Водород в составе сажи

Не умаляя большого практического значения способов получения молекулярного водорода методом конверсии водяным паром и двуокисью углерода и мономолекулярной дегидрогенизацией на активных катализаторах, следует отметить, что способ, связанный с получением водорода в результате полимолекулярных превращений углеводородов в настоящее время представляется все более и более перспективным. Это связано с тем, что водород получают здесь наряду с другими целевыми продуктами, в том числе с такими продуктами крупнотоннажного производства, как термическая сажа, пирографит и др., вместе с ароматическими углеводородами, ацетиленом и Т. д. Основным сырьем для получения водорода по этому способу может служить метан, являющийся главным компонентом природного газа, а также другие газообразные, жидкие и твердые парафиновые углеводороды, входящие в состав нефтей, т. е. все то же природное сырье, проблема рациональной переработки которого еще не решена полностью. Поэтому последнее обстоятельство делает любые работы, связанные с исследованием полимолекулярной дегидрогенизации углеводородов в ходе их поликонденсации при кок-сообразовании, весьма актуальными. [c.164]

В процессе сажеобразования получают отходящие газы, качество и направления использования которых зависят во многом от способа получения сажи и ее качества. При получении сажи без доступа воздуха (термический способ получения сажи) газы не загрязнены побочными продуктами и содержат значительное количество водорода (85% объемн. Н2). Такие газы можно использовать для процессов гидрогенизации в нефтеперерабатывающей промышленности или для других химических процессов. При печных способах производства саж отходящие газы сильно загрязнены побочными продуктами, и ценность их как химического сырья существенно снижается. В табл. 22 приведен состав газов, образующихся при получении саж ПМ-75 и ПМ-100 из различных видов сырья. [c.240]

Элементарный состав. Сажа является продуктом непо.п-ного горения или термического разложения углеводородов. Основной составной частью ее является углерод, которого в различных ее сортах содержится от 99,5 до 90%. Кроме углерода, сажа содержит водород, кислород, минеральные примеси (золу) и следы смолистых углеводородных веществ. [c.201]

Состав отходящих газов. Продуктами полного сгорания горючих газов являются водяные пары НзО и углекислый газ СО2 в продуктах неполного сгорания могут быть несгоревший водород Н.2, окись углерода СО, метан СН , тяжелые углеводороды С, Н и твердый углерод С в виде частичек сажи. Однако при горении топлива часть кислорода воздуха успевает пройти через топку, не принимая в нем участия, а азот, содержащийся в воздухе [c.140]

Основная составная часть сажи — углерод, количество которого колеблется в различных видах сажи от 88,0 до 99,9%. Кроме углерода в состав сажи входят кислород и водород, присутствующие в саже вследствие адсорбции их частицами сажи из продуктов сгорания сырья. Ниже приведен состав (в %) некоторых видов сажи [1] [c.541]

На поверхности частиц всегда имеются минеральные вещества, попадающие в сажу на различных стадиях ее производства. В состав сажи входят (мас.%.) углерод 89 - 99 водород 0,3 - 0,5 кислород 0,1 - 10 сера 0,1 - 1,1 минеральные вещества - до 0,5. мас.% Величина частиц сажи, а также удельная поверхность (суммарная поверхность частиц, содержащихся в 1 г сажи) и степень структурности (т е. разветвленность сажевых цепочек) зависят от условий ее образования. Свойства сажи определяются главным образом этими характеристиками. [c.38]

Причина высоких значений pH, т. е. щелочных свойств поверхности, термических и печных саж не установлена. Возможно, что здесь известную роль играет присутствие водорода, так как при дезактивации сажи нагреванием с одновременным удалением водорода сажа после повторной активации кислородом имеет по сравнению с исходной сажей несколько меньшее значение pH Одпако характер связей водорода и углерода, на поверхности частиц до сих пор не ясен водород либо входит в состав высокополимерных углеводородов, которые могут содержаться в саже, либо адсорбирован поверхностью. Для выделения этого водорода из сажи требуется температура не ниже 1000°. [c.66]

Следует отметить, что процесс электрокрекинга, наряду с решением экологических задач, позволяет получать ценные продукты — газ, содержащий до 30 % об. ацетилена и 60 % об. водорода, и сажу. При этом образующаяся сажа, диспергируясь, практически полностью остается в сырье и в зависимости от дальнейшей области ее применения она должна или извлекаться из жидкой фазы, или совместно с ней входить в состав рецептуры изготавливаемого продукта. Так, например, при электрокрекинге отработавшего свой ресурс моторного минерального масла с наработкой в его объеме определенного количества сажи и дальнейшей концентрацией такой дисперсии до пастообразного состояния образуется пластическая смазка, которая по потребительским качествам превосходит товарные. Добавление сажи электрокрекинга в сырье, традиционно используемое в процессе замедленного коксования, позволяет существенно повысить выход нефтяного кокса, а углеродные наросты, образующиеся на электродах в процессе разложения сырья, являются беззольным частично графитированным коксом. [c.64]

Технический углерод (сажа). Технический углерод (сажа) — высокодисперсный искусственный материал различного происхождения. Частицы саж имеют сферическую форму, их размер очень различен у разного вида саж обычно у термической сажи 250-350 мкм, тогда как у специальных саж может быть 10-15 мкм (размер первичных частиц сажи 10-40 нм) соответственно и величина удельной поверхности составляет от 10 до 300 м /г. Химический состав саж углерода более 90%, кислорода до 10 %, водорода 0,3-0,8 %. [c.122]

К недостаткам метода внешнего нагрева следует отнести отложение ПУ на горячих стенках реактора и возможный недопустимо глубокий пиролиз в газовой фазе. Это связано с разогревом углеводородов до осаждения в виде ПУ до температур более высоких, чем поверхность осаждения. Данное обстоятельство обусловливает большую вероятность образования сажи, в том числе на поверхности ПУ. Выход сажи подавляется введением в состав реакционной смеси водорода и ограничением парциального давления углеводородов примерно до 10 кПа [7-4]. При применении метода прямого нагрева скорость образования ПУ выше, чем в случае передачи тепла к осаждаемой поверхности от внешнего источника, при 2100 С 0,24),3 мм/ч и менее 0,2 мм/ч соответственно. [c.427]

Летучие вещества выделяются из сажи при ее нагревании без доступа воздуха. Состав и количественное содержание летучих в большой степени зависит от условий термического воздействия на сажу, т. е. температуры и длительности нагревания. Поэтому говорят не о содержании, а о выходе летучих и условно принимают температуру 800—820° С и длительность нагрева 15 мин. При этом режиме из сажи выделяются адсорбированные водород, кислород, азот, частично образовавшиеся окись и двуокись углерода, углеводороды (не сгоревшие и не разложившиеся до углерода) и влага. [c.238]

Рассмотрим порядок составления материального баланса процесса получения печной сажи но производственным данным. При производстве печной сажи всегда измеряются расходы природного газа и воздуха и систематически определяется состав отходящих газов выход сажи известен. Следовательно, неизвестно количество образующихся газообразных продуктов реакции и влаги. Объем сухих отходящих газов легко определить по балансу азота, количество которого не изменяется, поскольку он не принимает участия в реакциях. Количество образующейся влаги может быть определено ло балансу водорода. [c.199]

Газ электрокрекинга метана имеет состав (% объемных) С2Н2 — 13—14 С2Н4 — 1 СН4 — 30—35 На — 50—55. Из 10 м метана при электрокрекинге образуется 300 кг ацетилена, 26 кг этилена, 1170 м водорода и свыше 20 кг высококачественной сажи. Себестоимость ацетилена, полученного методом электрокрекинга составляет около 35% себестоимости карбидного ацетилена. [c.258]

Состав типичных саж приведен в табл. 10. В основном они состоят из карбоида, но могут содержать сорбированные вещества битумного характера. Несомненно присутствуют химически связанные водород и кислород. В состав могут также входить сера (до 0,1%)) и азот (до 0,1 7о)- При низкотемпературном окислении в газовой и водной среде содержание кислорода увеличивается до 12%. [c.68]

В случае 1 состав равновесной смеси рассчитывается только по уравнениям материального баланса, поскольку углерод и водород полностью окисляются до СО2 и Н2О. В случае 2 содержание основных (по объему) компонентов тоже можно рассчитывать только по уравнениям материального баланса, считая что весь кислород реагирует с углеродом до СО, а весь водород и оставшийся углерод (сажа) выделяются в свободном виде. В обоих случаях содержание компонентов, присутствующих в небольших количествах (СО, N0 в случае 1, СО2, Н2О, СН4 в случае 2), можно рассчитать по равновесию соответствующих реакций с основными компонентами, не пересчитывая после этого концентрацию последних. [c.193]

Частично дегидроксилированные поверхности чистых окислов или поверхности окислов, содержащие примесные центры, например поверхность кремнезема с примесью алюминия, бора и других элементов, химически неоднородны [52, 54, 55]. Поверхность обработанной водородом графитированной термической сажи, состоящая из атомов одного сорта, химически однородна [46—48]. В случае кристаллов различных соединений можно говорить о химической однородности определенной грани. В пределах же участка грани, соответствующего элементарной ячейке или некоторой ее части, химический состав поверхности таких кристаллов может сильно различаться. Однако такие участки на всей поверхности грани повторяются строго периодически. Поэтому в целом грань идеального кристалла можно рассматривать как химически однородную поверхность. Следовательно, поверхность определенных граней чистых ионных и молекулярных кристаллов с этой точки зрения также химически однородна. [c.14]

Состав продуктов разложения метана определяется температурой в зоне реакции и временем контактирования. С повышением температуры и времени контакте происходит наиболее глубокое разложение метана с образованием сажи и водорода. При умеренных температурах и небольшом времени контакта можно получить продукты разложения, состоящие в основном из олефинов. Например, при 1370° С и времени контакта 0,05 сек в продуктах разложения метана наблюдается максимальная концентрация газообразных олефинов. При несколько большем времени контакта наблюдается максимальная концентрация масла. Появление сажи наблюдалось, начиная со времени контакта 0,05 сек. С увеличением последнего количество сажи в продуктах разложения резко возрастало. [c.109]

Газы, полученные при газификации топлива, содержат окись и двуокись углерода, метан, водяной пар, аргон и небольшое количество вредных примесей (пыль, кислород, сероводород), В состав этих газов могут входить также частицы сажи, окись азота и органические соединения серы. Соотнош ение азота и водорода в таких газах значительно отличается от 1 3. Более точно этому соотношению отвечает газ, полученный смешением азота и электролитического водорода. Но даже в этом газе содержится небольшое количество нежелательных компо- [c.123]

Как мы уже отмечали, горючая часть топлива содержит органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, кислород и сера. Негорючая часть состоит из влаги, минеральных веществ, которые прц сжигании образуют золу и сажу, а также балластных газов в виде азота и двуокиси углерода. [c.25]

Сажа содержит от 88 до 99,3% углерода, от 0,4 до 0,8% водорода и от 0,3 до 17% кислорода (табл. 3). Водород и кислород можно удалить из сажи в виде летучих веществ нагреванием до 1000° С в отсутствии кислорода при этом водород выделяется в виде молекулярного водорода, а кислород в виде СО и СОг. Предполагается, что водород является остатком первичной углеводородной молекулы и входит в состав графитовой решетки. [c.200]

Следует отметить, что состав получаемого газа не зависит от химической структуры исходного горючего (природный газ, нафта, мазут), а зависит от соотношения в сырье исходных элементов С, Н, О, 8, Для всех процессов парциального окисления должно соблюдаться условие, которое заключается в том, что атомное отношение входящих в процесс кислорода и углерода должно быть больше 1. Если это соотношение не соблюдено, в процессе выделяются значительные количества сажи. Второе правило парциального окисления углеводородов заключается в том, что из трех элементов С, Н и 5, которые могут вступить в реакцию с ограниченным количеством кислорода, поступающего в процесс, он в первую очередь связывается с углеродом, который превращается в оксид углерода, при этом связанный водород углеводорода освобождается. [c.315]

Элементарный состав. Кроме углерода, сажа содержит (табл. 2) водород, серу, к-рые переходят в сажу из сырья и распределены по всему объему частицы, кислород, к-рый связывается с сажей при ее окислении, концентрируясь преимущественно в поверхностном с.юе частицы, а также минеральные вещества, к-рые могут попадать в сажу при охлаждении саже-газовой смеси промышленной водой. [c.177]

Так, в пламени ацетилена [78] (20% ацетилена в смеси с гелием) и 600 °С образуется туман светло-желтой жидкости. При повышении температуры до 700, а затем до 800 °С появляются первые капельки более темной жидкости и, наконец, черные твердые частицы. Анализ частиц при 700 °С дает 93,7% углерода и 5,8% водорода, что примерно соответствует формуле (СаНб) . Анализ частиц при 800 °С дает 95,6% углерода и 4,2% водорода, что соответствует формуле (С8Н4)ж. Как показано в работе [80] (при отборе пробы в условиях высокого вакуума), элементный состав сажи в ацетилен-кислородном пламени в области максимального образования углерода имеет формулу между СвНа и СвНа, причем происходит дальнейшая графитизация далее по потоку. Если поместить пробоотборник в низкотемпературные области пламени (где происходит образование тумана), то, очевидно, можно полу- [c.192]

Основной составной частью сажи является углерод, количество которого колеблется в различных видах сажи от 94,0 до 99,9%. Кроме углерода, в состав сажи входят кислород, водород и различное количество минеральных веществ. Кислород и водород присутствуют в саже вследствие адсорбции их частицами сажи из продуктов сгорания сырья. Присутствие в саже минеральных примесей и их количество объясняются характером технологического процесса. В канальную сажу минеральные вещества попадают в виде окалины, образующейся на металлических поверхностях, на которых осаждается сажа. В другие виды сажи минеральные вещества попадают в результате испарения воды, вбрызгиваемой в поток сажевых частиц для их охлаждения. В последнем случае минеральные вещества осаждаются тонким слоем на поверхности сажевых частиц и могут, как было указано, оказывать влияние на величину рн водной сажевой пасты, повыщая ее до 9 и выше. [c.282]

Сажа представляет собой твердый тонкодисперсный углеродистый продукт неполного сгорания или термического распада углеводородов. В зависимости от характера применяемого сырья и технологии производства сажа имеет следующий состав углерода 89—99,0%, водорода 0,3—0,5% и кислорода от 0,1% до нескольких процентов. Кислород пребывает в виде функциональных групп гидроксильной, карбонильной, карбоксильной и др. Помимо этого в саже находится от 0,1 до 1,1% серы и от 0,1 до 0,5% золы. Источйиком золы главным образом является вода, используемая для охлаждения горячих частиц сажи при ее производстве и грануляции. [c.145]

Элементный состав нефтяных углеродов (нефтяных коксов, пеков, саж, волокон) зависит от молекулярной структуры и состава сырья, а также от способа н технологического режима их получения. Поскольку все способы получения нефтяного углерода связаны с термоконденсационными процессами, по мере перехода сырья из газообразного или жидкого состояния в твердое содержание углерода в продукте возрастает, а содержание водорода уменьшается. [c.116]

Средний диаметр первичных агрегатов, элементный состав различных саж, отношение содержания кислорода к водороду и выход летучих даны в табл. 4-2 [4-11]. Из таблицы видно, что наибольшее отношение 0/Н при максимальном содержании этих элементов имеет газоканальная сажа К354. Специально окисленная сажа ПМО-101Н имеет наибольшее содержание кислорода. [c.192]

Частицы таких саж представляют собой алгомераты полимерных ароматических молекул, содержащие по периметру неупорядоченных графитоподобных сеток различные углеводородные группы (с двойными связями, гидроксильные, карбоксильные, хиноидные, альдегидные, свободные радикалы и др.). Больше всего таких групп содержится на поверхности канальной сажи. Термическая обработка сажи в вакууме или в токе водорода изменяет ее кристаллографическую структуру, величину и химический состав поверхности. При нагревании до 1000°С растут кристаллиты, составляющие частицу сажи, и разрушаются оксиды на ее поверхности, удаляются смолистые вещества, удельная поверхность сажи уменьшается. При 2200—3200 С наступает полное графитирование, т. е. параллельная ориентация кристаллитов в соответствии с решеткой графита. [c.166]

Метан (СН4) представляет собой бесцветный неядовитый газ без запаха и вкуса главная составная часть природного газа (до 99%). Используется как топливо (разд. 8.2) и как химическое сырье [в особенности для производства синтез-газа или светильного газа (разд. 8.2), а также водорода, ацетилена, ци-ановодорода, сажи и хлорпроизводных метана]. Смесь метана с воздухом очень взрывоопасна (угроза взрыва в шахтах). Метан образуется при разложении целлюлозы (так называемый болотный газ) и различных биологических остатков (биогаз). Он входит в состав атмосферы некоторых внешних планет Солнечной системы и, по-видимому, существует в твердом состоянии на очень холодных небесных телах (метановые льдины в море жидкого азота). [c.249]

Переходные формы углерода, в том числе сажи и углеродные волокна, в отличие от основных кристаллических форм (алмаза и фафита) имеют более сложное строение, что связано с различной природой поверхностных атомов углерода сажецых частиц, находящихся в разных гибридных состояниях. Краевые атомы в кристаллитах сажи, как и в кристалле фафита, имеют менее фех соседей, т.е. их валентности насыщены не полностью. Они насыщаются водородом или углеводородными радикалами, образовавшимися в процессе получения сажи. Сажа содержит помимо углерода также водород, серу, кислород и минеральные вещества. Водород и кислород входят в состав различных химических фупп поверхностного слоя, определяющих его химические свойства. Физико-химическими методами анализа установлено существование на поверхности саж как кислотных,так и основных фупп. [c.14]

Еслн не принять мер, то разложение пероксида водорода протекает замедленно. Скорость ее зависит от материала электрода и ускоряется в присутствии некоторых сортов активного угля, марганца, палладия и др. Накопления пероксида водорода в растворе допускать нельзя, так как при этом увеличивается расход кислорода, снижается потенциал положительного электрода и усиливается саморазряд отрицательного цинкового электроца. В батарее Крона ВЦ в состав положительного электрода кроме активного угля в ацетиленовой саже вводят до 30% МпОа для полного разложения Н2О2. [c.351]

Метод основан на сожжении пробы в трубке в токе кислорода, проходящего со скоростью 35—50 мл/мин. Продукты окисления углерода и водорода поглощаются аскаритом и аигидроном, а образующиеся окислы фосфора, бора и кремния удерживаются неорганическим наполнением резины (редоксайд, белая сажа, цинковые белила и т. д.). Содержание фосфорборсилоксанового полимера в резине рассчитывают по элементному соста ву — углероду, водороду, фосфору, бору и группе 510. Содержание двуокиси кремния, фосфора и бора определяют в отдельных навесках. [c.125]

Дополнительной обработкой можно сильно изменить химический состав поверхности саж, а также их адсорбционные и адгезионные свойства в двух противоположных направлениях, как в сторону гидрофили-зации, так и в сторону гидрофобизации. Во многих работах [46, 47, 72, 83, 98-105] показано, что к гидрофилизации поверхности приводит окисление в газовой и особенно в жидкой среде. Окисление в газовой среде, на воздухе и в кислороде, при повышенных температурах приводит к резкому увеличению удельной поверхности сажи за счет частичного выгорания углерода и образования пор. Однако концентрация окислов па единице образующейся повер ности, по-видимому, существенно не увеличивается [100]. Непродолжительное окисление в таких жидких средах, как растворы перекиси водорода, гипохлорита натрия, марганцевокислого калия, азотной и серной кислот и в растворах других сильных окислителей, наоборот, не изменяя существенно величину поверхности, приводит к резкому увеличению поверхностной концентрации функциональных групп. Это значительно увеличивает адсорбцию на такой поверхности молекул, относящихся к группам В ш В [46, 47] (рис. П,4). Такая сажа становится настолько гидрофильной, что диспергируется в воде без внесения смачивателей [99, 100]. [c.44]

Активные угли обычно содержат заметные количества водорода и кислорода. Водород может быть связан с концевыми углеродными атомами ароматических колец, либо входить в состав функциональных групп. В некоторых активных углях, в состав которых входит 0,24—2,25% кислорода, содержание водорода может в несколько раз превышать содержание кислорода [70] Киплинг и Шутер [85] полагают, что адсорбция паров иода, например, осуществляется только на тех местах сажи сферон-6, которые связаны с атомами водорода, а на окисленных участках, по их мнению, иод не адсорбируется совершенно. [c.48]

Химический состав частиц. В работе [87] отмечается, что частицы дыма состоят из 92,6% углерода и 0,8% водорода, остаток, по- видимому, составляёт кислород. Содержание водорода в частицах составляет около 5% от водорода, первоначально имевшегося в углеводо.роде. По данным работы [88], в состав проб сажи исследованных пропановых пламен входит 94,2% углерода и 3,2% водорода. В работе [85] определен химический состав дымообразующих частиц, отобранных из пламени разложения ацетилена при различных температурах. Анализ частиц при 700 °С дает 93,7% углерода и 5,8% водорода, что примерно соответствует формуле (СвНб)ж. Анализ частиц при 800 °С дает 95,6% углерода и 4,2% водорода, что соответствует формуле (С8Н4)ж. Таким образом, состав конденсированных частиц зависит от условий отбора и может изменяться в процессе горения. [c.137]

Водород в количестве 10% и ниже содержится практически в любом углистом веществе [14, 18, 19, 50, 51, 64, 70, 73, 77, 90, 91]. Химически связанный водород находится в сильнографитизированных сажах, целиком состоящих из микрокристалликов графита. Этот водород нельзя считать адсорбированным или хемосорбироеан-ным, это структурный водород, входящий в состав макромолекул полициклических углеводородов — карбоидов и перешедших в них из исходных молекул углеобразующего мономера. В низкотемпературных углях водорода -содержится обычно больше, чем в высокотемпературных. Содержание водорода в углистом веществе уменьшается в ходе его последовательной графитизации. Однако даже сильно графитизированные угли всегда [c.278]

В [5] отмечают, что в пламени смеси циана с воздухом, а также при горении смеси четыреххлористого углерода и фтора выделить углерод довольно трудно это явление объясняется отсутствием водорода. Так, при горении смеси хлороформа с хлором или смеси четыреххлористого углерода с водородом и фтором свободный углерод (сажа) образуется очень легко. Более поздние исследования показали, что совсем не обязательно, чтобы водород входил в состав молекулы разлагающегося газа, необходимо только, чтобы он присутствовал в системе. Однако в обогащенном кислородом пламени сероуглерода нельзя получить углерод [5, 66], и добавка водорода не дает положительного результата. Сделать какие-нибудь выводы из этих наблюдений очень трудно, так как, несомненно, механизм окисления в этих случаях значительно отличается от взаимодействий в типичных системах кислород— углеводород. Очень мало вероятно, что при горении смеси четыреххлористого углерода с фтором и водородом могут образовываться полиацетилены. По-видимому, этот случай представляет исключение и не похож на рассмотренный выше. Пиролиз недокиси углерода при достаточно высокой концентрации паров позволил [138, 139] получить сажу. Кроме того, было обнаружено, что при низком давлении в пламени паров натрия или калия с четыреххлористым углеродом, четырехбромистым углеродом, четырехиоди-стым углеродом или тетрахлорэтиленом [ 40] можно получить аморфный углерод, хотя сажа при этом не образуется. [c.304]

На состав и выход газа оказывает влияние присутствие в сырье кислорода. Опытами устаповлоно. что в процессе крекинга в малых дугах кислород неизменно связывается с углеродом и переходит в виде СО в газ. Часть кислорода с водородом образует воду, но количество ее незначительно. Интересно отметить, что большое количество кислорода в молекуле не только снижает выход ацетилена за счет спижеиия доли углерода, идущей на образование ацетилена, но и уменьшает сажеобразование, а в случае слишком большого содержания кислорода по отношению к углероду сажи совершенно не образуется. Так, метиловый и этиловый спирты нри разложении сажи не образуют. Поэтому с целью уменьшения сажеобразования и повышения выхода непредельных углеводородов необходимо к исходному сырью с высоким содержанием углерода добавлять продукты с повышенным содержанием водорода и кислорода. И, наоборот, к исходному сырью с высоким содержанием кислорода и водорода необходимо вносить добавки с большим относительным содержанием углерода. [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология