Равновесие метана с углеродом и водородом

На рис. 1 и 2 представлены кривые изменения выхода окиси углерода на моль израсходованного кислорода и газа, построенные по данным материального баланса названных опытов. Из табл. 3 видно, что при 700° в газе сгорает водород и окись углерода, метан же остается несгоревшим. С повышением температуры, в результате ускорения реакции (1), содержание метана в реакционном газе постепенно снижается. Однако это снижение наблюдается лишь до 900—950°. Выше этих температур уменьшение СН4, в условиях наших опытов, не наблюдалось. В отношении других компонентов реакционного газа наблюдалось с ростом температуры увеличение концентрации окиси углерода и уменьшение содержания в газе двуокиси углерода и водорода. Но для этих компонентов относительное влияние роста температуры на изменение содержания указанных компонентов наиболее заметно ниже 900—950°. Такая зависимость состава реакционных газов от температуры может быть объяснена,во-первых, тем, что степень конверсии метана углекислотой, возрастающая с температурой, становится близкой к полной при указанных температурах (900—950°), во-вторых,— характером кривой изменения константы равновесия реакции водяного газа. [c.343]

При температуре 1200° и выше скорость разложения метана достаточно высока и равновесие может быть достигнуто достаточно быстро и в соответствии с данными термодинамического равновесия метан может быть почти целиком превращен в углерод и водород. [c.543]

И 3) методами статистической механики (гл. 17) с использованием некоторых сведений о молекулах, полученных из спектроскопических данных (разд. 5.18 Приведенный изобарный потенциал ). Два последних метода особенно важны в случае реакций, протекающих настолько медленно, что непосредственные измерения равновесных концентраций невозможны, или для таких условий, которые трудно создать экспериментально. Например, метан при комнатной температуре представляет собой вполне устойчивое соединение, а углерод и водород заметно не реагируют друг с другом. Поэтому при комнатной температуре невозможно измерить равновесие между этими тремя веществами (т. е. их равновесные концентрации), но константа равновесия может быть рассчитана с помощью абсолютных энтропий и энтальпий образования участвующих в реакции веществ. [c.162]

Если водород пропускать через нагретые трубки, в которых находится покрытое углем железо или никель, то при 300°С в качестве главного продукта реакции образуется метан. При 600°С по той же реакции получается смесь углерода, водорода и метана, причем ее состав остается постоянным, т. е. устанавливается равновесие между исходными и конечными продуктами реакций. При более высокой температуре (800°С) метан разлагается на исходные продукты — углерод и водород. [c.21]

Углерод и водород. Как известно, при действии на углерод водорода при нагревании образуется метан, но реакция С +2Нг СН4 совершается легко только в присутствии катализаторов. Равновесие в этой системе в зависимости от температуры, характеризуют приведенные ниже цифры. [c.280]

Для определения свободной энергии метана существует три метода. Е6 можно определить 1) из данных о равновесии реакции синтеза метана из элементов 2) применением к этой реакции третьего закона термодинамики 3) из равновесия реакций, в которых участвуют двуокись углерода, водород, метан и вода. [c.23]

Правая часть рис. 14.13 представляет собой диаграмму равновесия системы Нг—СН4—С по реакции (14.20) для сталей с различным содержанием углерода и с учетом активности углерода стали. Левая часть рисунка показывает, при каком содержании СН4 в атмосфере будет обеспечиваться равновесное отношение =[Н2]2/100[СН4] при данном содержании Нг и при условии, что остальная часть газовой среды состоит из Кг или другого газа, не вступающего во взаимодействие с метаном и водородом. Схема построения правой части диаграммы рис. 14.13 и соотношения между линиями такие же, как и на рис. 14.11, б, в. [c.212]

В присутствии металлических катализаторов (Ре, Со, N1) (рис. I. 1) к этому равновесию удалось приблизиться с обеих сторон выше температуры инверсии [Г,- = 570° С (Кр = 1, АР > = 0)] метан должен спонтанно разлагаться. Косвенные термохимические расчеты показывают, что СН4 является наиболее устойчивым членом парафинового ряда С Нг +2, а из формулы Паркса [2] совершенно ясно, что при температурах выше комнатной все парафины при п > 2 термодинамически неустойчивы относительно распада на углерод и водород свободная энергия образования парафинов равна [c.10]

Для осуществления эндотермической реакции диссоциации метанола используется трубчатый реактор (рис. 2). Температура реакции 275—350 °С сырьем является парообразный метанол, содержащий достаточное количество водяного пара для превращения монооксида углерода в диоксид и сдвига равновесия реакции. В результате отмывки диоксида углерода в скруббере с алкиламином получается весьма чистый водород. Когда оборудование перестраивалось для целей мирного времени, в схему процесса была добавлена стадия превращения остаточного монооксида углерода в метан, который, как уже говорилось, безвреден для большинства процессов гидрирования. [c.150]

Существует два возможных ограничения. Либо весь углерод превращается в окислы углерода и водород, либо риформинг осуществляется до такого предела, при котором водород не содержится в полученном газе. В случае, когда сырьем риформинга является метан, последнее может произойти только при отсутствии его превращения. Но это становится возможным при риформинге углеводородов, являющихся гомологами метана, когда в метан превращается максимальное количество углерода. Эти два ограничения соответствуют либо равновесию, достигаемому при очень высоких температурах, низком давлении и высоких отношениях пар газ, либо равновесию, достигаемому при очень низких температурах, высоких давлениях и низких отношениях пар газ. Изменение этих параметров является основным приемом, который позволяет применять паровой риформинг для получения газов различного состава. [c.84]

Обращает внимание, что чем выше температура, тем при одном и том же отношении метан кислород выше выход сажи. Это объясняется тем, что сажа не находится в равновесии с газообразными продуктами реакции и между не,й, углекислотой и парами воды идут эндотермические реакции газификации. Поэтому, если выдержать образовавшиеся при реакции продукты в адиабатических условиях достаточно долгое время, вся сажа превратится в окись углерода и водород. А так как реакции газификации эндотермичны, то температура смеси по мере расходования сажи будет понижаться. Понижение температуры будет происходить до тех пор, пока не будет израсходована вся сажа и пе будет достигнуто состояние равновесия. Этому рав- [c.547]

В СССР также применяются методики, основанные на полном или частичном извлечении растворенных газов [131]. Для полной вакуумной экстракции используются описанные выше установки ([116], УДЖ-64), причем достигается чувствительность по метану 5-10-зо/д (об.) в пробе масла 2—5 мл. Метод частичного извлечения [132] получил широкое распространение, но подвергся критике [131], причем отмечалось, что он дает заниженные результаты, колеблющиеся в зависимости от продолжительности экстракции. В последней модификации метода частичного извлечения [124] употребляются дополнительно герметизированные стеклянные медицинские шприцы на 100 мл. В такой шприц набирается 30 мл масла, а вакуум создается простым оттягиванием поршня до отметки 100 мл при закрытом отверстии, после чего выделившийся газ подается поршнем в газовый дозатор хроматографа. Неполнота извлечения газов в этих условиях учитывается введением эмпирических расчетных коэффициентов, равных 1,1 для метана, 2,2 —для двуокиси углерода и этилена, 1,7 —для ацетилена и 2,7 —для этана. На указанные коэффициенты умножается количество газов, найденное в паровой фазе, для получения содержания их в анализируемом масле. Водород, растворяющийся в трансформаторном масле гораздо хуже, извлекается практически полностью, т. е. для него коэффициент извлечения принимается равным единице. Большая часть приведенных расчетных коэффициентов существенно отличается от величин (К+Уо/Уи), которые должны были бы использоваться для расчета в строго равновесных условиях. Отмеченная выше возможность ошибок, связанных с несоблюдением условия равновесия фаз, в этом варианте, следовательно, сохраняется. [c.169]

Рис. 5.30, гид характеризуют систему водород + + азот + монооксид углерода при фиксированных значениях Т и Р составы равновесных фаз представлены линиями. Например, жидкость, содержащая 10% Hi и 43% СО, находится в равновесии с парами, содержащими 10% СО и 3% N2, при -195 С и 150 атм. Парожидкостные композиции для системы метан + н-бу-тан + декан при трех давлениях показаны на рис. 5.30,е. На рис. 5.31 на примере системы ацетон + хлороформ + 4-метилпентанон демонстрируется другой способ изображения парожидкостного равновесия. И, наконец, температуры кипения можно также изображать на треугольных диаграммах, но в таких масштабах велика вероятность недоразумений, и поэтому предпочтительнее раздельные диаграммы. [c.284]

В обеих установках компоненты газа, выходящего из печи низкотемпературного риформинга, находятся, по-видимому, в химическом равновесии, и дальнейшее образование метана может быть достигнуто только введением иового компонента или снижением температуры. В настоящее время для обогащения газа в процессе Газинтан используется каталитическая гидрогенизация, т. е. снижается температура (приблизительно до 350°С) и вводится дополнительный очищенный пар лигроина, реагирующий, с оставшимся водородом и паром. Температурный профиль во втором реакторе, однако, повышается с самого начала, так как при низкой температуре не происходит никакого эндотермического крекинга или риформинга, а избыточный водород обеспечивает немедленное начало экзотермических реакций гидрогенизации. Аналогично процессу КОГ и здесь желательно улучшить характеристики горения получаемого газа путем дополнительной стадии метанизации. Это обеспечивает удаление любого остаточного водорода, и после поглощения основной части двуокиси углерода, находящейся в газе, окончательный продукт становится полностью взаимозаменяемым с природным газом, содержащим главным образом метан. Выходное давление обычно близко -к 35 кгс/см (3,5 МПа). [c.109]

При паровой каталитической конверсии метана в результате устанавливающегося равновесия в продуктах прз ращения содержатся метан, окись углерода, углекислота и водород. При переработке [c.16]

Гидрогенизация тяжелых остатков нефти обычно проводится при температуре 450—465° С, т. е. выше критической температуры для всех углеводородов, составляющих широкую фракцию. Последняя в условиях процесса гидрогенизации в проточной системе, т. е. в заполненном реакторе, находится в состоянии кипения, которое сильно затрудняет насыщение сырья водородом. В этих условиях большое значение имеет распределение катализатора в пленках сырья, из которого образовавшиеся легкие фракции уже перешли в паровую фазу, т. е. в котором процесс кипения уже закончился. Что касается осуществления процесса в автоклавах, то здесь система находится в состоянии динамического равновесия и кипения не происходит. Благодаря этому, процесс в автоклавах существенно отличается от непрерывного процесса, протекающего в условиях установившегося режима — в проточных реакторах. Основное отличие заключается в том, что автоклав загружается сырьем не более чем на 60%. Остальной объем заполняется реагирующим газом, например, водородом. По мере расходования водорода давление в автоклаве падает и его необходимо восстановить добавкой свежего водорода. Однако полного восстановления исходного положения достичь не удается. Газ будет разбавлен продуктами реакции метаном, окисью углерода и парами воды. После того как их концентрация достигнет 80%, процесс сильно замедлится или прекратится. В тех случаях, когда поглощение водорода не сопровождается падением давления, например при восстановлении органических кислот и фенолов, сопровождающемся выделением водяных паров, подача свежего водорода невозможна. Приходится рассчитывать лишь на его запас, содержащийся в газовом пространстве автоклава. Для этих целей применяются автоклавы, имеющие сырьевое пространство всего 10%. [c.125]

Эти исследования стимулируются наличием громадных ресурсов и дешевизной метана, а также тем, что при пиролизе с малой продолжительностью реакции образуются главным образом этилен и ацетилен— важнейшее сырье для нефтехимического синтеза. При большей продолжительности пиролиза метан полностью превращается в углерод и водород. Так как все эти реакции являются эндотермическими, то равновес- [c.311]

В практических условиях конверсии метана с водяным паром вследствие одновременного протекания приведенных выше реакций образуется газовая смесь, содержащая метан, водяной пар, окись и двуокись углерода и водород. Состав такой газовой смеси определяется состоянием равновесия конверсии СО по реакции (1.2). Изменение равновесного состава газовой смеси, получаемой в результате конверсии метана при атмосферном давлении, различных температурах и разных соотношениях водяного пара и метана, представлено в табл. 1-2. [c.24]

Несколько позже аналогичный термодинамический расчет и экспериментальное исследование равновесия системы, содержаш ей углерод и водород или метан при температурах 2000—6000° К, давлении 1 ат и отношении [c.113]

При высоких температурах и давлениях не было найдено сближения двух ветвей области расслаивания и замыкания области расслаивания. Отсутствие такого замыкания согласуется также с фактами кристаллизации при достаточно высоких давлениях и равновесия с твердыми фазами в бинарных системах двуокиси углерода с азотом, метаном, этиленом и водородом. [c.97]

Атом углерода обычно образует 4 очень сильные связи. Но они не препятствуют существованию дополнительных связей. Поэтому метан СН4, помещенный в атмосферу атомарного водорода, может образовывать на короткое время соединение СН5. Однако атомы водорода связываются с другими атомами водорода гораздо сильнее, чем с молекулами метана. Поэтому в этой системе при равновесии обнаруживаются в основном молекулы метана и водорода, а не СН5. Нужно только помнить, что незначительная концентрация атомов водорода остается и при равновесии и что они периодически сталкиваются с молекулами метана. Поэтому время от времени появляется возможность очень кратковременного существования соединения СН5. [c.108]

В этом случае углекислота и водяной пар водяного газа взаимодействуют с метаном и углеродом с образованием окиси углерода и водорода, так как при температуре выше 900° равновесие этих реакций почти целиком сдвинуто в сторону указанных компонентов. Поэтому все продукты реакции не находятся в истинном равновесии. Однако, ввиду относительно малой скорости реакций конверсии метана и газификации углерода по сравнению со скоростью реакции водяного газа, можно с полным правом считать, что компоненты реакции водяного газа в каждый данный момент времени находятся в равновесии. [c.358]

Изучалась адсорбция водорода, азота, окиси углерода, углекислого газа, метана, ацетилена, этана, пропилена, пропана и н-бутана древесным углем, полученным из кокосового ореха, при давлениях 0—15 ата и температурах 40—230°С [2]. На рис. 128 приведены изотермы адсорбции метана, этана и пропана таким углем, на рис. 129 — изотермы адсорбции этилена. Как видно из рисунков, метан и этан адсорбируются слабее этилена пропан до 120 С адсорбируется сильнее, чем этилен, при более высоких температурах— слабее. В работе [3] приводятся данные по адсорбционному равновесию для восьми низших углеводородов от метана до С4, на силикагеле и некоторых активированных углях при давлениях до 1 атм и температуре 25 °С. [c.143]

Метан МОЖНО заменять высшими углеводородами. При этом равновесие несколько сдвигается вправо, а отношение между количествами окиси углерода и водорода возрастает. Так, например, в случае пропана [c.35]

При повышенном давлении метан образует с водой кристаллический гидрат состава СНд-бНгО (стр. 336). При быстром нагревании в гомогенной газовой фазе метан не претерпевает изменения вплоть до температуры около 1000°. Выше этой температуры он разлагается на ацетилен и водород. Однако при более низкой температуре на стенках сосуда или трубки происходит его диссоциация на углерод и водород, приводящая к указанному выше равновесию. [c.473]

Для предсказания возможности или невозможности течения реакции в данных условиях имеют значение соображения термодинамического характера. Общее термодинамическое правило говорит, что изменение свободной энергии должно быть положительно. Во всяком случае, ниже 1000° С метан по своей стабильности является конечным результатом термических превращений в ряде алифатических углеводородов (наименьшая энергия образования на атом углерода), и правило качественно объясняет почти постоянное присутствие метана среди продуктов термического разложения алифатических углеводородов. Этим же правилом объясняется образование углерода и водорода как конечных продуктов пиролиза. Подобным образом наибольшая стабильность ацетилена при температуре электрической дуги логически следуёт из факта, что он является единственным из углеводородов, термодинамическая стабильность которого увеличивается с повышением температуры. Удовлетворительное объяснение начинающейся ниже 550—600° диссоциации этана (частное сообщение П. Пиза) заключается в том, что условия для равновесия неблагоприятны, и преобладает обратная реакция. В общем реакции, имеющие место при пиролизе, зависят в такой же степени от природы образующихся продуктов, как и от природы исходных веществ. В двух последних своих статьях Френсис вывел уравнения свободной энергии образования многих углеводородов и спиртов, как функции температуры. Из этого изучения он делает интересные заключения, относящиеся к известным реакциям пиролиза. Эти статьи заслуживают тщательного изучения. [c.32]

