|
|
|
Главная --> Справочник терминов Углеродных отложений Гидроформинг. В основе процесса гидроформинга лежат реакции дегидрирования и деметилирования. Процесс применялся еще до второй мировой войны для получения моторного топлива, добавок к авиационному бензину и производства толуола. Процесс дает продукт со средними октановыми числами и эффективен только для переработки высококипящих фракций углеводородов (Сэ и выше). Гидроформинг проводится в присутствии алюмомо-либденового катализатора при температуре 500—550°, давлении 10—20 am и высоком содержании водорода. В связи с отложением на катализаторе углеродистых соединений активность его быстро снижается. Это вызывает необходимость периодического ведения процесса с переключением аппаратов на реакцию и регенерацию. Продукты гидроформинга на ректификационных колоннах разделяются на газовую часть, состоящую из водорода, метана и небольшого количества этана и пропана, и жидкую часть, разделяемую в свою очередь на бензин и ароматические углеводороды. Гидроформинг. В основе процесса гидроформинга лежат реакции дегидрирования и деметилирования. Процесс применялся еще до второй мировой войны для получения моторного топлива, добавок к авиационному бензину и производства толуола. Процесс дает продукт со средними октановыми числами и эффективен только для переработки высококипящих фракций углеводородов (Сэ и выше). Гидроформинг проводится в присутствии алюмомо-либдеиового катализатора при температуре 500—550°, давлении 10—20 am и высоком содержании водорода. В связи с отложением на катализаторе углеродистых соединений активность его быстро снижается. Это вызывает необходимость периодического ведения процесса с переключением аппаратов на реакцию и регенерацию. Продукты гидроформинга на ректификационных колоннах разделяются на газовую часть, состоящую из водорода, метана и небольшого количества этана и пропана, и жидкую часть, разделяемую в свою очередь на бензин и ароматические углеводороды. Значение углеводородов заключается еще и в том, что, как уже указано, все остальные, более сложные по составу органические вещества являются производными этих простейших углеродистых соединений и могут быть выведены из углеводородов при замене атомов водорода в их молекулах на другие атомы или атомные группы. В свою очередь, все другие органические вещества путем химических реакций могут быть превращены в углеводороды. Таким образом, углеводороды служат остовом, основой всех прочих органических веществ. Учебник «Введение к полному изучению органической химии» открывается главой «Общие понятия», в которой автор прежде всего подводит читателя к определению предмета органической химии. А. М. Бутлеров показывает при этом несостоятельность виталистических представлений, обосновывавших выделение органической химии особым происхождением органических веществ. Он отмечает далее, что отличительным признаком органических веществ не может служить и их легкая изменяемость: органическое вещество нафталин устойчиво при температуре красного каления, а неорганическая перекись водорода или бертолетова соль разлагаются при небольшом повышении температуры. Между органическими и неорганическими веществами нельзя провести и резкой грани в составе: хотя чаще всего в органических соединениях встречаются углерод, водород, кислород, азот, но в них можно встретить также галогены, серу, фосфор, мышьяк, ртуть, олово, свинец. «Такие факты заставляют предполагать, — пишет А. М. Бутлеров, — что все элементы способны находиться в составе органических веществ». В этих его словах содержится предвидение грядущего бурного развития химии элементоорганических соединений. Рассмотрев и отбросив критерии происхождения, свойств и состава, А. М. Бутлеров логически подводит читателя к выводу, что органическая химия — это химия углеродистых соединений. «Введение...» заканчивается главой «Очерк химического значения элементарных паев в частицах углеродистых соединений». Эта глава представляет собой оригинальный раздел, в других учебниках не встречающийся, как бы разрез органической химии в новом, совершенно особом направлении. Здесь А. М. Бутлеров на конкретном материале органической химии показывает, как проявляется на практике взаимное влияние атомов, последовательно рассматривая роль, которую играют в молекулах органических веществ разные элементы. А. М. Бутлеров определил органическую химию как химию углеродистых соединений. Существуют, однако, некоторые простейшие соединения углерода (например, СО2, соли угольной кислоты — поташ, сода, минералы — мрамор, известняк и др.), которые по своим свойствам очень близки к типичным неорганическим веществам и поэтому изучаются неорганической химией. Таким образом, наличие атомов углерода в соединениях характерно выделяет их из ряда соединений, не содержащих углерод. «Совокупность исчисленных свойств и признаков органических соединений дает некоторую возможность отличить их от неорганических» (Менделеев). Бутлеров полагал, что для определения принадлежности вещества к органическим достаточно наличия в нем углерода: «Все тела, содержащие углерод, должны тогда войти в область органической химии, или, правильней, эта последняя должна получить название химии углеродистых соединений. Без сомнения, описание этих соединений должно было бы найти свое место в химической системе вообще, но обилие предлежащего материала, своеобразность химического характера и самая важность этих веществ дает повод к образованию в науке особого отдела из описания углеродистых соединений». Менделеев, определяя предмет органической химии, вводит некоторое ограничение: «Органическая химия есть отдел химии, занимающийся изучением свойств и изменений (реакций) непостоянных углеродистых соединений». * Николай Дмитриевич Зелинский (1861 —1953) родился 6 февраля 1861 г. в т. Тирасполе. В 1884 г. он окончил естественное отделение Новороссийского университета в Одессе. В 1888 г. начал преподавательскую деятельность в качестве приват-доцента в Новороссийском университете. В 1889 г. он защитил магистерскую диссертацию «К вопросу об изомерии в тиофеновом ряду», а в 1891 г.—докторскую диссертацию «Исследование явлений стереоизомерии в рядах предельных углеродистых соединений». углеродистых соединений ("кокса") на поверхности адсорбен- Целесообразно различать два рода реакций, связанных с расщеплением углеродистых соединений при действии окислителей; К парному из них относятся те реакции расщепления, которые про-юдят планомерно и ход которых может быть разбит на ряд проме-куточных стадий; ко второй же группе можно отнести реакции, При которых используются возможности, связанные с особенностями строения молекулы данного вещества, благодаря которым-эно может быть превращено в определенные продукты расщепления. Обе указанные группы реакций имеют значение как для определения строении различных соединений, так и для препаративных целей. Во многих случаях перед проведением самого расщепления молекуле данного вещества проводят ряд изменений, которые чаще всего заключаются во введении кислородсодержащих групп или двойных связей. Получение водорода или низкомолекулярных олефинов в термокаталитических процессах деструкции исходного углеводородного сырья в определенных условиях сопровождается образованием па поверхности катализатора углеродных отложений, имеющих волокнистое строение. §1.4. Теоретические представления об образовании углеродных отложений на катализаторах Из обзора существующих производств водорода и каталитического пиролиза нефти И нефтепродуктов видно, что применение катализаторов в этих процессах в определенных условиях сопровождается образованием углеродных отложений на них. Это приводит к изменению активности и селективности катализаторов. Для снижения закоксовывания катализаторов применяются: подача водяного пара, повышение давления, добавка различных серо- и кислородсодержащих соединений, выжиг кокса с поверхности катализатора и т.п. Эти методы часто отрицательно сказываются на выходе и качестве целевых продуктов. 1.4.1. Состав и морфология углеродных отложений Состав углеродных отложений зависит от их структуры. В состав отложений углеродного вещества кроме углерода входит водород и другие элементы, количество которых различно в зависимости от природы исходного сырья, катализатора и режима процесса [58, 71]. В низкотемпературных углеродных отложениях содержание водорода обычно больше, чем в высокотемпературных. В состав практически всех отложений углеродного вещества, образующихся на катализаторах, входят частицы катализатора или его отдельные атомы и молекулы. Причем в некоторых случаях содержание компонентов катализатора составляет значительную долю веса углеродного вещества. В углеродных волокнах содержание катализатора составляет от 1 до 25% [58, 71, 118, 119]. Первоначальное мнение об углеродных отложениях, о механизме их образования при пиролизе органических пеществ высказал Бертло 158). Ом рассматривал углеродные отложения как свободным аморфный углерод. образующийся из атомов углерода при полном распаде органического вещества па элементы. После обнаружения в составе углеродных отложений до 30-40 % атомарного водорода [159] ученые приняли консекутнвный механизм образования углерода (кокса). Для термических процессов он является общепринятым. Консекутивный механизм образования углеродных отложений в виде поликристаллических графитов, саж и угольных пленок практически доказан большинством последних исследований [162, 163, 179, 180] Вопросу о влиянии природы катализатора на процесс углеродообразовання посвящены работы [41, 44, 139], в которых показано, ч го на скорость образования углеродных отложений, в основном, влияет химический состав катализатора. В работах [112, 129] установлено, что элементы главных подгрупп первой и второй Групп периодической системы элементов Д.И.Менделеева снижают углеродообразованМе вследствие нейтрализации кислых центров катализатора. Добавление щелочных металлов сильнее снижает углеродообразование, чем внесение в состав катализатора шелочно-земельных металлов. Добавление тяжелых металлов (никель, медь, кобальт) приводит к резкому (в 3-4 раза) увеличению образования углеродных отложений. Внесение в состав катализатора ванадия, молибдена, хрома, свинца по-разному изменяет углеродообразование. При их содержании в катализаторе в Количестве 0,5-0,7% выход углеродного вещества в 1,3-1.5 раза больше но сравнению с исходным катализатором. При меньшем содержании имеет место снижение выхода углеродного вещества по сравнению с исходным катализатором. Так, при концентрации ванадия 0,02-0,03% выход углеродного вещества уменьшается в 1,25 раза. В работах [58, 71], к сожалению, почти не рассматривался вопрос о влиянии температуры процесса на образование различных форм углеродных отложений, а только кратко сообщалось о структуре и форме полученных углеродных отложений. Не приводятся также сведения по наличию оптимальных температурных пределов с точки зрения максимального выхода водорода или низкомолекулярных олефипов Таким образом, процесс образования отложений волокнистого углерода на катализаторах из газообразного углеводородного сырья изучен недостаточно и поэтому нет единого мнения о влиянии технологических параметров на протекание данного процесса и особенно на образование той или иной формы углеродных отложений Существуют также противоречивые выводы в вопросе о механизме и кинетике образования углеродных отложений на поверхности катализаторов. Кроме того, мало изучен вопрос о возможности применения волокнистого углерода, водородсодержащего газа и олефинов ряда С2 - C-t  Ультразвуковой деструкции Улучшаются технологические Улучшение механических Уменьшается количество Уменьшается плотность Уменьшается содержание Уменьшается уменьшение Уменьшает концентрацию Уменьшает растворимость |
- |
Навигация