Реакция Бергиуса

Еще более важным источником органических продуктов является каменный уголь, хотя в век двигателей внутреннего сгорания мы обычно забываем о нем. Русский химик Владимир Николаевич Ипатьев (1867—1952) на рубеже веков начал исследовать сложные углеводороды, содержащиеся в нефти и каменноугольном дегте, и, в частности, изучать их реакции, идущие прн высоких температурах. Немецкий химик Фридрих Карл Рудольф Бергиус (1884—1949), используя данные Ипатьева, разработал в 1912 г. практические способы обработки каменного угля и нефти водородом с целью получения бензина. [c.136]

Схема предложена Бергиусом на основании опытных данных. Углеподобные продукты были получены из целлюлозы, а также из дров, травы, сахара и торфа. Опыты проводили в автоклаве при 340 °С под давлением 49 МПа в водной среде. Эти продукты черного цвета, имели блеск, раковистый излом, а некоторые из них даже и способность спекаться. Элементным анализом подобного вещества было установлено, что оно содержит 84% углерода, 5% водорода и 11% кислорода. Бергиус высказал предположение, что реакция идет по следующему уравнению [c.33]

Вращающиеся на подшипниках автоклавы емкостью до 10 л. В тех случаях, когда необходимо внутреннее размешивание, пользуются автоклавами с мешалками, помещенными на сальниках внутри аппарата. Для проведения газовых реакций широко используют циркуляционные аппараты различных конструкций, в которых при помощи специальных циркуляционных насосов заставляют газ многократно проходить через зону с катализатором, а также применяют вращающийся автоклав Бергиуса, автоклавы с мешалками, качающиеся автоклавы и др. [c.348]

Широкое исследование углей методом гидрогенизации было начато после работ Бергиуса, который получил из угля, обработанного водородом под давлением 10 МПа и при 450°С, жидкие и твердые растворимые, а также газообразные продукты в количестве 85 % . Позже при гидрогенизации стали применять катализаторы и различные растворители, благодаря чему понижалась температура процесса и тормозились реакции термического разложения углей. [c.234]

Осенью 1910 г. в Высшей технической школе в Ганновере (Германия) появился новый преподаватель Фридрих Бергиус. Он быстро завоевал себе авторитет не только у студентов, но и у своих коллег. Уже с первого семестра он начал читать лекции по трем дисциплинам теории газовых реакций, теории равновесия и металлургическим процессам. [c.6]

Прежде чем приступить к разработке технического способа гидрогенизации угля, Ф. Бергиус решил изучить его химическое строение и превращения. В то время химическая природа каменных, точно так же как и бурых, углей была изучена очень слабо. На основании тех или иных реакций углей с различными химическими соединениями, которые время от времени проводились некоторыми химиками, предлагались те или иные формулы строения углей. Однако они так и не получили тогда общего признания. [c.12]

Если уголь отщепляет водород, то, вероятно, он будет и присоединять его, а следовательно, при таких реакциях должны образовываться различные углеводороды — сделал вывод Ф. Бергиус. [c.13]

Крайне интересное видоизменение последнего метода получения водорода заключается в том, что осуществляют реакцию железа с жидкой водой, работая под давлением (процесс Бергиуса). В присутствии некоторых катализаторов, при 300—340°, реакция протекает с большой скоростью, давая водород высокой степени чистоты (до 99,95% Hg). Так как реакция эта сильно экзотермическая, то подогрев требуется только в начале процесса в дальнейшем же температура поддерживается теплотой реакции. Необходимое давление также создается за счет самого процесса. Регенерация образующейся закись-окиси железа осуществляется нагреванием ее с углем при 1000°. [c.517]

Реакции такого типа, проводимые в иных условиях, получили практическое значение в процессе гидрирования угля (Бергиус, 1920 г.). Для этого суспензию каменного угля в тяжелых нефтяных маслах нагревают с водородом под давлением порядка 300 ат в присутствии железных и марганцевых катализаторов при температуре около 400° С. Получается смесь углеводородов — синтетический бензин. [c.45]

Процесс Бергиуса основан на наблюдении, что как металлическое железо, так и тонко измельченный уголь реагируют с жидкой водою при температурах около 300° С, причем, кроме водорода, получается в перво.м случае окись железа, во втором — углекислота. Водород, полученный при реакции [c.177]

Изучать механизм и закономерности катализа на примере заведомо сложных процессов, таких, например, как гидрогенизация каменного угля (способ Бергиуса), вряд ли имеет смысл. В исследовательских работах химики обращаются к внешне более простым химическим реакциям и считают их модельными. К таким реакциям относятся, в частности, следующие. [c.43]

В результате непосредственного взаимодействия углерода с водородом можно получить и более тяжелые углеводороды, чем метан. Эта реакция лежит в основе способа Бергиуса получения синтетического бензина. В качестве исходного сырья используют не чистый углерод, как в приведенной выше реакции, а угли, содержащие значительное количество водорода, образовавшиеся из низших растений состав этих углей ближе к составу органического соединения с очень большими молекулами, чем к составу чистого кристаллического углерода. В этих молекулах большое число атомов углерода связано друг с другом, однако часть их валентностей связана с водородом (и кислородом), что облегчает гидрирование. [c.231]

Мы уже видели, что явления конденсации почти всегда сопровождаются частичной дегидрогенизацией. Поэтому весь прощесс крэкинга протекает в атмосфере водорода или какого-нибудь другого газа, но с б6ль[шим содержанием водорода. Можно думать, что давление будет способствовать реакции гидрирования присутствующих непредельных соединений. Процесс гидрогенизации Бергиуса является наиболее ярким примером, который можно привести для иллюстрации этой гипотезы. [c.269]

При Д. И. Менделееве вопрос получения углеводородов путем каталитического синтеза не был разработан в-достаточной степёди. С особой показательностью он выступает в вышеупомянутых опытах Сабатье, где роль катализаторов играет никель. В носдед-нее время исследования Бергиуса показали, что гидрогенизация непредельных соединений может происходить и без наличия катализаторов, но при высоком давлении и температуре в 200— 300° С. Опыты В.. Н. Ипатьева также показали, что в случае высокого давления и- присутствия окислов металлов возможны реакции полимеризации ацетилена и его ближайших гомологов и образование ароматических углеводородов, которые при последу-юш,ей. гидрогенизации дают нафтены. Другимп исследователями произведен ряд опытов по полимеризации и гидрогенизации разного рода ненасыщенных углеводородов, в результате которых получались углеводороды аро. штического и нафтенового рядов. Одним словом, при действии воды на карбиды и в результате последующих реакций полимеризации и гидрогенизации, при наличии катализатора, пли высокого давления и температуры могла возникнуть сложная смесь углеводородов, являющихся главнейшей составной частью современных нефтей. Допуская же существование в земных недрах не только карбидных, но и карбонильных соединений железа, никеля и других тяжелых металлов, а также нитридов металлов, п принимая во внимание наличие в земной коре сульфидов, можно вполне объяснить присутствие в нефти азотистых, сернистых соединений, водорода и окиси углерода, т. е. всех второстепенных компонентов современных нефтей и все разнообразие пх. [c.304]

I. Деструктивная гидрогенизация. На основании фундаментальных исследований Бергиуса в лабораториях химического концерна Фарбениндустри (Оппау) были разработаны методы так называемой деструктивной гидрогенизации угля. Для этого оказалось необходимым не только изучить основные химические и каталитические реакции, но и создать совершенно новую технику высоких давлений. Однако эти работы были значительно облегчены благодаря большому опыту, приобретенному в результате развития промышленности синтеза аммиака и метанола. Уже в 1924 г. удалось получить с количественным выходом бензин из смолы полукоксования бурого угля путем ее гидрирования в присутствии молибденовых катализаторов при 450° и 200 ат. Этот способ в 1927 г. был осущест1 лен в крупном масштабе на заводах Лейна. [c.95]

В 1916 г. Бергиус построил первый экспе )иментальный завод вблизи Маннгейма однако до 1921 г. успехи были сравнительно незначительными. На этой установке угольную пасту гидрировали в горизонтальиы.х реакторах, в которых для предотвращения коррозии стальных стенок водородом при высоких давлениях и подвода необходимого тепла между внешней стенкой реактора и внутренней камерой циркулировал нагретый азот, сжатый до давления реакции. Полученные на этой установке продукты содержали бензин, дизельное и котельное топливо. Свойства этих продуктов были сходны со свойствами смолы, образовавшейся при полукоксовании того же угля. Пределы кипения свойства масла мo жнo было менять только в очень узких пределах, а полученные топлива по своим свойствам уступали продуктам переработки нефти. Присутствие в маслах, полученных гидрогенизацией угля, фенолов и азотистых оснований, являвшееся недостатком при применении их в качестве топлива. [c.255]

До 1924 г. уголь, в особенности бурый, гидрировали без пластифицирующего масла. Чтобы получить ири строго определенной температуре и времени реакции сопоставимые для различных углей и катализаторов данные, применяли так называемый опрокидывающийся конвертор . Образец угля, заключенный в контейнер из металлической сетки, помещали в холодный конец конвертора. Другой конец конвертора нагревали до температуры реакции ири пропускании потока водорода. После установления нужной температуры в нагретой части конвертора его переворачивали и уголь попадал в горячую зону. Сжижаемые продукты реакции выносились из зоны реакции потоком водорода и конденсировались в ловушке. Через определенный промежуток времени реакции конвертор вновь переворачивали и остаток непрореагировавшего угля высыпался в холодную его часть. Таким способом были выделены чистые продукты гидроге-[щзации угля, не загрязненные пластифицирующим маслом, и были определены как пригодность различных углей, так и активность различных катализаторов. Однако на основе этого способа не удалось разработать промышленного непрерывного процесса. Промышленный способ жидкофазиой гидрогенизации угля основан иа применении угольной пасты, предложенной Бергиусом. [c.257]

Гетерогенным называют катализ на поверхности твердых тел, находящихся в контакте с реагирующими веществами в газовой фазе или в растворах. Основные теоретические положения, необходимые для понимания сущности гетерогенного катализа, уже изложены в гл. 14 в связи с обсуждением роли адсорбции в гетерогенных реакциях. При проведении реакции на поверхности твердых тел последняя играет вполне определенную роль благодаря адсорбции на поверхности понижается энергия активации катализируемой реакции. До настоящего времени еще не существует удовлетворительной количественной теории катализа. В любой каталитической реакции важнейшее значение имеет структура поверхности. Катализ протекает не на всей поверхности твердого тела, а главным образом на активных центрах (дислокациях, ребрах кристаллов и других дефектах кристаллов). Кроме того, известно, что каталитическая активность зависит от кристаллографической плоскости, — кристаллы, ориентированные в некоторых определенных направлениях, обладают максимальной активностью. Большое значение в гетерогенном катализе имеют смешанные катализаторы. Примером могут служить почти все известные газовые реакции, используемые в химических технологических процессах (синтез аммиака, синтез 50з, гидрирование угля по Бергиусу или Фишеру— Тропшу, окисление аммиака по Оствальду и многие другие). [c.196]

Ранее, в 1914 г., гидролиз хлорбензола разведенными щелочами при высокой температуре (до 300°) и соответственно высоком давлении изучался К. Мейером и Бергиусом, констатиро-вавш1МИ, что реакция протекает при этих условиях гладко, особенно при добавке полухлористой меди. Получается чистый фенол, главной примесью его, убывающей при повыщении температуры реакции, является днфеннловый эфир СвН ОСвНз ). [c.212]

Основной целью большинства работ по нитрованию лигнинов было изыскание рациональных способов делигнификации растительных материалов Значительно меньше исследований посвяш ено нитрованию изолированных лигнинов Часть этих исследований проведена с целью изучения строения лигнина, другая, кроме того, направлена на нахождение путей практического использования многотоннажных отходов отраслей промышленности, перерабатывающих древесину целлюлозно-бумажной, гидролизной Большая систематическая работа по нитрованию сосновой древесины, изолированных лигнинов (солянокислотного и медноаммиачного), а также технических лигнинов Шоллера и Бергиуса кислотными смесями с различным содержанием воды была выполнена Лизером и Шааком [82] Нитрование проходило легко, и равновесие наступало в течение 30 мин, однако авторы продолжали реакцию в течение 2 час Ими были получены высоконитро-ванные образцы древесины с содержанием азота 12,7% [c.32]

Начиная со 2-й пол. 20 в. бурно развиваются кинетич. методы исследования, происходит становление теории цепных реакций (Н. Н. Семенов), основ теории кислотно-основного (Бренстед — Лоури) и гетерог. катализа, на базе к-рых разрабатываются пром. методы дегидрирования углеводородов, в т. ч. нефтяных, с получением олефинов, бензола и его гомологов, алкилирования парафивов олефинами и др. Большое значение приобрели синтез Фишера — Тропша (восстановление окиси углерода водородом) с получением метанола и тедельных углеводородов, р-ция Дильса — Альдера, карбодиимидный синтез пептидов, методы определения последовательности аминокислот в белках. В связи с возникшей проблемой дефицита жидкого топлива огромное значение приобрела р-ция Бергиуса (гидрирование угля в жидкие углеводороды, 1912—13). [c.413]

Превращение угля в жидкие углеводороды,впервые удалось осуществить Вертело при действии иодистого водорода под давлением на уголь. Позднее Бергиус (1911) нашел, что водород непосредственно соединяется с углем при высоком давлении и температуре ЕьпПе 400°. Этот процесс можно представить себе следуюпщм образом ненасыщенные углеводороды, из которых состоит уголь, при нагревании расщепляются и гидрируются водородом. Применение способа Вергиуса в производственных масштабах осложнено тем, что вследствие неполного гидрирования и отсутствия возможности управления реакцией образуются смолистые и асфальтоподобные продукты- В 1925 г. сотрудники I. G. Farbenindustrie нашли, что, применяя подходящие катализаторы, можно ускорять гидрирование (протекающее в иных условиях лишь очень медленно) и благодаря этому так управлять процессом, что он будет протекать в желательном направлении (например, в сторону образования легколетучих углеводородов). [c.469]

Процесс Бергиуса. — Производство жидкого топлива путем деструктивной дегидрогенизации угля было разработано в Германии Бергиусом в период первой мировой войны и одно время находило широкое применение. По-видимому, уголь представляет собой сложное переплетение углеродных колец, которые при этом процессе расщепляются на фрагменты, гидрирующиеся до алифатических и циклических углеводородов. По такому способу из 1,5—2 т угля получается 1 т бензина. В ранних вариантах процесса порошкообразный уголь смешивали с тяжелыми погонами дегтя и добавляли 5% окиси железа (первоначально это делали для связывания имеющейся в угле серы, но в действительности оказалось, что она служит и катализатором). Пастообразную массу нагревали в присутствии водорода до 450—490 °С и давлении 200 ат. Путем введения более активных катализаторов (олово, свинец и др.) реакцию можно проводить в жидкой, а под конец в паровой фазе. Полученный продукт разделяют перегонкой на бензин (до 200 °С), газойль (200—300 °С) и остаток, который прибавляют к свежей порции угля и снова подвергают гидрогенизации. Типичная бензиновая фракция содержит 74% парафинов, 22% ароматических углеводородов, 4% олефинов. Как сообщалось, октановое число таких бензинов 75—80. [c.306]

Уже много лет было известно, что образование из угля веществ низкого молекулярного веса под действием восстанавливающих агентов надо рассматривать как комбинацию термического крекинга и гидрогенизации. Клинг [60] рассматривал процесс Бергиуса, как процесс диссоциации, подобный реакции 2Ш Пз 4- 2. отличающийся тем, что продукты диссоциации углеводородов нестабильны и реакция необратима. Бергиус [61] рассматривал ожижение угля как результат одновременного протекания процессов гидрогенизации и деструктивной перегонки. Хлавика [62] различает две фазы реакции начальная фаза характеризуется большим поглощением водорода, небольшим выделением газов и образованием асфальтовых веществ, во второй фазе поглощение водорода невелико, образование газов большое и продукты реакции представляют собой низкомолекулярпое масло. Начальная фаза может рассматриваться, как комбинация деполимеризации с последующей гидрогенизацией вторая фаза включает крекинг частично гидрогенизацию осколков. [c.295]

В 1938 г. появилась посмертная монография Эрасмуса [16], в которой описаны работы этого автора в лаборатории Бергиуса И содержится важный раздел по гидролизу каменного угля. Был высказан взгляд, что блестящие каменные угли представляют собой трехмерный полимер, состоящий из относительно небольших ароматических и гндроароматических единиц, по десяти атомов углерода каждая, связанных одна с другой линейными и циклическими кислородно-эфирными связями, и что главная масса этих углей по своей структуре однородна. Были описаны гидролитические реакции, проведенные с водной щелочью при повышенных температурах, а также со спиртовыми растворами щелочей ири умеренных температурах была отмечена эффективность проведения реакций в растворах, содержащих небольшие количества щелочных алкоголятов. Типичная структура угля нредлон ена в следующем виде [c.373]

Лигнины Шоллера и Бергиуса очень мало активны в реакциях с формальдегидом. Их можно активировать [179] путем конденсации с фенолом под давлением при 200—220 °С или без давления при 170—180 °С в присутствии Н2304 в качестве катализатора. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология