Железо как метана

Рис. 12. Кривые науглероживания железа метаном

Оксид железа, метан [c.216]

Правило фаз важно для анализа гетерогенных химических равновесий. Рассмотрим, например, процесс цементации твердого железа метаном СН4(г)=[С] + [c.80]

С применением рентгеноструктурного и магнитного методов анализа мы установили, что фаза закиси — окиси железа на начальных этапах восстановления окиси железа метаном образуется медленнее, чем можно было ожидать, судя по достигнутой степени восстановления исходного окисла. Лишь при достижении степени восстановления порядка 0,5 наблюдается быстрый рост новой фазы. На начальных этапах процесса формирование новой фазы отстает от восстановления старой фазы, а на последующих этапах, наоборот, образование новой фазы протекает быстрей восстановления. На промежуточных этапах восстановления наблюдается скачкообразный рост содержания новой фазы. Данный скачок и характерный прогиб на автокаталитической кривой (промежуточное торможение восстановления) отмечаются при одной и той же степени восстановления, что может рассматриваться как указание на существование связи между этими явлениями. [c.104]

Таким образом, данный процесс состоит из трех последовательно происходящих (сдвинутых во времени) макроскопических стадий. Изменение характера кинетических кривых науглероживания при повышении температуры (см. рис. 2) объясняется взаимным наложением этих стадий. Конечными продуктами науглероживания железа метаном являются водород и графит. [c.41]

Льюис с сотр. [42], Марек, Ган [43] подтвердили своими экспериментами, что в первой стадии происходит не разложение метана на углерод и водород, а метан частично окисляется кислородом окислов металлов до СОг и НгО, которые вступают во взаимодействие с оставшимся метаном с образованием СО и Нг. Эти две точки зрения на механизм процесса восстановления окислов железа метаном существуют и сейчас. Они доказывают возможность применения метана для восстановления окислов металлов без его предварительной конверсии. [c.73]

В работе Коваля [41] и ряде других работ, проведенных в 40-е годы, отсутствовали необходимые количественные выводы о механизме и кинетике процесса восстановления окислов железа метаном. [c.73]

В 1952 г. Додонов и др. [44] провели исследование восстановления окиси железа метаном в лабораторных условиях. В качестве материала для восстановления брали окись железа с 70%-ным содержанием железа и крупностью частиц от 0,1 до 0,3 мм, а восстановителем был природный газ (96—98% СН4). Опыты проводились при 750—800° С на небольших загрузках окиси железа (—4 г), помещавшихся в лодочке. Количество пропускаемого природного газа через трубку колебалось от 1,5 до 2,5 м в зависимости от размера загрузки. Восстановление окиси железа осуществлялось при двух- и трехкратном пропускании газа через одну загрузку. [c.73]

Лавровский с соавторами не изучали механизм и кинетику реакции восстановления окислов железа метаном, и отрицательные результаты их опытов следует отнести за счет неправильного выбора соотношения окислов железа и метана. [c.75]

Остановимся на результатах опытов Рождественского только по прямому восстановлению окислов железа метаном, без подачи водяного пара. [c.77]

Авторы работы [64] справедливо считают, что сделанные ими выводы открывают перспективу поисков таких кинетических условий осуществления процесса восстановления окислов железа метаном, которые исключили бы разложение метана на углерод и водород, как обязательную стадию процесса. Термодинамически это полностью доказано, однако в опытах они не смогли полностью устранить выделение углерода, так как исходили из неправильной позиции при организации опытов. Они делают ошибочный вывод, что реализовать такие условия позволит им кипящий слой. [c.80]

Первая серия опытов была проведена для изучения выделения углерода при различных соотношениях кислорода, содержащегося в катализаторе, и метана. Опыты проводились на загрузках катализатора, окисленных после полного восстановления до 50—60%, которые восстанавливались в зависимости от условий на 20—30%. Полная степень восстановления катализатора к концу опыта достигала 80%, т. е. процесс протекал при благоприятных условиях для разложения метана на углерод и водород. Так как при температуре >950° С наблюдается спекание катализатора, исходной температурой для проведения первой серии опытов была принята температура 900° С. Согласно термодинамическим расчетам, при этой температуре возможно полное восстановление закиси железа метаном. Опыты проводились при кратности циркуляции газа-восстановителя, равной трем, когда наблюдается наибольшее превращение метана. [c.83]

По мере углубления отбора солярового дистиллята при вакуумной перегонке мазута коксуемость дистиллята увеличивается кроме того, в нем повышается концентрация соединений, понижающих активность катализатора (соединения железа, никеля, ванадия и меди, содержащиеся в незначительных количествах в нефтях и выделяемых из них соляровых дистиллятах) С увеличением количества примесей на катализаторе уменьшается выход бензина и повышаются выход кокса и количество метан-водород-ной фракции в газах крекинга. [c.33]

Первый промышленный стирол был получен в Соединенных Штатах Америки на бокситовом катализаторе, содержащем железо [84]. В лабораторных опытах с ЭТИМ катализатором после некоторого индукционного периода, когда активность катализатора была понижена, достигалась конверсия до 40% при избирательности 90—95%. Затем активность катализатора снова снижалась, и для восстановления ее требовалась периодическая регенерация катализатора. В результате побочных реакций получалось около 2% бензола и толуола, а также метан, j, СО и Oj в количестве от I до 2% каждого. [c.209]

Метан инжектируют в конвертор с постоянной скоростью при температуре расплава железа 1180° С. При этом разлагается [c.113]

Ипатьев нагревал этилен в закрытой трубке до 400—450° в присутствии железа или меди. При очень высоких температурах образуются этан, метан и водород. [c.245]

На описываемом заводе метан подвергают окислительному пиролизу при температуре 1700° кислородом, получаемым путем разделения воздуха на установках Линде. Продукты окислительного пиролиза после компримирования и охлаждения поступают на выделение ацетилена, который направляется далее на переработку в ацетальдегид. Ацетальдегид получают из ацетилена в реакторах, содержащих катализатор — водный раствор сульфата ртути, сульфата железа и металлическую ртуть. Образовавшийся ацетальдегид подвергают неполному гидрированию, продуктом которого является этиловый спирт. Конденсацией спирта с ацетальдегидом получают бутадиен. Гидрогенизация и конденсация проводится в трубках, обогреваемых циркулирующим горячим жидким теплоносителем, нагреваемым в отдельной топке. Бутадиен выделяют из полученной смеси дистилляцией и ректификацией. [c.162]

Синтез-газ (от процесса получения ацетилена) и метан, предварительно увлажненные в сатурационной башне, орошаемой горячей водой, подогреваются до 450° С, смешиваются с кислородом в соотношении 1,5 1 и поступают в конвертор метана, где происходит конверсия метана с кислородом и паром на никелевом катализаторе при 1100° С и давлении 0,6—0,7 ат. Содержание метана по выходе из конвертора не должно превышать 0,3—0,5%. Конвертированный газ увлажняется впрыскиванием конденсата и добавлением пара до соотношения пар газ—0,68 1, охлаждается свежим синтез-газом до 400°С и подается в конвертор окиси углерода, где при 500° С взаимодействует с паром на железо-хромовом катализаторе до содержания окиси углерода в конвертированном газе около-4%. Затем охлажденный до 30°С газ очищается от двуокиси углерода абсорбцией водным раствором моноэтаноламина в насадочных скрубберах в две ступени при давлении 0,15 и 30 ат. [c.335]

Метан образуется каталитически из СО и Нг в присутствии активного железа, являющегося продуктом разложения пентакарбонила железа в условиях реакции. Пентакарбонил железа образуется при температурах 120—210°С в результате взаимодействия монооксида углерода с поверхностью теплообменников и холодильников, если они изготовлены из обычной углеродистой стали и не имеют специальных покрытий или футеровки. [c.226]

Возможными направлениями практического применения способа селективного восстановления окиси железа являются препаративный способ синтеза закиси — окиси метана и магнетизирующий обжиг железных руд. В условиях низкотемпературного восстановления окиси железа метаном обнаруживается автокаталитичность данной реакции, не отмечавшаяся ранее другими авторами, исследовавшими ее при высоких температурах. В этих же условиях впервые мы обнаружили совершенно новое для процессов восстановления явление промежуточного ( астехиометрического ) торможения реакции. Особенность этого торможения заключается в том, что оно наблюдается [c.102]

Экспериментальным путем с применением рентгеновского, магнитного и кинетического методов нам удалось доказать, что при температурах 450—500° С и науглероживании мелкодисперсного железа чистым метаном действительно образуется чистый карбид железа РбдС [12]. Таким образом, впервые была показана возможность низкотемпературного синтеза чистого цементита в метастабильном состоянии науглероживанием железа метаном. При температурах 550—700° С цементит образуется этим путем с примесью углерода и быстро разрушается. Кинетическим методом получено указание на возможность образования карбида кобальта С02С. Образование других карбидов железа, кобальта и никеля не удалось доказать, что объясняется их относительно малой стабильностью. [c.110]

Возникновение метастабильной системы Ре — РдС в условиях, при которых возможно образование стабильной системы Ре — С, можно рассматривать как подтверждение того, что реакция гетерогенно-каталитического разложения метана на элементы протекает через стадию образования карбида. Это предположение подтверждается также тем, что энергия активации реакции науглероживанпя железа метаном в температурных областях синтеза чистого карбида и образования углерода одинаковые. [c.110]

Макромеханизм науглероживания металлов метаном [54]. Рассмотрение вопроса о вероятном механизме массопереноса в твердой фазе при науглероживании железа показало, что перенос вещества в этом процессе осуществляется за счет диффузии углерода в железе по точечным и протяженным дефектам решетки новая фаза может формироваться только на поверхности железа. Представляется вероятным, что накопление новой фазы в дислокациях, на границах зерен, в микрокавернах внутри зерен исходной фазы должно приводить к разрыву ее частиц и диспергированию. Это предположение согласуется с результатами анализа полученных нами рентгенограмм науглероженного железа. В принятых нами условиях диффузионные стадии науглероживания высокодисперсной фазы железа метаном протекают достаточно быстро контролирующей является химическая стадия этого процесса. [c.111]

Для многих химических реакций, происходящих с участием твердых веществ, наблюдается явление автокатализа, которое обычно объясняют на основе представлений о так называемой реакционной поверхности, т. е. поверхности раздела старой и новой фаз, где, по предположению, сосредоточены активные формы и сама реакция. В то же время обращается внимание на многообразие проявлений автокаталитичности в твердофазных реакциях и на то, что конкретный механизм автокатализа может быть очень различен [1]. В последние годы наметилась тенденция к поискам новых путей интерпретации кинетических особенностей твердофазных реакций [2—8]. Для дальнейшего развития теории химических реакций с участием твердого вещества особый интерес представляет изучение таких реакций данного типа, кинетика которых не поддается даже формальной интерпретации на основе традиционной теории реакционной поверхности. К таким реакциям относится низкотемпературное науглероживание высокодисперсного железа метаном, изученное в настоящей работе. [c.35]

Из рис. 3 следует, что энергия активации процесса науглероживания железа метаном равна 24,7 ккал1моль. [c.36]

Сущность хемосорбционной стадии при науглероживании железа метаном, вероятней всего, состоит в осуществлении диссоциативной хемосорбции метана с образованием связи Fe—С и одновременным выделением железа из поверхностных слоев его решетки. В результате де-гпдроконденсации молекул метана могут получаться графитовые сетки, плоско расположенные на поверхности металла. Взаимодействие этих сеток с поверхностным слоем металла, как нам кажется, может привести к образованию комплекса, имеющего вид сендвича. Связь вошедшего в этот комплекс металла с его решеткой ослабляется [23], что облегчает миграцию целых слоев атомов металла и связанное с этим разрушение решетки. Такого рода подвижные комплексы могут служить исходным материалом для образующихся при науглероживании металлов структур. Растворение отложившегося на металлической поверхности углерода и диффузия его в объем металла [19], миграция комплексов к месту роста новообразований [9] и проницаемость последних [23] обеспечивают постоянный свободный доступ молекул метана к поверхности металла в процессе его науглероживания. [c.39]

Таким образом, высказанное выше предположение о том, что скорость науглероживания железа метаном на всех стадиях процесса определяется возможностью протекания диссоциативной хсмосорбции метана на поверхности железа, качественно подтверждается. В этом случае контролирующая стадия процесса должна быть общей для первой и второй его макроскопических стадий. Это согласуется с тем, что зависимости Аррениуса, найденные по максимальным скоростям для первой и второй стадии процесс,а, аналогичны, т. е. обе стадии характеризуются одной энергией активации (см. рис. 3). [c.40]

В последнее время все чаще обращается внимание на то, что твердофазные реакции могут проходить через промежуточную стадию образования аморфного вещества [24, 25]. Переходные аморфные состояния обладают значительным избытком энергии и поэтому неустойчивы (метастабильны). Известно, что устойчивость метастабильных образований повышается при переходе от макроскопических фаз к микрогете-рогенным системам [14]. Такой системой, очевидно, является продукт разрушения (коррозии) фазы a-Fe углеродом. В связи с этим можно предположить, что промежуточной стадией науглероживания железа метаном в определенных условиях может быть образование аморфных структур неопределенного состава (РежС )ам [c.40]

Эта возможность реализуется при повышенных температурах науглероживания (более 500° С), когда процесс не останавливается при достижении отношения у х, соответствующего стехиометрическому карбиду РезС. Действительно, по данным рентгеновского анализа при 700° С содержание карбида в науглероженных образцах железа сначала возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается до нуля. На третьей макроскопической стадии науглероживания железа метаном проходит разрушение карбида. [c.41]

В заключение следует отметить, что для интерпретации полученных нами результатов не потребовалось привлечение гипотезы о реакционной поверхности на границе раздела исходной и новой твердых фаз. Рассмотренный выше макромеханизм науглероживания железа метаном основан на предположении о том, что местом реагирования на всех этапах процесса служит граница раздела исходной твердой фазы (а-Ре) и газовой фазы (СН4). В этом отношении принятый здесь подход аналогичен использованному в работе [2]. Нужно сказать, что даже формальное приложение теории реакционной поверхности раздела твердых фаз в рассматриваемом здесь случае невозможно, так как по этой теории дифференциальные кинетические кривые имеют куполообразный вид, а кинетика науглероживания железа метаном характеризуется кинетическими кривыми седлообразного типа. [c.41]

Исследована реакция науглероживания железа метаном при 450—700° С. Найдено, что кинетика процесса имеет сложный характер и описывается дифференциальными кинетическими кривыми седлообразного типа с двумя максимумами. Процесс протекает через три последовательно протекающие макроскопические стадии. В качестве промежуточного продукта получается карбид РезС, который при пониженных температурах образуется как единственный продукт науглероживания железа. При повышенных температурах (выше 500 С) единственным конечным твердым продуктом является углерод. Результаты удовлетворительно интерпретируются на основе предположения о том, что определяющей стадией процесса есть диссоциативная хемосорбция метана на поверхности раздела фаз газ—металл. Библиогр. 25, рис. 4, табл. 1. [c.178]

Черняева [23] рекомендует активированную окись меди, приготовленную смешением 20 частей каолина и 80 частей смеси, состоящей из 99%-ной окиси меди и одного процента окиси железа. Катализатор готовится из продажной окиси меди и окиси железа. Метан над этим катализатором сгорает при 650°. Брукс рекомендует активированную окись меди, приготовленную растворением 305 г азотнокислой меди и 5 г азотнокислого железа в 3 л дестиллированной воды. К раствору приливают небольшой избыток 30%-ного раствора едкого натра, кипятят 20 минут, охлаждают и фильтруют. Высушенный осадок измельчают, восстанавливают водородом при 400° окисляют при этой же температуре просеивают и хранят в чистой стеклянной банке с притертой пробкой. Сжигание предельных углеводородов на этом катализаторе производится при 700°. [c.143]

Вторую группу образуют хемоавтотрофные бактерии — бесцветные организмы, восстанавливающие углекислый газ до органического вещества в темноте и связывающие эту реакцию с различными освобождающими энергию химическими процессами. Они живут в средах, содержащих окисляемые вещества (сульфиды, ионы закисного железа, метан и т. д.), и обыкновенно нуждаются в кислороде некоторые из них могут вместо кислорода использовать нитраты - [c.103]

Исследованию процессов восстановления окислов железа метаном без отложения углерода значительное внимание уделили металлурги, разрабатывающие методы прямого получения железа. Анализ этих исследований представляет для нас значительный интерес, так как позволяет определить направление работ по пра- вилвной организации восстановительной стадии металло-паровых процессов с применением метана. Это тем более необходимо, поскольку изучением методов получения водорода на основе окислоь металлов и метана занимались мало. [c.72]

Сделанные авторами работ [64] для этих реакций выводы открывают перспективу поисков таких кинетических условий осуществления процесса восстановления окислов железа метаном, которые исключили бы разложение метана на углерод и водород, как обязательную стадию процесса. В то же время они делают ошибочный вывод, что реализовать такие условия им позволит кипящий слой. Такой кипящий слой был применен авторами при изучении реакяии восстановления окислов железа метаном, одна-i o они не смогли полностью ликвидировать углеродообразование в процессе, хотя количество выделяющегося углерода было значительно уменьшено. Это произошло, очевидно, не в результате применения кипящего слоя, а вследствие организации циркуляции газа, когда при неоднократных прохождениях газа через реактор в нем наряду с метаном содержится водород, СОг и другие компоненты. [c.77]

Кипящий слой был организован авторами при изучении реакций восстановления окислов железа метаном, однако они не смогли полностью устранить углеродообразование, хотя количество выделяющегося углерода было значительно уменьшено. На наш взгляд, это произошло не за счет кипящего слоя, а за счет циркуляции газа, что позволило сохранить примерно постоянное соотношение О2/СН4 на всех стадиях восстановления окислов. [c.80]

Тем не менее на первых этапах поисков внеземной жизни предполагается исходить из земных представлений о жизни и живом теле. Весь ход химической эволюции на Земле делает необходимым поиски на Марсе в первую очередь гетеротрофных микроорганиз(Мов, затем фотосинтезирующих, денитрифицирующих, десульфирующих, а также бактерий, окисляющих серу, железо, метан и водород (Imshenetsky, 1964). Если исходить из данных, полученных с земными микроорганизмами, развивающимися в искусственном Марсе , то можно предположить, что микробы на Марсе должны быть ксерофитными и микроаэрофильными (Imshenetsky, 1969). [c.121]

Механизм синтеза. Первоначально предполагали, что при синтезе из окиси углерода и водорода СО взаимодействует с металлическим катализатором, образуя карбид (например РегС, Ге С, СОаС), который затем в присутствии водорода восстанавливается с образованием метиленовых групп СНз последние в свою очередь полимеризуются в углеводороды различного молекулярного веса [357, 358]. Эта теория, однако, пе в состоянии объяснить образование кислородсодержащих соединений [393]. Вдобавок предполонгение о том, что восстановление карбидов приводит к получению полимеризующихся метиленовых радикалов, противоречит опыту. Известно, что при восстановлении карбида железа водородом образуется метан, а не соединения типа (СНз) - [c.596]

La ompagnie des Mines de Bethune пропускает метан под давлением и при повышенных температурах над катализатором, состоящим из окиси железа (РеаОз) в присутствии 1% кислорода, и получает газообразные олефиновые и парафиновые углеводороды, а также бензин. Кроме того получается небольшое количе ство формалина. [c.412]

Гексан дал 18% ацетилена. Удалось даже достичь выхода ацетилена в 33%, однако эти опыты имеют слишком малые шансы на осуществление в промышленных масштабах. Бангерт я Пихяер пропускали ацетилен над силикагелем при 600—700° и получали снача.ча метан, водород и уголь, но затем под ката- литическим воздействием последнего также и жидкие олефиновые и ароматические углеводороды. Фишер, Петерс и Кох достигли превращения ацетилена в смолу на 40—7( % при 250° и над катализатором медь — железо. [c.420]

Распад на элементы — не единственная реакция пиролиза метана. Сокращением длительности нагревания и регулированием скорости oxJ[aждeния продуктов реакции из метана можно получить также газообразные и жидкие углеводороды. При 850— 1200 С, пропуская метан с большой скоростью через нагретые фарфоровые и кварцевые трубки, получают конденсат, содеря<а-щий непредельные углеводороды, бензол, толуол, нафталин и тяжелую смолу, содержащую высшие ароматические углеводороды. В газообразных продуктах обнаруживают этилен, ацетилен и бутадиен. Некоторые катализаторы (SiOj, W, Mo, Sn) ускоряют эпу реакцию, другие (железо, графит) — замедляют. Максимальный выход олефинов наблюдается при температурах до 1000 °С, ароматических углеводородов — при 1000—1200 С, а ацетилена — при 1500 С. Образование всех этих продуктов объясняют возникновением нри высоких температурах кратковременно су1цествующих свободных радикалов, например метиленового радикала Hg [c.411]

Это явление называют водородной коррозией. Оно характерно, например, для процесса синтеза аммиака, в котором водород, кроме обезуглероживания стали, диффундирует в металл, вызывая в нем глубокие изменения, свя-зииные с образованием гидритов и их разложением. Наряду с этим предии-лагается образование в стали вместо а-фазы более хрупкого твердого раствора подорода в железе. Снижение механической прочности стали объяс11яется также тем, что образовавшийся при обезуглероживании стали метан и растворенный водород вызывают дополнительные внутренние напряжения, приводящие к возникновению микро- и макротрещин. [c.460]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология