Образование углеводородов и сажи

Мелкодисперсный углерод (сажа), отлагаясь на поверхности катализатора, снижает его активность. В этом отношении особенно опасны легко крекируемые олефиновые углеводороды, содержание которых в сырье для каталитической конверсии строго ограничивается [46]. Применением двойного и более по сравнению со стехиометрическим количества водяного пара удается избежать образования отложений сажи на катализаторе. [c.26]

Оболочка, которая находится под слоем не до конца разложившихся углеводородов, является продуктом ориентированного отложения пиролитического углерода после образования частичек сажи и имеет структуру, показанную на рис. 4-8. Наблюдаемые в оболочке полосы деформации связаны, по-видимому, с одноосным сжатием слоев пироуглерода на первичных сажевых агрегатах при структурной перестройке последних [В-5]. [c.206]

Для образования при термическом разложении углеводородов сажи, т. е. дисперсного углерода, так же как и для образования тумана, необходимо пересыщение системы. [c.544]

Вполне возможно, что роль зародышевых частиц в процессе образования углерода (сажи) никогда не будет доказана, однако в настоящее время есть некоторые данные о том, что какие-то процессы образования зародышей все-таки существуют. Если предположить, что зародыши при пиролизе газа растут очень быстро, тогда, наблюдая за начальным периодом процесса образования углерода (сразу после ударной волны) из ацетилена [133, 134], можно утверждать, что для роста углеродных частиц совсем недостаточно присутствия одного лишь исходного вещества — углеводорода. Кроме того, результаты химических исследований, сделанных на ранних стадиях пиролиза, различные спектроскопические данные приводят к выводу о том, что наличие в процессе ненасыщенных полимеров становится не только очевидным, но и неизбежным. [c.299]

По-видимому, этими реакциями, а также реакцией отрыва атомов водорода от молекулы углеводорода должен был бы начинаться процесс образования сажи, причем ему сопутствовали бы другие реакции, в которых могло происходить разрушение скелета Сз, не дающее вклада в процесс образования сажи. Аллен или метилацетилен, полимеризуясь, могут легко превращаться в ненасыщенные высокомолекулярные полимеры. Вообще говоря, скелет Сз может участвовать в образовании частицы сажи в пламени, однако распределение меченых атомов сохраняется таким же, что и в исходном пропане. [c.305]

Исследования, выполнявшиеся в Сибирском энергетическом институте по сопоставлению потенциальной вредности (опасности) продуктов сгорания разных топлив показали, что по приведенному интегральному показателю, учитывающему возможные выбросы золы, окислов серы и азота, дрова уступают лишь природному газу и малосернистому мазуту. Учет возможного содержания тяжелых металлов и радионуклидов существенно повышает приоритетность дров, ставя их на второе место после природного газа при условии организации надлежащего режима горения и предотвращения образования продуктов неполного сгорания ( вторичных вредных веществ) — углеводородов, сажи, которые, в принципе, могут выбрасываться и при сжигании газа. [c.134]

Одним из основных методов получения газообразных непредельных углеводородов является пиролиз, т. е. нагревание нефтяного сырья при нормальном давлении и температуре 700° С и выше. Для пиролиза обычно применяются трубчатые печи непрерывного действия, обогреваемые топочными газами. Нефтяное сырье пропускается через теплообменники, в которых оно нагревается и испаряется. Пары пропускаются затем в реакционную камеру (печь), в которой происходит процесс пиролиза с образованием твердых (сажа), жидких и газообразных продуктов. Затем из газовой смеси выделяется этилен. , [c.60]

Механизм высокотемпературного разложения углеводородов изучен недостаточно, поэтому отсутствует единая теория образования ацетилена при термическом разложении углеводородов в интервале 1300—1500° С. Однако существующие исследования позволяют высказать предположения об изменении механизма крекинга при переходе к более высоким температурам замедляются реакции развития цепей и ускоряются процессы молекулярной деструкции >2. Вторичные реакции образования конденсированных продуктов и кокса протекают с участием радикалов при 900—1000° С. Однако при еще более высоких температурах наблюдаются молекулярные реакции распада с образованием водорода, сажи и ацетилена, ускоряемые кристаллическими зародышами углерода. Так, при исследовании распада метана над раскаленной до 1500—1700° С угольной нитью (образующиеся продукты немедленно выводили из сферы реакции) основным 72 [c.72]

Общепринятой теории образования частиц сажи нет. Очень вероятно, что при использовании в качестве сырья жидких углеводородных масел сажевые частицы образуются за счет конденсации молекул ароматических углеводородов, содержащихся в этих маслах . [c.29]

Таким образом, в продуктах реакции кроме ацетилена и водорода содержатся значительные количества окиси углерода, двуокиси углерода и воды. Протекает также ряд вторичных реакций, приводящих к образованию этана, высших ацетиленовых углеводородов, сажи и др. [c.68]

Кроме эквивалентного времени реакции и размера частиц контролируется также структурность сажи последняя характеризует степень соединения сажевых частиц в прочные агломераты. Высокая структурность обусловливает высокую абсорбцию сажей масла, а также низкую усадку резиновой смеси после шприцевания и высокий модуль резины. На степень структурности сажи влияют главным образом свойства исходного сырья. Сажа с высокой структурностью обычно получается из сырья с высокой плотностью и с большим содержанием ароматических углеводородов. Высокой структурности сажи способствует также создание условий в реакторе, при которых частички сажи могут сплавляться друг с другом. И, наоборот, можно создать такие условия в реакторе и так выбрать сырье, чтобы сажа имела низкую степень структурности. Например, присутствие в зоне реакции солей щелочных металлов препятствует сплавлению сажевых частиц и способствует образованию низкоструктурных саж. [c.250]

Во избежание разложения углеводородов в подогревателях и образования отложений сажи и смолы температуру подогревателей следует снижать, что повышает расход природного газа и кислорода в горелках пиролиза. Кроме того, образующиеся сажа и смола могут вызвать появление вспышек. [c.97]

Продукты реакции проходят далее зону закалки водой, где быстро охлаждаются до 80°С, благодаря чему реакция разложения ацетилена замедляется. В процессе термоокислительного пиролиза метана, кроме основной реакции образования ацетилена, протекают побочные реакции образования гомологов ацетилена и других ненасыщенных углеводородов, сажи и смолы. Часть образующейся сажи осаждается и уплотняется на стенках реакционного канала. Специальным устройством 4 эта сажа время от времени соскабливается со стенок и попадает в бункер 5. Реакционную и закалочную воду отделяют во влагоотделителе 6, а основную масс у газа через свечу 7 направляют для сл<игания в факеле. Содержание сажи к газе после закалочного устройства — 3 г/м . [c.120]

Начало зоны образования частиц сажи различно для смесей бензола и ацетилена близкой концентрации. С увеличением концентрации углеводорода начало зоны сажеобразования сдвигается к входу газа и выходит за пределы зоны постоянной температуры печи. Соответственно температура в начале зоны сажеобразования отличается от заданной температуры опыта. Такое пере- [c.32]

Конечный состав газа, получаемый при газификации, близок к равновесному по реакции взаимодействия оксида углерода и водяного пара. С повышением давления в процессе конверсии увеличивается содержание углерода, оксида углерода и метана, а с возрастанием подачи водяного пара образование углерода (сажи) уменьшается. Как показали исследования, на процесс сажеобразования влияют сырье, его групповой состав и молекулярная масса, а также тонина распыла сырья в форсунках. Так, с повышением молекулярной массы, увеличением содержания ароматических углеводородов и при неудовлетворительном распыле сырья сажеобразование возрастает. [c.251]

ОБРАЗОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ И САЖИ [c.304]

Гл. 18. Образование углеводородов и сажи [c.306]

Сажа используется во многих технологических процессах (часто при этом ее называют техническим углеродом), таких как изготовление краски для полиграфической печати или как наполнитель при производстве автомобильных покрышек (60% массы резиновой покрышки приходится на технический углерод). В процессах горения сажа является нежелательным конечным продуктом. Повышенные температуры и давления (например, в дизельных двигателях) приводят к повышенному образованию частиц сажи, которые могут обладать канцерогенными свойствами сами по себе или адсорбировать другие канцерогенные полициклические ароматические углеводороды. Однако сажа — весьма желанный промежуточный продукт в печах и топочных камерах, поскольку она вносит очень большой вклад в перенос тепла за счет излучения. В этом случае стратегия заключается в том, чтобы сажа в пламени образовалась как можно раньше, успела бы излучить энергию и затем окислиться до того, как покинуть печь или топку. Если саже дать возможность излучать слишком долго, ее частицы станут слишком холодными (Г < 1500 К) для того чтобы быстро окислиться, и появятся в отработанных газах. (Именно это переохлаждение частиц сажи ответственно за коптящее пламя керосиновых ламп, если фитиль выдвинут слишком высоко). [c.314]

Для неароматических углеводородов образованию сажи всегда предшествует образование ацетилена. Предполагают, что в этом сл /чае зародыши сажевых частиц из него и образуются. [c.72]

Механизм образования сажи (дисперсного углерода) при горении реактивного топлива и в общем случае при химических превращениях углеродсодержащих веществ изучен еще недостаточно. Исследователи основную роль отводят полимеризации или цепным разветвленным реакциям. В последнем случае физико-химическая модель процесса включает разветвленные цепные реакции образования радикалов-зародышей, превращение их в зародыши твердой фазы (минимальные частицы, имеющие физическую поверхность) и дальнейший рост зародышей за счет гетерогенного разложения углеводородов на их поверхности. Сторонники полимеризационной схемы отмечают, что образование ацетилена наблюдается даже в метано Кисло-родном пламени. После достижения максимальной концентрации ацетилен превращается в моно- и полициклические ароматические углеводороды и полиацетилен. Экспериментально показано также, что в соответствующих условиях появлению сажевых частиц предшествует образование (в результате полимеризации) крупных углеводородных молекул с молекулярной массой примерно 500. [c.168]

Большинство исследователей считают, что сажа образуется на предпламенных стадиях процесса сгорания в тех зонах камеры, где недостаточна концентрация кислорода. Здесь создаются условия для крекинга и дегидрогенизации углеводородов с образованием очень мелких (десятые доли нанометра) частичек сажи. При последующем развитии процесса сгорания часть сажи может выгореть, а несгоревшие частицы укрупнятся до размеров от единиц до десятков микрон. Для уменьшения дымности отработавших газов необходимо снизить образование сажистых частиц, ускорив их выгорание и предотвратив агломерацию в выпускном тракте. [c.176]

Упрощенно механизм образования частщ сажи можно представить следующим образом. Под действием высокой температуры молекулы углеводородов распадаются на свободные углеводородные радикалы и атомы водорода. Взаимодействие радикалов друг с другом и с исходными углеводородами приводит к образованию новых радикалов и молекул термостойких соединений, которые служат основой будущих сажевых частиц. К ним присоединяются образующиеся в зоне реакции новые углеводородные радикалы. Происходит соединение атомов углерода в кристаллические образования, а сажевых кристаллитов - в частицы сажи. Диаметр сажевых частиц будет тем меньше, чем выше температура процесса. [c.39]

Образование углерода по Гордону, Смиту, Макнесби. Гордон, Смит, Макнесби [2] исследовали химические процессы, протекающие в диффузионных пламенах метана и метанола, и высказали ряд предположений о механизме образования углерода. Для образования углерода, по их мнению, необходимо присутствие ненасыщенных углеводородов. Так, в метаноловом пламени, где очень небольшое количество ненасыщенных углеводородов, сажи не образуется. [c.183]

В настоящее время ацетилен получается в промышленности также из парафиновых углеводородов (метана, этана, бутана) или легких нефтяных погонов. Основным условием образования ацетилена из метана является кратковременное, исчисляемое долями секунды пребывание исходного углеводорода в реакционной зоне при высокой температуре (1400—1600 °G) и последующее резкое охлаждение газовой смеси- Необходимая для протекания реакции высокая температура может быть создана электрической дугой (в этом случае процесс шЗыва хся электрокрекингом) или сжиганием части исходного или какого-либо другого углеводорода в кислородном или воздушн-ом пламени (процесс, называемый термоокислительным пиролизом). Во всех случаях в результате реакции образуется сложная газовая смесь, содержащая наряду с ацетиленом непрореагировавшие исходные углеводороды, этилен, водород, высшие ацетиленовые углеводороды, сажу и другие соединения. Чистый ацетилен выделяется обычно из этой смеси в результате серии последовательных операций с помощью селективных растворителей. [c.387]

Диффузионное пламя. При горении углеводородов и ряда других органических соединений в диффузионном пламени образуется сажа, которая вызывает интенсивное свечение пламени но она не всегда выделяется в свободном виде. Так, метан в небольшом диффузионном пламени горит без выделения сажи, хотя и вызывает интенсивное свечение. При горении же ароматических углеводородов сажа выделяется в больших количествах. Образование сажи при горении топлив во многих случаях их практического применения является нежелательным явлением. Поэтому ранние исследования сажеобразующей способности топлив относятся к условиям их полного сжигания. [c.59]

Были измерены [69] критические отношения воздух топливо в предварительно смешанном пламени перед началом образования сажи. Образование сажи из производных бензола начиналось при расходе воздуха 0,70—0,75 от стехиометрического, из 1-ме-тилнафталнна — при 0,95 и из парафиновых углеводородов — при 0,75. По данным [70], из парафиновых углеводородов сажа вообще не образовывалась, тогда как из ароматических углево- [c.64]

Мы можем, таким образом, сделать самый общий вывод о том, что усиленное образование сажи в присутствии 80,, связано с возникновением свободных радикалов либо за счет прямой реакции ЗОз с углеводородом с образованием ОН или Н2О, либо более косвенным путем, через промежуточное образование перекиси, последующи распад которо на свободные радикалы вызывает появление по-лимеризационных цепей. Подавление образования сажи ЗОз и Н З, может быть, частично является результатом уничтожения уже образованных частиц сажи, но, вероятно, связано также с уничтожением радикалов или перекисей при реакциях с сернистыми соединениями. [c.84]

Избежать эту неопределенность задалось лишь при измерении концеп-трациопных порогов образования частиц для разных углеводородов. Измерение концентрационных порогов образования частиц сажи для смесей бензол — азот и ацетилен — азот при принятых условиях опытов показало, что пороговые концентрации бензола и ацетилена составляют соответственно 0,33 и 1,85%, т. е. концентрационный порог по ацетилену в 5,6 раза больше концентрационного порога по бензолу. [c.33]

Другим примером является пламя ацетилено-кислородной смеси [Warnatz et al., 1983] в условиях сажеобразования (богатые смеси), см. рис. 3.5. В этом случае типичными продуктами сгорания для условий богатых смесей являются СО и Нг как стабильные продукты и высшие углеводороды, с которыми связано образование зародышей сажи (например, С4Нг, см. гл. 18). [c.147]

Образование углеводородов и сажи предшествует образованию окислов азота N0 (см. гл. 17) как основных загрязняюш,их агентов, образующихся при горении. В старые добрые времена дым из фабричных труб был знаком преуспевания и благополучия. Со временем этот дым начал раздражать, и в конце концов стало ясно, что он вреден для здоровья. Средством от появления сажи и дыма являются три т ( t s ) процесса горения время, температура и турбулентность [Bab o k, Wil ox, 1972]. Обычно считается, что при увеличении времени пребывания реагирующей смеси при высокой температуре при условии хорошего перемешивания частицы сажи и другие углеводороды успевают окислиться. Однако такие условия ведут и к образованию большого количества N0. [c.304]

В работах П.А. Теснера и его коллег на основании исследований сажеобразования при термическом разложении углеводородов была разработана модель образования частиц сажи по цепному радикальному процессу, состоящая из следующих стадий 1) образование радикалов-зародышей 2) образование зародышей из радикадов-зародышей 3) рост частиц сажи из зародышей [ 22]. [c.13]

При этом в диапазоне температур 1700. .. 1800 К почти полное разложение ароматических углеводородов с образованием частиц сажи и водорода происходит за время порядка нескольких миллисекунд. При значениях Т > 1800 К сажеобразование из ароматических углеводородов резко уменьшается (непрямой путь). Вместе с тем следует отметить, что в топочных устройствах и камерах сгорания скорость нагрева углеводородов значительно меньше, чем, например, в ударных трубах, поэтому ароматические углеводороды могут успевать подвергнуться термическому пиролизу с образованием сахси при температурах ниже 1800 К и механизм сажеобразования путем формирования низкомолекулярных соединений и радикалов не будет реализовываться. [c.14]

Для термического хлорирования низкомолекулярных парафиновых углеводородов предло/копы различные технические способы, выбор которых определяется тем, какая степень хлорирования должна быть достигнута в том или ином случае. Значительная трудность в осуществлении этих процессов обусловливается тем, что парафиновый углеводород и хлор не дают абсолютно гомогенной смеси. Этим вызывается опаспост . местного чрезмерно глубокого хлорирования и связанного с этим образования сажи. [c.114]

Образование сажи происходит при температурах более 1200°С. Выход сажи возрастает с увеличением температуры термолиза и парциального давления углеводорода. Различные углеводороды в разной степени склонны к образованию сажи. Наиболее высокий выход с высокой дисперсностью обеспечивают высокоароматизи— рованные дистиллятные виды сырья с высокой плотностью и высоким индексом корреляции. [c.71]

Механизм действия противодымных присадок окончательно не 5 тановлен. В работе [196] показано, что барий препятствует дегидрогенизации молекул углеводородов и тем самым снижает образование сажи на первой стадии этого процесса.. Другие исследователи [197, 198] основную роль в снижении сажеобразования при сгорании топлив отводят каталитическому снижению температуры сгорания углерода в воздухе в присутствии бария. При киносъемке в камере сгорания дизеля обнаружен распад бариевой присадки, способствующий окислениЮ несгоревших частиц углерода. Из этого был сделан вывод, что бариевые присадки не влияют на скорость сгорания в стадии образования сажи [199]. [c.177]

Под действием тепла, кислот и кислых веществ природный каучук, некоторые углеводороды и аналогичные им синтетические каучуки превращаются в изомерные вещества с более низкой непредельностью, чем исходные соединения. Эти вещества бывают тягучими или твердыми и хрупкими и используются как клеющие материалы для соедииеппя каучука с металлом и для придания жесткости и прочности резиновым изделиям (подошва и другие изделия) без применения сажи. Уменьшение ненасыщенности, вероятно, обусловлено образованием колец, поэтому получаемые таким способом вещества называют циклокаучуками. Циклизация повышает плотность природный каучук имеет плотность — = 0,920, а у циклокаучука = 0,992. Циклокаучук можно гидрировать по двойной связи реагируют также хлор, бром, хлористая сера и озоп [c.213]

В качестве промоторов в смешанные катализаторы ввгдчт окислы щелочных металлов (калия и натрия). Для повышения стабильности катализатора в глиноземный носитель вводят 0,5—10 мас.%. окиси титана, что позволяет снизить содержание сажи в газе при конверсии высших углеводородов в 1,5—2 раза, увеличить степень конверсии бензина. Повышению активности катализатора способствует введение в него небольшого количества (1,3%) окиси марганца. На основе имеющихся данных нельзя сделать определенные выводы о сущности положительного влияния промоторов катализаторов. Невозможно с полной определенностью ответить на вопрос, являются ли применяемые промоторы модификаторами или промоторами. Нет пока возможности установить, ускоряют они собственно реакцию конверсии углеводородов или только газификацию образовавшегося в процессе углерода или лишь предотвращают образование последнего. [c.19]