Равновесие системы метан—углерод—водород изучалось многими исследова- [c.235]

Для количественного определения компонентов смеси в газоанализаторе ХЛ-3 используется принцип изменения теплопроводности газов в измерительной камере при изменении концентрации газов. В газоанализаторах ГСТЛ-3 и ХТ-2 состав углеводородных смесей может быть определен посредством использования эффекта каталитического окисления отдельных компонентов на поверхности платинового элемента измерительной камеры. В обоих случаях, из-за нарушения теплового равновесия происходит разбаланс измерительного моста, у которого одно из плеч расположено в измерительной камере газоанализатора. Возникающий при этом ток разбаланса фиксируется на ленте электронного потенциометра ЭПП-09. В продуктах полного и неполного сгорания твердых, жидких и газообразных топлив содержится большое количество компонентов двуокись углерода, икнсь углерода, водород, кислород, азот, метан, предельные и непредельные углеводороды. [c.148]

В большинстве обзоров по равновесиям химических реакций и, в частности, по реакциям углеводородов [10] делаются ссылки на работу Майера и Альтмайера 9]. Однако, как мы увидим ниже, в этой работе, как и в большинстве других, равновесие в смеси водорода с метаном устанавливалось над не вполне определенной и неравновесной модификацией углерода. Опыты ставились в проточной системе над никелевым или кобальтовым катализатором, к равновесному состоянию подходили как со стороны синтеза, так и со стороны разложения. Результаты приведены в табл. 3. Как видно из табл. 3, равновесие не достигалось ни со стороны синтеза, ни со стороны распада. На фиг. 3 и 4 мы нанесли данные для логарифмов констант равновесия образования метана, полученные в различных работах и над различными образцами углерода или вызывающих его образования веществ. Выводы из этих рисунков мы сделаем в конце этого раздела, сейчас же только укажем, что данные Майера и Альтмайера, как явствует из фиг. 3, являются [c.321]

Равновесия, устанавхивающиеся между водородом и метаном над карбидами, значительно отличаются от таковых над неравновесным углеродом или над графитом. [c.326]

Величина Кр является функцией температуры н во многих случаях ее можпо рассматривать как действительную константу равновесия. Холлидей п Экселл полагают, что метан разлагается на углерод и водород через ацетилен. Именно стадия разложения ацетилена и замедляется водородом, небольшое количество по подворггаегося разло кению ацетилена в равновесных условиях способно сохранить высокую концентрацию метана [c.63]

Петерс и Мейер [57] подвергали метан разложению до ацетилена, бензола, углерода и водорода над нагретыми вольфрамовыми спиралями в фарфоровых трубках. Реакция прекращалась до наступления равновесия, когда концентрация ацетилена становится достаточно высокой. Несмотря на то, что температурные данные этих авторов являются весьма приближенными, на основания их работ можно сделать некоторые выводы. Максимальная конверсия до ацетилена происходила при наивысшей температуре 3000° С и самом коротком времени контакта — 0,0001 сек. Уменыпение парциального давления метана приводило к увеличению конверсии до ацетилена и уменьшению выходов кокса и жидких продуктов. [c.64]

Водородный показатель конвертируемых углеводородов. В основе общепринятых методов расчета равновесного состава газа конверсии углеводородов лежит хорошо обоснованное положение о том, что углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле более единицы необратимо конвертируются в водород, метан, окись и двуокись углерода, между которыми устанавливается равновесие [3]. Исходные углеводороды (кроме метана) в установлении равновесия в системе при конверсии не участвуют. Единственно необходимой для расчета количественной характеристикой состава сырья является отношение водорода к углероду, которое можно выразить в виде простейшей формулы углеводородного сырья . Например, парафиновый углеводород с числом углеродных атомов п в молекуле характеризуется формулой углево-дпродного сырья , которая получается из равенства [c.6]

Механизм превращения метана в ацетилен в электрическом разряде изучен еще совершенно недостаточно. Так как при 1500—2000° К, отвечающих обычным температурам дугового разряда в метане или в его смесях с водородом, термодинамическое равновесие соответствует полному разложению ацетилена на углерод и водород, то из возможности получения значительных выходов ацетилена при воздействии электрического разряда на метан заключают, что превращение метана в дуге осуществляется в две стадии. Первая из этих стадий отвечает реакции 2СН4 = СдНа -f ЗН2, а вторая — реакции С2Н2 = 2С -f Н2. Одним из доводов, свидетельствующих о наличии этих двух брутто-стадий реакции, может служить тот факт, что энергетический выход ацетилена (выход в граммах на киловатт-час) возрастает при увеличении скорости газа. Из сказанного следует, что параллельно с образованием ацетилена нз метана в зоне разряда происходит также и его разложение, которое играет [c.357]

Бышения температуры равиовесие сдвигается все более и более в сторону, благоприятствующую образованию окиси углерода, и реакция (1) приобретает все более преобладающее значение даже ib присутствии избытка водяного пара. Были найдено, что относительные количества получающихся окиси и двуокиси углерода при- различных температурах реакции и отношениях водяного пара к метану находятся в хорошем соответствии с тем, что1 вытекает из равновесия для водяного газа. Эти соображения ведут к тому предположению, что1 наилучшим методом использования реакции системы водяной пар—метай для производства водорода является процесс, протекающий в две стадии он состоит в первую очередь в каталитической реакции при высокой тем1пературе согласно уравнению (1 ) за ней следует дальнейшая обработка водяным паром при более низкой температуре и в присутствии катализатора, применяемого при реакции получения водяного газа. Это ведет в конце концов к газовой смеси, содержащей ОКОЛО 20% двуокиси углерода и 80%> водорода, лишь со следами метана и окиси углерода. [c.312]

Сгруппировав по принципу аналогии исследования, посвященные главным образом расчету гетерогенного равновесия в различных системах, получаем следующую картину. Были исследованы реакции восстановления углеродом окислов [6458—6479] и других веществ (6480—6490], окисью углерода— других окислов (6495—6498, 6547], водородом окислов 16499—6504, 6546] и других веществ (6491, 6505—6510], С и СОг [6528—6533], СО и Нг [6534—6539], метаном (6540—6542], металлами [6493, 6511—6527, 6543] и различными восстановителями (1634, 6544, 6545, 6548—6574]. Можно указать еще на многие работы, связанные с окисными системами. Простым окислам посвящены (6575—6589]. Публикации (6590—6631, 6633—6662] относятся к силикатным системам. В работах, начатых в 1950 г. О. П. Мчедло.вым-/Петрося1ном,выполнены расчеты реакций образования, разложения и гидратации различных гидросиликатов и гидроалюминатов, а также рас-стекловывания стекол. Была определена коррозионная стойкость различных минералов и соединений в зависимости от конц-ии ионов и парциального давления газов, входящих в состав окружающей среды. В [6663—6676] термодинамические расчеты связаны с решением геохимических задач. Смешанные окислы изучены в (6677—6697]. В [6698—6703], [6704— 6719] и [6720—6736] проанализировано соответственно взаимодействие окислов друг с другом, с сульфидами и с другими веществами. Работами [6737—6746] охвачены халькогениды, а [c.58]

Последние взаимодействуют между собой но так называемой реакции водяного газа (СО Ч- Н2О —> СО2 На), которая имеет большое значение во всех процессах неполного горения. Эта реакция при высоких температурах идет настолько быстро, что водород, окись углерода, водяной пар и углекислота в продуктах горения, покидающих реакционное пространство, находятся обычно в равновесии. Этому равновесию не мешает присутствие в продуктах горения не только инертного азота, но и продуктов, не находящихся в равиовесип. К таким продуктам можно отнести метан (в небольшом количестве всегда присутствующий в продуктах неполного горения), ацетилен, этилен и твердьш углерод в виде частичек сажи. [c.4]

Распределение продуктов в условиях равновесия выражалось через температуру, соотношение метан—этан и общее отношение атомов водорода к атомам углерода в продуктах реакции. Количественное совпадение с данными распределения было получено при температуре 200° для соотношения СН4 СаНв=11,5 и Н С=2,67. Однако эти значения соотношений СН СаНв и Н С, необходимые для приближения к кривой распределения, значительно превышают обычно наблюдаемые. Экспериментально получаемые величины соотношения СН СаНд обычно колеблются от 5 до 8 отношение Н С, равное 2,67, требует расходного отношения Нд СО=2,33, что превышает обычно наблюдаемое. [c.491]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология