Реакции углерода с кислородом

Бессемер начал искать такой способ производства стали, который позволил бы исключить дорогостоящую стадию получения сварочного железа. Чтобы удалить избыточный углерод из чугуна, он пропускал через расплавленный металл струю воздуха. Металл при этом не охлаждался и не затвердевал наоборот, в результате реакции углерода с кислородом выделялось тепло, и температура расплава повышалась. Прекращая в соответствующий момент подачу воздуха, Бессемер смог получить сталь (рис. 19). [c.138]

Газификация угля осуществляется при высоких температурах и представляет собой многостадийный гетерогенный физико-химический процесс. Органическая масса угля, в первую очередь углерод, входящий в ее состав, взаимодействует с газообразными окислителями. При этом протекают следующие первичные реакции углерода с кислородом и водяным паром [63] [c.89]

Реакция углерода с кислородом. Вопрос о первичных про,чук-тах реакции - основной в механизме этой реакции. Были выдвинуты различные теории, объясняющие, какие продукты реакции горения у > лерода являются первичными. Правильное экспериментальное решение вопроса о первичных продуктах реакции горения затрудняется наличием процессов окисления окиси углерода в газовой фазе и восстановления двуокиси углерода. Чтобы исключить влияние вторичных реакций, применялись различные методы исследования низкие давления [Ю8, 130-138], высокие скорости газа [88, 89, 110], различные ингибиторы [134-136] и низкие температуры [137, 138]. [c.14]

По мнению автора уравнения (6), порядок этой реакции по кислороду отличен от нуля и различен для разных температур и сортов углеродистого материала. Некоторые авторы [ИЗ, 15б] указывают на то, что порядок реакции С+О2 близок к нулю. Большинство исследователей [III,115,132>137,157] считает, что реакция углерода с кислородом имеет только первый порядок иди близкий к нему. [c.19]

Следует, однако, отметить, что одного кинетического уравнения недостаточно для описания скорости сложных реакций с числом независимых реакций, равным или более 2 [158]. Так, сложная реакция углерода с кислородом, включающая последовательно-параллельные простые реакции, может быть описана двумя уравнениями скоростей, составленными по отношению к двум ключевым веществам. Следовательно, одна из констант реакций горения углерода, например реакция С- С02, должна быть предварительно экспериментально определена. Б этом случав по двум кинетическим уравнениям скоростей расходования иди образования ключевых веществ из экспериментальных данных по составу продуктов реакций легко могут быть вычислены неизвестные константы остальных двух реакций. [c.19]

Реакции углерода с кислородом и равновесные соотношения С + Ог СО, 2С + О 2С0 [c.40]

Газофазный режим горения При температуре в зоне горения выше 1600 °С кислород практически полностью поглощается газофазной химической реакцией и не достигает поверхности частицы. Поэтому гетерогенные реакции углерода с кислородом внутри пористой частицы отсутствуют. Внутри частицы осуществляется только гетерогенная химическая реакция С с СО,. При предельных параметрах существования газофазного режима горения основным первичным продуктом является СО . [c.45]

Механизм превращений ири взаимодействии углерода с газифицирующими агентами в присутствии катализаторов связывают с образованием промежуточных соединений — оксидов, пероксидов и гидроксидов щелочных или щелочноземельных металлов. Например, реакции углерода с кислородом представляют следующим образом (М —металл) [c.132]

Кинетику реакций Вулис описывает формулой Аррениуса (1, 2). В таблице приводятся значения энергии активации Е и предэкспоненциального множителя 2 для реакций углерода с кислородом и углекислотой. [c.62]

Прямое изучение кинетики реакции углерода с кислородом сильно затрудняется большим тепловым эффектом этой реакции, приводящим к сильному разогреву поверхности. [c.63]

Известно, что для реакции углерода с кислородом легко наблюдалась чисто диффузионная область без малейшего следа ка-ких-либо искажений, связанных с истинной кинетикой на поверхности. Это объясняется именно тем, что истинный порядок реакции ниже первого и может служить лишним доводом в пользу последнего заключения. [c.67]

Примером может служить горение угля. При реакции углерода с кислородом могут получаться два продукта — углекислота и окись углерода. До последнего времени обычно принимали, что образование этих продуктов является следствием двух последовательных реакций [c.86]

Развитая нами теория термического режима гетерогенных экзотермических реакций была применена нами [1] к важнейшему примеру гетерогенного горения к горению угля. Наблюдавшиеся Гродзовским и Чухановым [12] процессы окисления и горения угля, которые эти исследователи пытались трактовать как две различные химические реакции, удалось истолковать как два различных термических режима протекания одной и той же реакции. Определение условий воспламенения угольных нитей в потоке воздуха, позволило сделать ряд выводов о кинетике реакции углерода с кислородом при высоких температурах [18]. [c.392]

Значительная часть мировой потребности в энергии удовлетворяется прямо или косвенно путем использования реакций углерода и углеродсодержащих материалов с газами. Особое внимание уделяется реакциям углерода с кислородом, водяным паром, двуокисью углерода и водородом. Экзотермическая реакция углерода с кислородом была и является до сих пор основным источником энергии. Эндотермическая реакция углерода с водяным паром дает окись углерода и водород, которые употребляются как газовое топливо или как синтетический газ, который может быть превращен каталитически в ряд углеводородных топлив или в другие органические соединения. Так как двуокись углерода является первичным продуктом реакции углерода с кислородом и вторичным продуктом реакции углерода с водяным паром в реакции водяного газа, то вторичная реакция двуокиси углерода с углеродом в слое топлива тесно связана с основными реакциями углерода. Реакция углерода с водородом с образованием метана не имеет сейчас промышленного значения, но, по-видимому, ей принадлежит большое будущее. [c.9]

Реакция углерода с кислородом [c.18]

Наиболее важным вопросом механизма реакции углерода с кислородом является вопрос о первичных продуктах реакции является ли двуокись углерода первичным продуктом реакции углерода с кислородом или она вторичный продукт, образующийся при окислении в газовой фазе окиси углерода. Правильное экспериментальное решение этого вопроса затрудняется наличием процесса окисления окиси углерода в газовой фазе. Чтобы исключить горение окиси углерода, применялись три экспериментальных метода 1) низкие давления [19— [c.18]

Большинство результатов при различных условиях эксперимента устанавливает, что реакция углерода с кислородом имеет только первый порядок или близкий к нему. В работах [22, 24, 32, 33, 62, 74—77] достаточно определенно это доказывается. Из предыдущего обсуждения вытекает, что если мы имеем дело с реакцией первого порядка, то это означает, что при любых условиях эксперимента вышеназванных авторов доля общей поверхности активного углерода, занятая кислородными комплексами в любой данный момент реакции, близка к нулю. [c.37]

ОКИСЬ углерода является основным продуктом реакции углерода с кислородом, то отношение [c.49]

В литературе не имеется никаких данных по непосредственному сравнению скоростей реакций углерода с кислородом и углерода с парами воды. [c.49]

Фиг. 8. Иллюстрация кинетики первого порядка для реакции углерода с кислородом в зоне III (По Дею [24]).

В работе исследована зависимость степени ароматичности среднетемпературного каменноугольного пека одного из КХП страны и его компонентного состава на примере образцов из 4-х промышленных партий с различным содержанием 11-фрак-ции (4 —87о), а также связь этих параметров пека с реакционной способнстыо кокса из него, термообработанного при 1000° С. Полученые данные показывают, что увеличение содержания в пеке -фракции сопровождается ростом степени ароматичности пека, что свидетельствует об уплотнении его структуры. В соответствии с этим, реакционная способность коксовых остатков из этих пеков, характеризуемая скоростью реакции углерода с кислородом воздуха при 600° С, заметно снижается. [c.80]

Таким образом, подавляющее большинство экспериментальных методов используется для исследований карбоксиреакционной способности углеродистых материалов. Исследования реакций углерода с кислородом проводились, как правило, в проточных системах под высоким вакуумом [Ю8,130-133], при низких концентрациях 0 или методом кратковременного контактирования [16 ], что объясняется чрезвычайной трудностью поддержания изотермического режима протекания сильно экзотермических реакций горения углерода, Можно кон- [c.23]

Изменение стаидартион энергии Гиббса в реакции углерода с кислородом [c.67]

Как уже отмечалось, углерод, образующийся в пламени, может быть газообразным, жидким или твердым. Вследствие этого и процесс окисления углерода, по нашему мнению, может быть гомогенным (на молекулярном уровне в газовой фазе) полугете-рогенным (окисление зародышей конденсированных частиц, соизмеримых с крупными молекулами) и гетерогенным (окисление жидких и твердых частиц). В общем виде окисление углерода происходит за счет трех суммарных процессов реакций углерода с кислородом [c.209]

Если в реакции участвует только одно вещество, адсорбционное равновесие которого определяет степень заполнения, то скорость реакции окажется пропорциональной концентрации этого вещества в степени 1—а, где а — число, у которого нет никаких оснований быть целым. Таким образом, реакция оказывается дробного порядка по исходному веществу. Как мы покажем в главе II, примером может слуншть реакция углерода с кислородом — основная реакция весьма важного в технике процесса горения угля. В более сложных случаях, когда степень заполнения поверхности определяется не адсорбционным, а химическим равновесием, величина С представляет собой равновесную концентрацию адсорбирующегося вещества, а реакция имеет дробный порядок и тормозится продуктом, как в уже упоминавшихся примерах каталитического синтеза аммиака и метилового спирта. Так, для процесса синтеза аммиака на железном катализаторе, согласно Темкину и Пыжеву [14], скорость реакции определяется медленной активированной адсорбцией азота, причем адсорбированный азот находится в равновесии с аммиаком и водородом в газовой фазе, откуда [c.21]

Нами совместно с Клибановой [18] были определены критические условия воспламенения угольных нитей в потоке кислорода или воздуха. В этой работе исследование термического режима и критических условий было применено в качестве метода изучения кинетики реакции углерода с кислородом при атмосферном давлении. По зависимости температуры воспламенения от скорости потока определена энергия активации, по зависимости ее от концентрации кислорода — порядок реакции, который оказался ниже первого. Последнее заключение подтверждается также тем, что критические условия наблюдаются при концентрации кислорода 2,5% и исчезают лишь при 0,8%, что отвечает значению параметра [c.424]

При температурах свыше 1200° С после опыта наблюдалось разрыхление поверхностн угля на глубину 0,5—1 мм, а при более низких температурах вся стенка угля становилась пористой. Стабилизация процесса наступает тем раньше, чем выше температура. Внутреннее реагирование в реакциях углерода с кислородом,углекислотой и водяным паром установлено рядом опытов — Чуханова, Хайкиной, Лаврова и др., Б особенности в области низких температур [59, 118—121]. [c.120]

Помимо чистоты. материала, в реакциях углерода с кислородом, углекислотой и др. большое значение и.меот ого виутренняя структура. [c.170]

Японская фирма Sumitomo Metals с 1978 г. начала разрабатывать процесс газификации в расплаве железа [37]. С 1982 г. проводятся испытания пилотной установки производительностью по углю 60 т/с, по газу — 5—6 тыс. м /ч. Уголь с кислородом и паром подается в расплав железа с высокой скоростью, газификация протекает очень быстро с образованием высококалорийного газа (И МДж/мЗ), содержащего 59—65% СО, 26—33% Н2, 3—6% СО2, свободного от метана, смолистых соединений и очень слабо загрязненного серой (HaS + OS). В процессе можно использовать уголь различных типов газогенератор легко масштабируется шлак выводится непрерывно добавление извести позволяет удалять серу в виде aS [38] процесс протекает при атмосферном давлении. Авторы считают, что основные реакции углерода с кислородом и воды с СО2 протекают за счет углерода, включенного в состав железа. Степень конверсии углерода превышает 98%, термический КПД — 75—80%. Простота конструкции установки в сочетании с высокими технико-экономическими показателями процесса, а также возможностью сочетать газификацию с переработкой металлических руд и металлолома указывают на перспективность этого направления. В 1985 г. в Швеции начато строительство фирмами Японии и ФРГ пилотной установки мощностью 240 т/с по углю и 480 тыс. м /с по газу. Полагают, что по энергетическому потенциалу газ, получаемый таким методом, равноценен нефти [39]. [c.251]

Дей [24], изучая реакцию углерода с кислородом при атмосферном давлении и больших скоростях газа, нашел, что отношение СО/СОг не зависит от концентрации кислорода в пределах 37—99,6, мол.% в температурном диапазоне 1300—1900° при скорости потока газа 101,6 м/сек. Он нашел также для этого температурного интервала, что отношение СО/СОг не зависит от скорости потока при ее изменении от 51 до 305 м/сек. При немного меньших скоростях газового потока (например, 25,4 м/сек) продукты реакции покидают поверхность углерода недостаточно быстро и заметно горение окиси углерода в газовой фазе. Дей нашел, что тип реагирующего углерода влияет на отношение СО/СОг. Например, графитизированные из ламповой сажи электроды дают при тех же самых температурах приблизительно в 7 раз меньшее отношение СО/СОг, чем соответствующие неграфитизированные электроды. Дей считает, что в температурном интервале 1500—1900° отношение СО/СОг возрастает экспоненциально с температурой, но его значения значительно меньше, чем это следует из уравнения (1). Было найдено, что при 2100° максимальное значение отношения СО/СОг равняется приблизительно 28, а предсказанное отношение—123. Дей приходит к заключению, что двуокись углерода является первичным продуктом окисления углерода. [c.20]

Пекстон [49] нашел при 450° и общем давлении 1,1 атм, что для давлений кислорода 0,21—0,5 агж скорость реакции более чем в два раза больше, когда в качестве разбавителя берется окись углерода, а не азот. Это исследование косвенно поддерживает механизм В реакции углерода с двуокисью углерода. Если бы хемосорбция окиси углерода в опытах Пекстона протекала со значительной скоростью, то происходила бы блокада дополнительных центров свободного углерода, которая должна была тормозить реакцию углерода с кислородом. Вместо этого окись углерода, вероятно, удаляет относительно стойкие углеродо-кислородные комплексы, [c.26]

Обсуждение порядка реакции углерода с кислородом было сознательно отложено до представления результатов по реакциям углерода с двуокисью углерода и парами воды, чтобы подчеркнуть значительное различив в эксперименталг,ных результатах между этими реакциями. [c.36]

Однако было установлено два существенных исключения из того, что реакция углерода с кислородом имеет первый порядок. Гульбрансен и Эндрью [78], работая со спектроскопическим графитом, нашли, что при температурах реакции 450 и 500° и давлениях ниже 1,5 мм рт. ст. порядок реакции близок к нулю. Далее они отмечают, что при давлениях порядка 100 мм рт. ст. реакция имеет первый порядок. Блайхолдер и Эйринг [79] исследовали взаимодействие чрезвычайно тонких покрытий графита, которые наносились на керамическую основу. Графит реагировал с кислородом при 800 и давлениях менее 0,1 мм рт. ст. Имея очень ограниченные данные, они заключили, что реакция имеет нулевой порядок. Эти результаты чрезвычайно интересны, поскольку они противоречат приведенным ранее данным по порядку гетерогенных реакций. Как обсуждалось ранее, реакция должна иметь нулевой порядок, когда 6 1. Это должно выполняться в случае реакции при высоких давлениях, а не при низких давлениях (как сообщают вышеуказанные авторы). Кроме того, заключение Гульбрансена и Эндрью о том, что порядок реакции увеличивается с ростом давления, трудно объяснить с теоретических позиций. В действительности, как отмечают Блайхолдер и Эйринг [79], данные Гульбрансена и Эндрью при 450° во всем интервале давлений лучше описываются реакцией, имеющей порядок 0,5. Приведенные выше результаты свидетельствуют о необходимости дальнейшего накопления экспериментальных данных, для того чтобы установить закономерности по порядку реакции углерода с кислородом. [c.37]

Даже для реакции углерода с кислородом, протекающей по первому порядку, сомнительно, имеет ли концепция Россберга какое-нибудь значение, так как кажется необоснованным сравнивать половину энергии диссоциации кислорода с энергией активации реакции. Ясно, что энергия активации будет той же самой, если скорость реакции выражается в молях кислорода или в атомах кислорода, реагирующих в единицу времени, поэтому будет более правильным для сравнения взять [c.39]

Возможно, более обоснованное объяснение относительных значений энергии активации реакций углерода с кислородсодержащими газами (кислород, двуокись углерода и пары воды) следует из схемы, которая косвенно предложена в статье Лонга и Сайкса [43]. Для этих реакций процесс перехода от реагирующих газовых молекул и свободных центров углерода к поверхностным кислородным комплексам С (О) происходит экзотермически. Экзотермичность этого процесса для реакции углерода с кислородом оценивается в два раза больше, чем для реакции углерода с парами воды и углерода с двуокисью углерода. По величине этого излишка энергии можно было бы определить время жизни углеродо-кислородного комплекса на поверхности. Для реакции углерода с кислородом продолжительность жизни могла бы быть относительно малой, покрытая поверхность в свою очередь тоже малой и общая энергия активации определялась бы адсорбционной стадией. Для реакций углерода с парами воды и с двуокисью углерода продолжительность жизни могла бы быть относительно большой, покрытие поверхности в свою очередь тоже большим и общая энергия активации определялась бы стадией десорбции ). [c.40]

Напротив, из имеюшихся данных следует, что скорости реакций углерода с кислородом и углерода с двуокисью углерода значительно отличаются. Гульбрансен и Эндрью [78], исследуя реакции пластинок из спектроскопического графита, установили для скорости реакции с кислородом при 575° и давлении 0,1 атм значение 2,5-10" a/ M - eK Ti 1,1-10" zj M -сек при 900° и [c.48]

Викке [31], исследуя реакцию спектроскопического электродного углерода при давлении реагента 0,1 атм, дает с.ледуюш,ие соотношения для скоростей реакции углерода с кислородом и углерода с двуокисью углерода [c.48]

По данным Армингтона [62], скорость реакции порошкообразного графита при 600° и давлении кислорода 0,1 атм составляет 4,9-10 г1см -сек, а для двуокиси углерода при 900° и 0,1 атм она составляет 6,2 X X 10" 2 г/см -сек. Принимая во внимание полученные им значения энергии активации 46 и 84 ккал/моль для реакций углерода с кислородом и с двуокисью углерода соответственно, можно подсчитать, что отношение скоростей при 800° и 0,1 атм равняется 4-10 . Для графитизированной сажи (Р-33), по данным Армингтона, значения скоростей реакций составляют 1,1 10 г/см -сек при 600° и давлении кислорода 0,1 атм и 7,3 X X 10" з г/см -сек при 900° и давлении двуокиси углерода 0,1 атм. Беря значения энергии активации 54 и 89 ккал/моль, полученные автором для реакций углерода с кислородом и углерода с двуокисью углерода соответственно, было подсчитано, что отношение скоростей реакции при 800° и давлении 0,1 атм равно 2 105. [c.49]