Химик.ПРО — Разложение метана | Решение задач по химии бесплатно
При термическом разложении метана (CH4) количеством вещества 14 моль получен ацетилен (C2H2), объем которого при нормальных условиях составил 120,96 литра. Вычислите объемную долю (%) выхода ацетилена (C2H2).
Решение задачи
Запишем уравнение реакции разложения метана (CH4):
По уравнению реакции разложения метана найдем химическое количество ацетилена (C2H2) (теоретический выход), который выделяется в ходе реакции разложения метана:
из 14 моль разложения метана (CH4) образуется х моль C2H2
из 2 моль разложения метана (CH4) образуется 1 моль C2H2
Откуда:
По формуле, устанавливающей связь между химическим количеством вещества и объемом, вычислим объем ацетилена (C
Получаем:
V теор.( C2H2) = 7 моль ∙ 22,4 л/моль = 156,8 (л).
Напомню, что под выходом продукта реакции понимают отношение массы (объема, числа молей) практически полученного вещества к массе (объему, числу молей), теоретически рассчитанной по уравнению реакции.
Находим объемную долю выхода ацетилена (C2H2), который образуется в результате разложения метана (CH4), по формуле:
Получаем:
Ответ:
объемная доля выхода ацетилена 77,14%.
Похожие задачи по химии
himik.pro
Предельные углеводороды. Алканы: Учебно-практическое пособие, страница 19
Условия: нагревание около 10000С
б) реакции неполного разложения
Неполное разложение (крекинг) сводится к двум процессам – дегидрогенизации (отщеплению водорода) и расщеплению С-С связей (распад молекулы на более простые составляющие).
Крекинг – процесс достаточно сложный и многоступенчатый. При температуре 300 — 7000С. образуется очень большое количество различных продуктов – алканов с меньшим количеством атомов углерода в молекуле, алкенов, полиенов, ароматических соединений, цикланов, разветвлённых изомеров и многих других. Это объясняется тем, что механизм этих реакций – радикальный.
При кратковременном высокотемпературном воздействии на метан возможно прекращения его разложения на стадии этилена или ацетилена:
2СН4 — С2Н4+ 2Н2
2СН4 — С2Н2+ 2Н2
Условия: кратковременное нагревание около 15000С
При разложении гомологов метана углеродная цепь может оборваться в любом месте и образовываться набор любых продуктов.
СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3 СН3-СН3 + СН2=СН-СН2-СН3
Условия: нагревание около 5000С
Если крекинг проводится при температуре, но без катализатора – это термический крекинг. Введение в зону реакции катализаторов очень сильно изменяет ее ход. Это каталитический крекинг. Он позволяет значительно снизить температуру процесса. (300-4500 С.) и с достаточно неплохим выходом получать конкретные продукты.
[ Реакции изомеризации
При введении хлорида алюминия в качестве катализатора, при высоких температурах порядка 300-4500 С идут процессы изомеризации алканов:
СН3-СН2-СН2-СН3 (СН 3)2-СН- СН3
Бутан 2-метилпропан
Условия: нагревание около 300-4500 , катализатор хлорид алюминия.
[ Реакции сульфохлорирования.
Эти реакции проходит только при освещении (используют ультрафиолетовый спектр от кварцевых ламп) или в присутствии катализаторов (органических перекисей), обеспечивающих появление свободных радикалов. Замещение водорода у вторичных атомов углерода происходит легче, чем у первичных, однако у третичных атомов замещения почти не происходит вследствие пространственных затруднений. Схема реакции выглядит следующим образом:
R-Н + SO2 +С12 R- SO2 -С1 + НС1
алкилсульфохлорид
Условия: нормальные, Уф освещение.
Эти реакции проходит со всеми углеводородами (начиная с метана) при комнатной температуре.
[ Реакции сульфоокисления.
Эта реакция более выгодна, так как не используется хлор. Но ещё недостаточно изучена.
R-Н + 2SO2 +О2 + Н2О R- SO2 -ОН + Н2SO4
алкилсульфокислота
Условия: те же.
Методическое указание. На данном этапе Вы должны: научиться составлять уравнения реакций химических свойств алканов.
vunivere.ru
Неполное окисление — метан — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Неполное окисление — метан
Cтраница 2
В промышленности путем неполного окисления метана получают важное химическое вещество — формальдегид ( стр. [16]
На процесс неполного окисления метана природного газа, протекающий по цепному механизму, оказывает влияние ряд гидродинамических и кинетических факторов, а также свойства материала, из которого изготовлен контактный аппарат. [17]Последний метод конверсия ( неполное окисление метана в отсутствие катализаторов) появился сравнительно недавно. Процесс проводят в стальном цилиндрическом аппарате, покрытом изнутри огнеупорным материалом, при температуре до 1350, С. [18]
Последний метод конверсии ( неполное окисление метана в отсутствие катализаторов) появился сравнительно недавно. Процесс проводят в стальном цилиндрическом аппарате, покрытом изнутри огнеупорным материалом, при температуре до 1500 С. В этом случае в исходную смесь также добавляют водяной пар, особенно при неполном окислении бензина или более тяжелых фракций. [19]
Значения констант равновесия реакции неполного окисления метана кислородом изменяются от 4 3 — 1013 при 400Э К до 1 5 — 10й при 1400 К. Эти значения настолько велики, что реакцию ( 9) можно считать практически необратимой. В связи с этим повышение концентрации кислорода в смеси метан — кислород сверх стехиометрического не дает увеличения выхода Н2 и СО. [20]
Найдено, что скорость неполного окисления метана во взвешенном слое алюмосиликатного катализатора при отсутствии диффузионных торможений в пределах изученных температур ( 650 — 750 С) является аррениусовской функцией температуры, свойств катализатора и концентраций. Вычисленная энергия активации составляет 40 0 5 ккал / моль. [21]
В промышленности формальдегид получают неполным окислением метана и каталитическим окислением метанола. [22]
Наиболее выгодно получать формальдегид неполным окислением метана при температуре не ниже 600 С и атмосферном давлении, когда изменения свободных энергий реакций образования и разложения формальдегида становятся равными друг другу. При определенной температуре повышение давления увеличивает выход метилового спирта, а при определенном давлении повышение температуры — выход формальдегида. Особое внимание уделяется предотвращению термического и окислительного разложения формальдегида. [23]
Наиболее выгодно получать формальдегид неполным окислением метана при температуре не ниже 600 С и атмосферном давлении, когда изменения свободных энергий реакций образования у разложения формальдегида становятся равными друг другу. Особое внимание уделяется предотвращению термического и окислительного разложения формальдегида. [24]
Установлено, что при неполном окислении метана природного газа во взвешенном слое промотированного алюмосиликатного катализатора в присутствии гомогенного инициатора выход формальдегида в сопоставляемых условиях гораздо выше при одновременном снижении оптимальной температуры процесса. [27]
Новейший способ производства ацетилена ( неполное окисление метана), разработанный в Германии в период второй мировой войны и доведенный до полузаводской установки, вытесняет все предыдущие вплоть до производства ацетилена на основе карбида кальция, так как он является самым эффективным и дешевым. [28]
Поверхность силикагеля сильно катализирует реакцию неполного окисления метана, однако выход формальдегида из-за протекания побочных реакций невысокий. [29]
Влияние поверхности стенки в процессе неполного окисления метана кислородом воздуха в присутствии окислов азота сказывается: а) на глубине протекания суммарной реакции окисления; б) на величине выхода промежуточного продукта окисления — формальдегида и в) на температуре, при которой получается максимальный выход формальдегида. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Разложение метана — Справочник химика 21
РАЗЛОЖЕНИЕ МЕТАНА — КИНЕТИКА
Пример У1-14 [12]. Рассчитать Д/х° для реакции разложения метана при температуре Т = 1000 К [c.147]
Термическое разложение метана не вкл ю-ч бт принципиально новых факторов по сравнению с термическим разложением других углеводородов. Однако оно имеет некоторые особенности Тот факт, что метан не имеет связей С-—С заставляет учитывать частные аспекты термодинамики, механизма и кинетики реакций- с другой стороны, температуры, при которых эта реакция протекает интенсивно, определяют целый ряд технологических особенностей, отличающих этот процесс от процессов разложения Термическое разложение метана тесно связано с химической промышленностью (производством ацетилена, сажи, водорода). [c.97]
Существует несколько вариантов описанного метода, касающихся разложения метана на водород и ацетилен (например, в электрической печи — см. рис. 1Х-25). [c.57]
В производстве ацетилена при нагревании до высоких температур газовых реагентов (природный газ, кислород) в случае аварии, например прогорания труб подогревателей, возможны образование взрывоопасных смесей, расплавление футеровки аппаратов и т. д. Для безопасного нагревания природного газа необходимо ограничивать этот процесс определенными температурными пределами, так как при высоких температурах может протекать крекинг метана до образования сажи. В свою очередь, наличие сажи может вызвать преждевременное горение метано-кислородной смеси, забивку трубопроводов и т. д. Заметное разложение метана наблюдается при 690—750 » С, поэтому его нагревают обычно до температуры не выше 700 °С. [c.95]
Несмотря на то, что положительные катализаторы для производства ацетилена из метана неизвестны, многие вещества обладают отрицательным влиянием на выходы ацетилена. Эти вещества, по-видимому, промо-тируют разложение метана на углерод и водород. К таким веществам относятся обычно металлы железо, никель, кобальт, медь, платина и палладий [80, 95]. Отсюда следует, что аппаратура для термического крекинга метана не должна включать такие металлы или их окислы. [c.70]
В определенных условиях метан способен к термическому разложению с образованием водорода и углерода. Варьируя условия реакции (температуру, продолжительность нагревания, давление, состав исходной смеси и т. д.), можно при термическом разложении метана получить, наряду с водородом и углеродом, другие продукты. Относительные скорости разложения метана (по выходу водорода) в кварцевой трубке при- отсутствии катализаторов, атмосферном давлении и длительности нагревания 10 мин приведены ниже [c.24]
Если допустить поэтому, что образование ацетилена пз метана проходит через стадию образования промежуточного продукта — этилена, то разложение метана может рассматриваться без обратных реакций. [c.61]
Роль метильных радикалов. Райс и Дулей [64] для объяснения разложения метана предложили механизм с участием метильных радикалов в качество первичных продуктов [c.74]
Вращается только в этан, этилен и водород, то нарастание давления в действительности является показателем образования этилена, а не исчезновения метана. Если образуется комплекс продуктов (этан, этилен, ацетилен, углерод и водород), то нельзя установить связь между увеличением давления и разложением метана без полного анализа всех полученных продуктов. [c.76]
Метиленовые радикалы. Механизм разложения метана через метиленовые радикалы быJ[ впервые предложен Касселем [44]. По его схеме полное разложение метана на углерод и водород происходит в следующие пять этапов [c.72]
При высокотемпературном разложении метана и этана (пиролизе, электрокрекинге) процесс может протекать по уравнениям [c.289]
Процесс можно проводить контактированием паров углеводородов с расплавами металлов (см. табл. 19). При использовании в этом процессе расплава железа образующийся углерод поглощается расплавом, который затем регенерируется продувкой его кислородом. При проведении этого процесса в расплаве меди образующаяся сажа сепарируется. Температура процесса конверсии метана в расплавах очень велика и составляет 1200—1500° С. Однако не совсем ясно, имеет в данном случае место какой-либо каталитический эффект или разложение метана протекает как гомогенная некатализируемая реакция. [c.38]
Приведенные в табл. 4 данные показывают определенное возрастание /( J в зависимости от температуры. Кроме того, при заданной температуре наблюдается определенное уменьшение к- с увеличением глубины реакции, т. е. продукты реакции ингибируют разложение метана. Средние величины / 1 представлены графически на рис. 2. в виде ] к относительно 1/7 . График наглядно показывает, что зависимость для к среднее соответствует данным статических опытов Касселя. По данным рис. 2 получаем уравнение [c.66]
Последняя удовлетворительно объясняет наблюденные результаты. Следует отметить, что данный механизм говорит в пользу механизма разложения метана Касселя. [c.85]
В интервале температур от 800 до 1100° С при пиролизе бензола наблюдаются небольшие количества метана и следы ацетилена. Количество образующегося метана, примерно, такого же порядка, как и при нагревании углерода с водородом по-видимому, такая реакция, сопровождающая разложение бензола при высоких температурах, является основным источником образования метана. Интересно, что при нагревании так называемого аморфного углерода с водородом не получаются ароматические углеводороды, а вместо них благодаря реакции на ребрах кристаллов графита образуется метан. Можно считать, в свою очередь, что следы ацетилена, образующегося в процессе пиролиза бензола при высоких температурах, обусловлены скорее вторичным разложением метана, чем прямой диссоциацией бензола до ацетилена. Последняя реакция лишь предполагается некоторыми исследователями [4], однако она трудно доказуема. Ацетилен почти полностью разлагается при 750° С при этом получаются ароматические углеводороды, (в значительных количествах бензол) кокс и газы, среди которых обнаруживаются в убывающем порядке водород, метан и этилен [10]. Поскольку этилен является важным продуктом разложения ацетилена, а не самого бензола, то есть основания предполагать, что разложение бензола до ацетилена не относится к одной из основных реакций этого углеводорода. С другой стороны, [c.96]
Природа окислителя. За исключением термокаталитического разложения метана (на элементы), протекающего без окислителя, [c.32]
Основной реакцией, приводящей к образованию ацетилена, является разложение метана [c.7]
За счет тепла электрической дуги происходит разложение метана с образованием ацетилена. На выходе из реакционной зоны газы крекинга по трубе 5, снабженной водяной рубашкой, поступают в зону закалки, где охлаждаются до 150—200°С. Состав газов крекинга был приведен в табл. 2 (стр. И). [c.13]
Широко исследовано каталитическое действие металлов на разложение метана по реакции [c.24]
Некоторые металлы заметно снижают начальную температуру разложения метана. Наиболее активным и. них является никель, вызывающий разложение метана уже при 390 °С. Присутствие высших углеводородов и галоидов в метане промотирует его разложение. [c.24]
Теоретические и технологические проблемы осуществления термического разложения (дегидрирования, крекинга) для производства этилена и пропилена (из этана, пропана и жидких углеводородов), изобутилена из изобутана, изопрена из изопентана, бутадиена из я-бутана стирола и метилстирола из этил- и изопропилбензола, дифенила из бензола и т. д, аналогичны. Все эти процессы, кроме термического разложения метана, относятся к нефтехимии. [c.97]
Гомогенное окисление метана водяным паром или двуокисью углерода является в высшей степени эндотермической и относительно медленной реакцией. Скорость ее хорошо измерима при температуре около 1000° С, когда со значительной скоростью происходит также термическое разложение метана. Действительно, один из экспериментаторов [6] утверждает, что при температуре около 1000° С пар и метан непосредственно ые вступают в реакцию друг с другом, а в реакции участвуют более реакционно-способные продукты термического разложения мотана, которые и образуют окись углерода и водород. Среди легко выделяемых и идентифицируемых продуктов пиролиза метана следует отметить этилен и ацетилен [25, 26, 27 . Последние могут реагировать с водяным паром, образуя спирты, которые затем разлагаются с образованием окиси углерода, метана и водорода. Все это носит лишь предположительный характер, так как нет данных, подтверн дающих этот механизм. Реакция метана с двуокисью углерода является, по-видимому, еще более сложной, чем с водяным парол]. [c.311]
Бон и Коуард [6] установили, что при температуре ниже 700° С разложение метана происходит с незначительной скоростью, а при температуре выше 700° С начальная скорость реакции имеет и-ный порядок, причем п намного больше 1,0, но первый порядок реакции достигается только нри увеличении глубины разложения. Ацетилен как продукт реакции образуется только в начале реакции, а затем быстро происходит его разложение на углерод и водород. [c.63]
Холлидей и другие [35], [26] обнаруялилп, что водород сильно замедляет скорость разложения метана, сводя оо фактически до нуля при некотором определспном отношении [c.63]
Этот эффект однако незначитслоп прп температурах выше 1000° С из-за быстрого возрастания Жр с ростом температуры (рис. 1). Холлидей и другие заключают, что замедляющее действие водорода обусловливается его влиянием на разложение ацетплена, а не на разложение метана. [c.64]
Возможность применения уравнения скорости реакции первого порядка для разложения метана была доказана главным образом работой Касселя [44]. Последний измерил изотермическую скорость разложения метана в кварцевых сосудах по повышению давления. Было установлено, что применение насадки или повышение давления приводило к уменьшению индукционного периода. Такое влияние давления и насадок вероятно в большей степени связано с проблемо11 теплообмена, чем с кинетикой, но из-за отсутствия экспериментальных данных это является пока только предположением. Кассель предложил применять уравнение (3) до тем- [c.64]
Уравиоине (7) представляет собой уравнение разложения метана и большом интервале температур, давлений и различном составе сырья / , рассчитанное по уравнепию (7), является средней скоростью разложения при различных конверсиях. Таким образом, уравнение (7) совместно с уравнением (3) дают возможность опродолить глубину разложения метана. Необходимо также определять состав продуктов разложения, т. е. конверсию до ацетилена и этилена (особенно до ацетилена). [c.68]
НОГО сырья, в частности метана. Сущность процесса окислительного пиролиза заключается в следующем. Подогретый метан и кислород подаются через горелку специальной конструкции в зону пиролиза реактора, где за счет сгорания части метана температура поднимается до 1400—1500° С. Благодаря большой объемной скорости газовой смеси (время пребывания газа в зоне реакции составляет 0,005 сек) при разложении метана образуются ацетилен, окись углерода и водород. Непосредственно после зоны пиролиза в реакторе расположена зона закалки, в которой реакционные газы резко охлаждаются внрыскиважием воды из форсунок. Быстрое охлаждение предотвращает разложение нестойкого при высоких температурах ацетилена. [c.15]
Влияние давления и разбавления на конверсию метана до ацетилена и этилена. Чистая конверсия до ацетилена и этилена зависит от скорости нх образования из мотана и от скорости их разложения на углерод и водород. 1 сли предположить, что реакция разложения метана имеет первый порядок, тогда любое влияние давления должно объясняться его поздействпем па разложение этнлона и ацетилена. [c.68]
Считается, что пиролиз метана проходит через стадии образования этана и этилона. Как будет показано дальше, первым устойчивым продуктом является этап. Так как процессы разложения этана и этилона будут рассмотроны отдельно, остановимся только на начальной стадии разложения метана, т. е. на стадии, водуш,ой к образованию этана. [c.71]
Роль свободных радикалов при разложении метана. Для обнаружения свободных радикалов часто используется мотод с прпмопением окиси азота. Установлено [33], что добавление небольшого количества N0 приводит к уменьшению скорости реакции до некоторой предельной величины. Последующее добавление N0 после того, как установилась предельная скорость реакции, оставляет ее без изменения. Отсюда был сделан вывод, что N0 соединяется со свободными радикалами и способствует их удалению как реагентов. 1 .сли достигнута предельная скорость реакции, то это значит, что прореагировали все радикалы остаточная скорость реакции обусловливается только молезгулярным механизмом. [c.72]
Гоббс и Гиншелт.вуд [34] исследовали влияние окиси азота па разложение метана. Они иашли, что эффективная длина цени равна 4,7 при 850° С и давлении метана 100 мм рт. ст. Максимальное ингибирование реакции наблюдалось при давлении N0 равном 3,2 мм рт. ст. Количественное влияние N0 еще не определено, что по-видимому, объясняется какой-то реакцией метана с окисью азота. Такой метод определения механизма свободных радикалов но дает сведений о природе образующихся радикалов. [c.72]
Доказательства существования метиленовых радикалов при разложении метана были впервые представлены Мекком [48]. Он наблюдал радикалы спектроскопическим путем при разложении в кварцевом сосуде метана в интервале температур от 800 до 900° С. [c.73]
В этих реазсциях полупериод жизни метиленового радикала оказался слишком большим, чтобы быть измеренным на их аппаратуре. Однако при разложении метана такой полупериод примерно равен времени, необходимому для того, чтобы пройти длину свободного пробега, т. е. [c.73]
При термическом разложении метана можно получить такие ценные продукты, как водород, необходимый для ряда органических производств (гидрирование жиров, деструктивная гидрогенизация углеводородов, гидрпроваппе угля — см. ниже, главу XI) и сажу, широко применяемую в каучуковой нромышленностн в качестве наполнителя, а также для многих других целей. [c.245]
Райс и другие [61, 62, 64, 65, 67] неоднократно пытались при разложении метана определить радикалы метилена, используя металлические зеркала . Но они обнаружили только радикалы метила, а но метилена. Робертсон и Эльтентон [16, 17], исследуя разложение метана с немощью масс-споктрометра, также обнаружили только радикалы метила. [c.75]
Как указывает Лепдлер [45], увеличоппе давления является в данном случае мерой разложения метана. Если исходить из того, что метан пре- [c.76]
chem21.info
Метан неполное сжигание — Справочник химика 21
Не оставляя этого метода конверсии, промышленность Германии использовала также и другой способ получения синтез-газа из метана, получивший название процесса К У. При этом методе метан и кислород после предварительного подогрева подвергают неполному сжиганию при высокой температуре (700—1000°) над никелевым катализатором. Происходящая реакция может быть выражена уравнением [c.195]Процесс получения ацетилена методом неполного сжигания, в котором сырьем являются метан из природного газа и 90—95% ный кислород, эксплуатируется в промышленном масштабе в США, Италии, а также в Германии. В этом процессе на каждую весовую часть ацетилена получают не менее 2 весовых частей газа синтеза (00 + На), поэтому описанный процесс применяют там, где одновременно имеется производство синтетического аммиака или синтетического метанола. Такое применение смеси СО и Иг более выгодно, чем использование ее в качестве энергетического топлива. Метод частичного сожжения углеводородного сырья можно рассматривать как вариант метано-кислородного процесса (гл. 3), в котором часть метана превращается в весьма ценный ацетилен. [c.279]
Так как в печи конструкции А. П. Баскакова [9, с. 142—151] неполное сжигание углеводородов с воздухом протекает в кипящем слое при 900—950° С, то в продуктах сгорания обязательно будут оставаться непрореагированный метан и сажа. Это подтверждают результаты наших экспериментов, проведенных в двухъярусной опытной печи (рис. 2). Снизу вдували газовоздушную смесь при а = 0,36, а на высоте слоя 500 мм — вторичный воздух. Над решеткой установлена горелка-запальник, обеспечивающая разогрев печи до 800—1000° С. [c.233]
Сущность процесса получения ацетилена окислительным пиролизом метана [101, 116—118] состоит в том, что метан в смеси с кислородом 1 подвергается неполному сжиганию в печи специальной конструкции. При этом часть метана окисляется до окиси углерода с образованием свободного водорода, а остальное количество метана превращается в ацетилен [c.119]
Однако, наиболее перспективным методом получения сернистого натрия является восстановление сульфата натрия водородом в присутствии катализаторов при относительно низких температурах. Этот метод дает возможность в одну операцию получать высококачественный продукт, содержащий выше 95% ЫагЗ. Здесь отпадает необходимость в многочисленных громоздких операциях, связанных с переработкой плава. Технические и экономические преимущества этого метода весьма велики, что настойчиво требует преодоления затруднений, которые могут встретиться на пути его дальнейшего развития и внедрения в промышленность. Возможно, что в ряде случаев окажется экономически более выгодным производить восстановление сульфата не водородом, а более дешевыми газами, например метаном при неполном сжигании его до СО. Для восстановления сульфата газами наиболее рациональными, повидимому, окажутся печи шахтного типа. [c.342]
Кинетические и диффузионные пламена. Сжигание жидких углеводородов осуществляется с обязательным предшествующим испарением и, следовательно, с образованием диффузионного пламени, которое по своему характеру может быть турбулентным и светящимся, а сжигание газообразных углеводородов может осуществляться в двух совершенно отличных друг от друга типах горелочных устройств. При сжигании с предварительным смешением в устройствах осуществляется предварительная (до воспламенения) подготовка смеси первичного воздуха с топливным газом. Степень перемешивания различна от нескольких процентов до 100 % сте-хиометрической смеси. Диффузионное горение возникает при взаимодействии струи газа с окружающей атмосферой, когда весь необходимый воздух поступает непосредственно во фронт горения пламени до перемешивания с газом. Горючие газы и кислород должны диффундировать в противоположных направлениях из зоны горения и в нее. Вполне понятно, что устойчивость такого пламени будет тем выше, чем дольше сохраняется неизменным соотношение газ—окислитель, а сжигание в нем тем полнее, чем больше в топливе легких углеводородов (в этом случае необходимое соотношение газ—воздух достигается быстрее и легче, чем при сжигании углеводородов с более сложными и тяжелыми молекулами). На практике в атмосферном воздухе по этой схеме могут сжигаться только водород и метан. Во всех других случаях, если не осуществлять предварительной подготовки, будут наблюдаться интенсивная турбулентность в пламени, шум и неполное горение с образованием углерода. [c.100]
Термический крекинг метана осуш,ествляется при 1400— 1500° С. Такая высокая температура достигается сжиганием части газов с техническим кислородом в отношении метан — кислород от 2 1 до 1,6 1. Смесь газов пропускают через горелку печи с такой скоростью, чтобы сгорание было неполным. При этом протекают две основные реакции [c.275]
Повышение температуры и понижение давления смещают процесс в сторону образования ацетилена. Практически разложение исходных углеводородов происходит неполно, кроме того, протекают побочные реакции, поэтому выход ацетилена примерно вдвое меньше теоретического. Высокотемпературное разложение метана, этана, пропана и их смесей осуществляют электрокрекингом с применением электродуговой печи или термоокислительным крекингом. В последнем случае для окисления метана и его гомологов применяют чистый кислород. За счет сжигания части метана по реакции СН4+0,502 O-t-2h3+Q в печи поддерживается температура 1400—1500°, при этом частично метан сгорает до СО2 и Н2О. Другая часть метана разлагается в печи при высокой температуре [c.208]
Для получения синтез-газа может быть успешно использован также метан природных газов, который превран ается в смесь окиси углерода и водо1рода или каталитически по уравнению СН4 + Н20 —> СО ЗН2, или неполным сжиганием в кислороде. Следовательно, удается из простейшего парафина — метана — получить его высокомолекулярные гомологи. В результате имеем наиболее четко выраженный процесс синтеза, в ходе которого сложные молекулы образуются из простейших составляющих компонентов. [c.70]
Прямой метод получения ацетилена из углеводородного сырья был открыт еще в начале 1862 г. Вертело [1], который получил ацетилен действием электрических разрядов на метан. В 1866 г. Маклеод [2 ] демонстрировал опыт образования ацетилена при сжигании струи кислорода в атмосфере метана, а в следующем году Рит [3] показал, что ацетилен образуется в пламени бунзеновской горелки, когда горение происходит внутри трубки (у дна горелки). В 1880 г. Юнгфлейш [4] описал лабораторную установку для получения ацетилена путем неполного сжигания метансодержащего газа. В этой установке ацетилен поглощался из сжигаемого газа аммиачным раствором меди, а затем регенерировался разложением ацетиленида меди кислотой. Другие исследователи впоследствии наблюдали образование ацетилена среди продуктов высокотемпературного пиролиза метана и других углеводородов. [c.159]
В природном газе некоторых месторождений и в искусственных газах содержатся также сернистые соединения — обычно в виде сероводорода. Он очень ядовит, и даиосновном природный газ состоит из метана (до 98%). Метан не ядовит и вреден лишь постольку, поскольку вытесняет воздух, а следовательно, и кислород, необходимый для дыхания. При значительном содержа Нии метана в воздухе (свыше 10% по объему) человек, нах одящийся в такой воздушной среде, будет испытывать недостаток кислорода, а при большем содержании может задохнуться. Следовательно, природный горючий газ, не будучи ядовитым, обладает удушающим свойством. При неполном сгорании природного газа, так же как и при неполном сжигании любого вида топлива, образуется окись углерода в этом случае продукты сгорания природного газа будут обладать токсическими свойствами. [c.325]
Известно, что сжигание газа в тепловых аппаратах должно происходить без потерь тепла от химического недожога. Это условие особенно важно выдержать в водонагревателе контактного принципа действия, что объясняется следующими причинами. При неполном сжигании газа в продуктах сгорания появляются метан (СН4), водород (Нг), окись углерода (СО), альдегиды и кетоны. Такие составляющие, как СН4, Нг и СО, не имеют запаха, цвета, почти не растворяются в воде и поэтому не могут влиять на ее качество. В то же время альдегиды и кетоны, присутствующие в микродолях в от.ходящих газах, растворяются в воде и придают ей неприятный запах. Такая вода, естественно, не может быть рекомендована для горячего водоснабжения жилых домов и коммунально-бытовых предприятий (бань, душевых, павильонов и т. д.). Учитывая необходимость высокого качества нагретой воды, к топке контактного водонагревателя предъявляется лишь одно требование— обеспечить в малом объеме полное сжигание газа независимо от изменения тепловой нагрузки аппарата. [c.45]
Однако на практике еще далеко до такого состояния. Многочисленные объекты нефтепромыслов (буровая, скважина, ГЗУ, КСУ, УПС, КНС, УКПН, ГПЗ, нефте- и газопроводы) являются источниками загрязнения атмосферного воздуха различными соединениями. Газообразные выделения, поступающие в атмосферу, состоят из углеводородов (метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан), сероводорода, сернистого газа, углекислого газа, окислов азота и др. Способствуют поступлению указанных соединений в атмосферный воздух неполная герметичность технологического оборудования, сжигание попутного газа на факелах, открытые поверхности накопителей и очистных сооружений, аварии на различных этапах добычи, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды. Распространение ведущих загрязнений в районе нефтегазодобывающего промысла прослеживается на расстоянии 1—3, а иногда 5 км. [c.34]
Если сжигание газовоздушиой смеси происходит ири содержании воздуха пе ниже 70—80% от теоретически необходимого для полного горения, то в продуктах неполного горения из горючих компонентов обна-рун ивается только окись углерода и водород. При меньшем количестве воздуха в продуктах юрсння обнаруживаются метан и тяжелые углеводороды. [c.131]
Для реакции метана с водяным паром требуется значительно больше тепла, тогда как температура лишь незначительно ниже. Непрерывный процесс требует нагревания реактора, в которсм конвертируется смесь метана и пара. Метав можно конвертировать частью с кислородом и частью с водяным паром, покрывая потребность в энергии для реакции с паром теплотой, выделяемой при реакции с кислородом и делая таким образом возможным непрерывный процесс. Процесс может быть прерывным, если применяют периодическое нагревание. Метан можно превратить в ацетилен путем неполного разложения на элементы или частичного сжигания с кислородом. Окисление метана в метанол и формальдегид не практикуется, потому что есть более дешевый способ получения формальдегида из метанола, синтезируемого из окиси )тлерода и водорода. [c.584]
Качество горения газового топлива можно контролировать по цвету пламени и дыма в дымовой трубе и по показаниям газоанализаторов. Цвет пламени зависит от способа сжигания газа и типа горелок. При неполном сгорании газового топлива из трубы -будет идти черный дым (сажа). Сжигание газообразного топлива, не содержащего метан и тяжелые углеводороды, не дает черногс дыма. В этом случае качество горения определяется газоанализатором. [c.40]
При окислительном пиролизе метан расщепляется за счет тепла, выделяющегося при сжигании части газа с кислородом, подаваемым в реактор. Подвод тепла и пиролиз углеводородов осуществляются в факеле горения, что значительно упрощает теплообмен между псточн71ком тепла н газом. Вначале идет экзотермическая реакция неполного окисления метана [c.27]
chem21.info
Химические свойства алканов (метана, этана): горение, замещение, разложение, дегидрирование.
Поиск ЛекцийВсе связи в алканах малополярные, по этому для них характерны радикальные реакции. Отсутствие пи-связей делает невозможными реакции присоединения.
Для алканов характерны реакции замещения , отщепления, горения.
1. Реакции замещения
А) с галогенами ( с хлором Cl2 –на свету, Br2— при нагревании) реакция подчиняется правилу Марковника (Правила Марковникова) — в первую очередь галоген замещает водород у наименее гидрированного атома углерода. Реакция проходит поэтапно — за один этап замещается не более одного атома водорода.
Труднее всего реагирует иод, и притом реакция не идет до конца, так как, например, при взаимодействии метана с йодом образуется йодистый водород, реагирующий с йодистым метилом с образованием метана и йода(обратимая реакция):
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (хлорметан)
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl (дихлорметан)
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl (трихлорметан)
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl (тетрахлорметан)
Б) Нитрование (Реакция Коновалова)
Алканы реагируют с 10% раствором азотной кислоты или оксидом азота N2O4 в газовой фазе при температуре 140° и небольшом давлении с образованием нитропроизводных. Реакция так же подчиняется правилу Марковникова. Один из атомов водорода заменяется на остаток NO2 (нитрогруппа) и выделяется вода
Реакции отщепления
А) дегидрирование –отщепление водорода. Условия реакции катализатор –платина и температура.
CH3— CH3→ CH2= CH2 + Н2
Б) крекинг процесс термического разложения углеводородов, в основе которого лежат реакции расщепления углеродной цепи крупных молекул с образованием соединений с более короткой цепью. При температуре 450–700 oС алканы распадаются за счет разрыва связей С–С (более прочные связи С–Нпри такой температуре сохраняются) и образуются алканы и алкены с меньшим числом углеродных атомов
C6H14 C2H6 + C4H8
В) полное термическое разложение
СН4 C + 2H2
Реакции окисления
А) реакция горения При поджигании (t = 600oС) алканы вступают в реакцию с кислородом, при этом происходит их окисление до углекислого газа и воды.
СnН2n+2 + O2 ––>CO2 + H2O + Q
СН4 + 2O2 ––>CO2 + 2H2O + Q
Б) Каталитическое окисление— при относительно невысокой температуре и с применением катализаторов сопровождается разрывом только части связей С–Спримерно в середине молекулы и С–Н и используется для получения ценных продуктов: карбоновых кислот, кетонов, альдегидов, спиртов.
Например, при неполном окислении бутана (разрыв связи С2–С3) получают уксусную кислоту
4. Реакции изомеризациихарактерны не для всех алканов. Обращается внимание на возможность превращения одних изомеров в другие, наличие катализаторов.
С4Н10 C4H10
5.. Алканы с основной цепью в 6 и более атомов углерода также вступают в реакцию дегидроциклизации, но всегда образуют 6-членный цикл (циклогексан и его производные). В условиях реакции этот цикл подвергается дальнейшему дегидрированию и превращается в энергетически более устойчивый бензольный цикл ароматического углеводорода (арена).
poisk-ru.ru
