Сажа газовая механизм образования

Частицы сажи в зависимости от аэродинамики потоков в топке могут находиться в факеле или вне его. Частицы сажи, выпавшие из факела и попавшие в зону температур ниже 800° С, не сгорают и выносятся за пределы топочной камеры, а находящиеся в факеле, продолжают гореть до тех пор, пока температура продуктов горения под действием экранных поверхностей нагрева не упадет. При этом время пребывания частиц в факеле может оказаться недостаточным для их полного выгорания и тогда они будут выноситься за пределы топочной камеры. Из рассмотренного механизма образования сажи очевидно, что полный газовый анализ не может обнаружить ее в продуктах сгорания. [c.98]

Единой теории и общепринятых представлений о химическом механизме и физико-химических основах процесса образования углерода нз газовой фазы нет. Обзор существующих точек зрения содержится в книгах [6—9]. Однако каков бы ни был химический механизм процесса, он должен подчиняться физико-химическим закономерностям образования новой фазы. В частности, возникновение углерода в виде сажи должно подчиняться закономерностям образования новой дисперсной фазы, т. е. определяться двумя одновременно протекающими процессами образованием зародышей и их ростом. Причем лимитирующим должен быть процесс образования зародышей [10—12]. Таким образом, возникновение сажи аналогично образованию твердой дисперсной фазы при конденсации. В этом смысле механизмы образования сажи и снега аналогичны. Однако лежащая в основе образования сажи химическая реакция разложения углеводорода приводит к глубокому качественному различию процессов образования сажи и новой фазы при конденсации, протекающей в отсутствие химической реакции. Это различие определяется прежде всего механизмом образования зародыша. При конденсации зародышем являются возникающие в результате флуктуаций частицы, состоящие из нескольких молекул. Подобная частица не может быть зародышем сажевой частицы, так как она не может дать начало химической реакции, сопровождающейся выделением углерода. Такой частицей может быть только осколок молекулы, т. е. радикал. Причем этот радикал должен быть способен вступить в реакцию с исходной молекулой углеводорода с образованием нового, более тяжелого и богатого углеродом радикала. Это различие объясняется следующими причинами. При конденсации размеры зародыша определяются пересыщением системы. Если размеры частицы меньше критических, то равновесное давление пара над ней больше, чем давление в газовой фазе, и ее рост за счет конденсации невозможен. Такая частица термодинамически неустойчива и не только не может расти, но неизбежно должна распасться. [c.9]

Термоконтактное расщепление. При расщеплении углеводородов может выделяться углерод в зависимости от условий процесса в виде сажи, пироуглерода и углеродных нитей (волокон). Сажа образуется при ведении процесса в газовой фазе (механизм ее образования и свойства коротко рассмотрены в гл. У). При термическом расщеплении получается сажа низкого качества. Для выделения из газа дисперсной сажи требуется громоздкое оборудование, поэтому процесс получения Н2 с одновременным получением сажи, предложенный еще в 30-ые годы, в промышленности не реализован. [c.176]

Гетерогенная реакция разложения метана идет на всех поверхностях. Так, в работе [301 показано, что при низких давлениях метана (< 20 мм рт. ст.) скорости роста пироуглерода на саже и на кварцевом волокне не различаются. Нами не было отмечено существенного различия в скоростях роста пироуглерода (не алмаза ) на алмазных порошках и саже. При развитой поверхности затравочных кристаллов (например, частиц сажи) основная часть углерода осаждается на ней. В наших экспериментах [271 общая поверхность навески сажи превышала поверхность реактора в несколько десятков раз. В то же время в объеме протекает гомогенная реакция разложения метана, например, по механизму, предложенному в работе [ЗП, с образованием промежуточных соединений и радикалов. Они также присутствуют на поверхности сажи [32], которая для них является стоком. Если эта поверхность мала, то происходит накопление промежуточных продуктов в газовой фазе выше некоторой критической концентрации, и тогда развивается быстрая реакция в объеме. [c.40]

Изложенный механизм науглероживания имеет, повидимому, место и при получении карбида вольфрама из смеси вольфрамового порошка с сажей или графитом. При этом процесс осуществляется в основном через газовую фазу, содержащую углерод [20, 265], что (учитывая высокое значение энергии активации диффузии углерода в ) является самым важным условием сравнительно быстрого образования карбида вольфрама. В зависимости от типа печи и среды реакпий 2 У- -С гС и протекают в разных направлениях [c.79]

Есин и Гельд [4] для объяснения непрекращающегося каталитического воздействия кристаллов на распад окиси углерода после обильного отложения сажи выдвинули схему механизма, согласно которой адсорбцию и расщепление молекул СО ведут в этих условиях микрокристаллические образования сажи. Отщепляющийся кислород мигрирует через решетку графита на обнаженные участки железной поверхности, откуда снимается молекулами СО, атакующими эти участки из газовой фазы. [c.152]

Незначительное влияние катализатора на скорость процесса в области температур 600-800 С подтверждается совпадением значений кинетических характеристик, полученных для процесса образования углеродных отложений на поверхности никелевого катализатора в данной области температур, с литературными даннымидля процесса замедленного коксования остатков. Однако структуры этих углеродных веществ существенно отличаются. Если учесть, что в наших опытах образование волокнистого углеродного вещества идет из газовой фазы, а при замедленном коксовании - из жидкой, то ясна причина этих различий. Поэтому можно предположить, что механизм образования углеродных отложений на поверхности гетерогенных катализаторов при температурах 600-800 С будет аналогичен механизму термического образования сажи. Это предположение согласуется с литературными данными по структуре этих веществ, порядку, скорости реакции и энергии активации. [c.84]

Механизм 2. Наиболее важными промажуточными соединениями, участвующими в образовании кокса по механизму 2, являются ароматические углеводороды, часть которых может образовываться путем три-меризации ацетилена. Реакции конденсации и дегидрирования в газовой фазе, начиная с простых ароматических углеводородов, протекают в последовательности, приводящей к образованию капель оыолы и частиц сажи [c.26]

Нагревание капелек топлива, их испарение, смешение пара с воздухом и самоускоряющиеся химические реакции, имеющие место в фазе /, происходят одновременно. Для типов топлив, применяемых в двигателе Дизеля, протекание химических реакций ссответствует описанному в гл. IV. Фотографии Рот-рока и Уолдрона (34] показывают, что всспламенекие начинается в небольших зонах вблизи границ отдельных струй впрыскиваемого топлива. Зарождение цепной реакции, вероятно, имеет место в газовой фазе. Вероятным механизмом процесса является образование радикалов благодаря крекингу, так как температура сжатого воздуха довольно высока (от 600° до 800°С). Как показано в гл. IV, непосредственное взаимодействие углеводорода и кислорода в газовой фазе является в лучшем случае медленным процессом. Возможно также, что образование перекисей происходит на поверхности раздела жидкость — воздух, обеспечивая, таким образом, образование носителей цепи. Как только скорость реакции в какой-нибудь точке достигает взрывного предела, происходит быстрое распространение пламени сквозь граничные слои, окружающие отдельные струи впрыскиваемого топлива, и по участкам камеры сгорания, уже наполненным взрывной смесью. За этим следует быстрый рост давления (фаза 2). Слишком быстрый рост давления может вызвать появление ясно слышимого стука, что нежелательно. Очевидно, что чем больше период задержки, тем больше накапливается взрывной смеси и тем сильнее будет детонация. Опыт показывает, чю для более легких топлив задержка воспламенения зависит в основном от химических, а не от физических свойств топлива, в то время как для более тяжелых топлив, как, например, для нефтяных остатков, большую роль играют физические свойства — вязкость и быстрота испарения. Поэтому для этих последних задержка воспламенения заметно зависит от степени распыла при впрыске. В фазе 3, где температура очень высока, испарение и сгорание происходят очень быстро, так что основным фактором является скорость впрыска. Однако здесь возникает еще проблема местного накопления паров топлива, в результате которого происходит очень нежелательное образование сажи. Эта сажа участвует в четвертой фазе догорания" вместе с поздно испаряюп имся топливом, попавшим на стенки при впрыске. В конце этой фазы в камере сгорания остаются продукты неполного сгорания от легкой пушистой сажи, выделившейся из газовой фазы, до смолистых и угольных остатков, полученных (очевидно, из топлива, разбрызганного по стенкам) процессом, часто включающим пиро- [c.407]

Очистка подложек нагреванием. Эффективным методом очистки неглазурованной керамики является отжиг при высокой температуре (1000°С), Стекла и глазурованная керамика также могут нагреваться, но до меньших температур. Если позволяет их геометрия, они могут быть также отожжены в газовоздушном пламени. В этом случае происходит удаление поверхностных загрязнений, если пламя сообщает достаточную анергию для десорбции поверхностных молекул. Загрязнения из органических материалов окисляются и удаляются в виде летучих составляющих. Поскольку пламя содержит ионизованные частицы, которые на поверхности рекомбинируют, то выделяющаяся энергия способствует удалению адсорбированных молекул. Подобный механизм действует и при очистке тлеющим разрядом [58]. Важно, однако, подобрать соответствующую газовую смесь и предупредить таким образом неполное сгорание, которое может привести к осаждению сажи на поверхиость подложки. Бели температура слишком высока, то это может вызвать коробление или расплавление подложки. Неоднородный нагрев также вреден, так как может вызывать напряжения и последующее растрескивание подложки. Нильсен на стеклянных образцах с пленками из пермаллоя исследовал чистоту поверхности, получаемую различными обработками [107]. Мерой чистоты, получаемой перед осаждением пленки, служил метод царапин. Усилие, прикладываемое к титановому зонду и требующееся для получения царапины на поверхности, служило качественным индикатором чистоты. Было найдено, что наиболее чистые поверхности имели стекла, расплавленные в платиновом тигле в вакууме. Нагрев в высоком вакууме может применяться также при очистке поверхности кремния. Механизм удаления включает образование летучей моноокиси кремния согласно S1O2 + 51 = 2SiO, Для получения атомарно-чистых кремниевых поверхностей требуется по меньшей мере температура 1280° С [108]. [c.540]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология