Механизм выгорания углерода

Механизм выгорания углерода [c.141]

Промотирование железоокисных катализаторов щелочными металлами (8-9%) оказывает существенное влияние на энергию связи кислорода в кристаллической решетке катализатора и соответственно на скорость выгорания углеродистых отложений, но не оказывает влияния на механизм окисления углеродистых отложений [3.27]. При температуре ниже 550 С каталитическое выгорание углерода происходит вследствие воздействия двух соединений — карбоната калия и оксида железа. При температуре выше 550"С калий связывается оксидом железа (П1) в феррит. Введением промоти-рующих добавок можно повысить, но нельзя понизить энергию связи кислорода. Поэтому промотирующее влияние добавок щелочных металлов на процесс окисления углерода будет проявляться в основном лишь в области высоких температур, когда лимитирующим этапом регенерации является присоединение кислорода к катализатору и увеличение энергии связи кислорода приводит к ускорению окисления угле- [c.70]

При низкотемпературном окислении углерода сорбционный механизм развития процесса целиком определяет интенсивность выгорания углерода, количество и качество получаемых продуктов. Заметим, что понятие низкотемпературного окисления углерода топлива является весьма условным. Сорбционный механизм взаимодействия с кислородом даже для наименее активных углей (графит, электродный уголь, высокотемпературный кокс) перестает явно сказываться уже при температурах 600—800° К, и процесс приобретает устойчивый и стационарный характер. В то же время при взаимодействии углерода с углекислотой или водяным паром сорбционные явления оказывают свое влияние даже при температурах 1000—1200° К. [c.144]

При одновременном получении ряда первичных продуктов существует возможность взаимодействия углерода с несколькими окислителями, если только они находятся в контакте с углеродной поверхностью. Таким образом, для горения углерода характерно качественное многообразие протекающих реакций. Механизм протекания этих реакций весьма сложен и детально еще не выяснен, что затрудняет создание единой научно обоснованной и полностью доказанной расчетной схемы выгорания углерода. [c.145]

Для пылевидного железоокисного катализатора в начальный период наблюдается снижение скорости выгорания углерода практически до нуля, в течение которого выгорает 25...34 % от общего количества углерода. Для выгорания серы такой особенности не наблюдается (рис. 3). Выгорание углерода без участия серы на начальном участке выгорания подтверждает возможность образования углеродных отложений по механизму карбидного цикла. Таким образом, характер выгорания основных элементов коксовых отложений связан с образованием новых фаз железоокисного катализатора с различной каталитической активностью. [c.15]

По моему убеждению, физика и химия углерода достигла совершеннолетия и настало время создать серию монографий обзоров об углероде. Для успешного развития проблемы потребовались исследования в различных направлениях, поэтому в данном сборнике представлены работы, относящиеся к органической химии (механизм карбонизации, органические смеси), физической химии (адсорбция на углеродных поверхностях), физике (дислокации в графите), электрохимии (выгорание электродов), химической технологии (массопередача в графите) и, наконец, к технологии горения (образование углерода при сгорании органических веществ). Статьи написаны крупными специалистами. [c.8]

При окислении карбонизованной сахарозы средние размеры углеродных слоев не изменяются, уменьшается степень упорядоченности углеродных слоев и доля неорганизованного углерода. Механизм структурных изменений сахарного кокса можно представить как выгорание одновременно с неорганизованным углеродом углеродных блоков с преимущественным обгаром их по плоскостям (002), т. е. вслед за взаимодействием с периферийной частью полимерного угольного вещества начинается взаимодействие с углеродным слоем, который выгорает полностью. При этом выгорание одного углеродного слоя не предполагает выгорание блока в целом, как это имеет место в случае карбонизованных ископаемых углей. [c.51]

Если этот механизм является главным при окислении кетонов до кислот, то тогда из алифатического кетона, содержащего п углеродных атомов, будут получаться в эквивалентных количествах кислоты, содержащие п—х и х атомов углерода [28]. Средняя длина цепи образующихся кислот должна быть равна /г/2 кето- и оксикислоты (лактоны) образуются при дальнейшем окислении кислот. Опытные данные не подтверждают эти выводы. Среднее число атомов С в кислотах, образующихся при окислении н-гептана (140—150°), равно 2,76 вместо 3,5 [28]. При окислении н-декана (140°) среднее число атомов С в кислотах равно 2,8 вместо 5,0 [29]. Как видно из данных табл. 16, не выполняется также условие [Сп-х кислота] = [Сж кислота], низших кислот образуется больше, чем высших. Эту диспропорцию нельзя объяснить выгоранием высших кислот в ходе окисления, так как оно происходит очень медленно и на неглубоких стадиях не влияет на соотношение кислот. [c.78]

Окисление коксовых отложений на поверхности оксидов железа протекает по стадийному механизму. При высоких температурах выгорание углерода лимитируется присоединением кислорода к катализатору [3.33]. Повышение энергии связи кислорода в этом случае должно способствовать снижению энергии активации окисления углерода и ускорению процесса регенерации. Кинетические кривые выгорания углеродистых отложений при различных температурах для за-углероженного оксида железа (П1) существенно различаются, соответственно будет различаться и фазовый состав образцов в процессе выгорания отложений. [c.69]

Полученные в работах [105, 106] результаты являются доказательством того, что выгорание углерода на исследуемых катализаторах протекает по стадийному механизму. Аналогично представлениям о механизме окисления кокса, развиваемым в работах [98, 99], в работе [104] предполагается, что вначале протекает хемосорбция кислорода газовой фазы на тосстановленных участках М-[ ] поверхности оксидов металлов (при высоких температурах, в частности, на поверхности металлов) с образованием окисленных участков. Затем окисленный участок взаимодействует с углеродом с образованием продуктов окисления и при этом восстанавливается. [c.41]

При регенерации зауглероженных железооксидных катализаторов в среде водяного пара происходит лишь выгорание углерода, катализатор же остается в виде фазы магнетита (рис. 2.22, кривая I). При добавлении к водяному пару кислорода выгорание углерода происходит в основном после окисления катализатора (рис. 2.22, крив ая 2). В работе [104] показано, что выгорание углерода при регенерации в паросодержащей среде также протекает каталитически по стадийному окислительно-восстановительному механизму. Лимитирующим этапом в среде водяного пара будет окисление катализатора. Добавление к водяному пару кислорода приводит к окислению магнетита, и лимитирующим этапом регенерации становится окисление кокса, при этом скорость окисления кокса существенно выще, чем в среде водяного пара. [c.42]

Установлено [104], что определяющее влияние на процесс регенерации оказывает содержание ионов Сг в исходных образцах. В каталитическом выгорании углерода наиболее активное участие принимают как раз эти ионы хрома, способные легко менять валентность между Сг и Сг и катализировать окисление углерода по стадийному механизму. С увеличением количества Сг повыщается доля ионов хрома, принимающих участие в каталитическом выгорании углерода что и ускоряет процесс регенерации. Каталитическое окисление углерода происходит при попеременном окислении-восстановлении катализатора за счет образования и восстановления высщих оксидов хрома, вероятней всего СЮ3. Добавление к Сг Оз щелочных металлов приводит к образованию хроматов этих металлов и увеличению содержания ионов Сг в образцах, что ведет к ускорению выгорания углерода. Промотирование СГ2О3 щелочными металлами увеличивает количество ионов хрома, способных легко менять валентность, и облегчает возможность восстановления катализатора при зауглероживании и окисления его при регенерации. Индукционный период регенерации при промотировании СгзОз сокращается. Возрастание концентрации щелочного металла ведет к увеличению содержания ионов Сг в катализаторе [109]. [c.47]

Промотирование СГ2О3 щелочными металлами не влияет на механизм окисления углерода. Однако при этом изменяется лимитирующая стадия процесса (лимитирующим этапом становится отрыв кислорода от катализатора) в связи с повышением энергии связи кислорода поверхности катализатора, что приводит к изменению энергии активации процесса выгорания углерода [104]. Эффективность влияния щелочной добавки возрастает с увеличением атомной массы металла-промотора и определяется энергией связи кислорода катализатора. [c.47]

Чтобы судить о механизме реакции выгоранд я, необходимо исследовать кинетику процесса в условиях, не осложненных диффузионными затруднениями. Для реализации режи-"ма, близкого к кинетическому, в работе 9б] был применен метод электрокапиллярного движения капли сплава Fe, С (0,64 3,2% С) в шлаке, содержащем 39% СаО, 42% Si02, 19% AI2O3 и добавки FeO (0,256,8%). При прохождении электрического тока в капле происходят внутренние движения, заставляющие ее перемещаться к одному из электродов. Скорость такого электрокапиллярного движения возрастает вместе с градиентом потенциала. Увеличивая последний, можно обеспечить интенсивное перемешивание самих капель (т. е. ускорять диффузию внутри металла), а также прилегающих слоев шлака. Проведенные опыты показали, что скорость выгорания углерода из капель (и) сначала возрастает с увеличением градиента потенциала, а затем практически перестает от него зависеть. Другими словами, при известной скорости движения капля все время соприкасается со свежим шлаком и, кроме того, весьма интенсивно перемешивается внутри. В этих условиях снимаются диффузионные торможения и пограничные концентрации углерода и закиси железа приближаются к объемным. [c.657]

Вероятно, вначале протекает хемосорбция кислорода газовой фазы на восстановленных участках М-[ ] поверхности оксидов металлов (при высоких температурах — с образованием окисленных участков) [3.34]. Затем окисленный участок взаимодействует с углеродом с образованием продуктов окисления и при этом восстанавливается. При высоких температурах регенерации образование промежуточных соединений будет протекать на поверхности раздела фаз ме1алл углсрод. Схема выгорания кокса по описанно.му механизму может быть описана следующим образом [3.35] [c.69]

Кокс, образующийся на катализаторах по консекутивному механизму, как было отмечено р гл. 1, не однороден по своему составу. Наряду с углеродом в нем содержится водород, а в некоторых случаях присутствуют и сера, и кислород. Неоднородность состава и ст у туры кокса обусловливают его неодинаковую реакционную способность к окислению. При термическом анализе образца алюмохромового катализатора, закоксованного при обработке парами н-пропилового спирта, на, кривой изменения температуры наблюдаются два максимума [73]. Первый максимум отмечен при 285 °С, а второй, отвечающий, по мнению автора, второй составляющей кокса, приходится на 370-380 °С. В дальнейшем две отчетливо различные области выгорания кокса были обнаружены и на других закоксованных катализаторах [74, 75]. Наличие двух областей может быть обусловлено нёсколькими причинами, например неоднородностью кокса по химическому составу. Так, в одной из первых работ по изучению кинетики окислительной регенерации катализаторов крекинга наблюдали связь между скоростью выгорания кокса и его составом [76]. Исследования проводили в интервале температур 00-610 °С на образцах катализатора с различным содержанием кокса. Во всех экспериментах отмечено преимущественное выгорание водородсодержащих компонентов в начальные моменты (рис. 2.6). В дальнейшем эти результаты были неоднократно подтверждены. Ниже приведены данные по изменению отношения Н/С в коксе по мере его выжига с цеолитсодержащего катализатора крекинга [29] [c.24]

При низких температурах регенерации образование промежуточньи соединений будет протекать на поверхности раздела фаз оксида металла и углерода, а при высоких-на поверхности раздела металл-углерод. Схема выгорания кокса по описанному механизму может быть записана следующим образом [106] [c.41]

Это показывает, что при окислении углеродной поверхности кислородом при температуре 450° первичным процессом является хемосорбция кислорода. Процесс выгорания, т. е. образования газообразных окислов углерода, представляет собой, по-видимому, вторичный процесс взапмодействпя кислорода с поверхностным углеродно-кислородным комплексом. Такой механизм окисления соответствует представлениям Чуханова [10] и экспериментальным результатам Панченкова [11 ]. [c.101]