64]. Низкотемпературные углистые вещества на катализаторах часто представляют собой продукты полимеризации углеобразующего материала, т. е. карбоиды в данном случае не имеют ароматического характера и образуются без отщепления легких молекул. Например, как уже отмечалось выше, при разложении циклопентана углистое вещество по существу представляет собой полимер циклопентаднена [14]. Углистое вещество, полученное из пропилена на силикагеле и других катализаторах по низкотемпературному механизму (до 700°), представляет собой полимер пропилена [68, 70] углистое вещество, полученное из кумо-ла при температурах до 700°, — полимер кумола и т. д. Высокотемпературные углистые вещества, наоборот, не содержат экстрагируемых компонентов [64] и состоят из карбоидов ароматического характера и всегда представляют собой продукты поликонденсации, т. е. образуются при обязательном отщеплении каких-либо легких молекул (водород, вода, метан и др.). Например, углистое вещество, получаемое из бензола, состоит только из карбоидов, имеющих ароматический характер [50]. [c.275]

Метан — главная составная часть природного газа, — будучи подвергнут пиролизу при 1120° и продолжительности контакта в 0,1 сек., дает с хорошим выходом ацетилер и этилен. Разложение этана начинается в отсутствии катализаторов приблизительно при 485° и дает главным образом этилен и водород. При более высокой температуре получаются также метан, ацетилен и ароматические углеводороды. [c.686]

Нагревание спиртов до высокой температуры приводило к таким же результатам, как и любое другое пирогенетическое разложение органических веществ. При пропускании паров винного спирта через раскаленную глиняную трубку голландские химики еще в XVIII столетии впервые получили этилен [14]. Изучая эту же реакцию в 1886 г., Бертло мог уже более или менее точно измерять температуру он нашел, что спирт, пропущенный при 500°С через фарфоровую трубку с пемзой, образует наряду с этиленом еще и уксусный альдегид (см. [15]). Но Бертло получил ничтожные количества альдегида и определил его лишь качественно. Спирты большого молекулярного веса разлагаются еще сложнее и образуют метан, смолы, угольную массу. [c.33]

Из производных фтора наиболее эффективным окислителем является моноокись фтора (ОГг). Преимуществами ее по сравнению-с фтором являются более высокая температура кипения (—144,8°) и больший удельный вес (1,53), недостатком — исключительно высокая токсичность. Допустимая концентрация паров моноокиси фтора в воздухе составляет 0,00001 мг л [20]. При температуре жидкого-воздуха моноокись фтора представляет желтую с буроватым оттенком жидкость. По сравнению с фтором его мбноокись отличается меньшей химической активностью благодаря высокой энергии активации разложения. При смешении моноокиси фтора с водородом метаном и другими органическими веществами самовоспламенения не происходит [9]. Концентрированные растворы щелочи разрушают ее. [c.671]

To her исследовал термическое разложение октана, декана и различны) парафиновых дестиллатов с точки зрения оценки пригодности этих веществ дл5 производства светильного газа (из нефти). Автор пришел к выводу, что окта( и декан при низких т емпературах разлагаются на этилен и высшие олефииы метан и водород при более же высоких температурах не наблюдается образо-аания высших олефинов, и газообразные продукты реакции состоят лишь и этилена,. метана и водорода. [c.74]

Непредельные углеводороды — этилен, пропилен, бутилен или изоамилен — реагируют с сероводородом в присутствии силикагеля при температуре от 650 до 725° В результате этой реакции получаются самые разнообразные соединения, как например водород, метан, этиленовые, насыщенные и ароматические углеводороды, меркаптаны, тиоэфиры, тиофен и его гомологи, а также сероуглерод. Меркаптаны образуются при взаимодействии непредельных углеводородов с сероводородом. Разложение мерка птанов ведет к образованию тиоэфиров, которые затем переходят в тиофен и его гомологи. Бутилсульфид, или бутилмеркаптан, был превращен в тиофен в присутствии силикагеля при 700 При более высоких температурах повышалось содержание сероуглерода. [c.462]