химический каталог




Химия и технология сероуглерода

Автор А.А.Пеликс, Б.С.Аранович, Е.А.Петров

й скорости потока ее паров через слои древесного (i) и лигиинового (2) углей.

Рис 15. Зависимость скорости образования сероуглерода от температуры: 1 — древесный уголь; 2 — лигниновый уголь.

59

ная установка отличалась от описанных ранее только конструкцией реактора. Этот реактор представлял собой вертикальный кварцевый цилиндр, снабженный в нижней части решеткой и кварцевой подушкой для лучшего газораспределения. Через верхнюю его крышку в слой лнгнинового угля погружались два графитовых электрода, на которые подавался электрический ток. Псевдоожижение слоя осуществлялось либо азотом, либо парами серы, либо тем и другим одновременно.

Изучались зависимость кажущейся скорости процесса синтеза сероуглерода от скорости фильтрования паров серы через слой, влияние размера частиц слоя на интенсивность процесса синтеза сероуглерода и влияние температуры на скорость образования сероуглерода.

Полученное значение энергии активации реакции паров серы с Литвиновым углем составило 52,5 кДж/моль, Существенное отличие этого результата от предыдущих можно объяснить лучшим перемешиванием газовой фазы в кипящем слое, более полным использованием внешней поверхности реагирующих частиц и большим использованием серы, идущей на образование сероуглерода.

Было показано также, что кажущийся порядок реакции взаимодействия серы с лигниновым углем в условиях электротермического кипящего слоя может меняться в пределах 0-1.

Непрерывный процесс. Процесс взаимодействия различных углерод-содержащих материалов с серой изучали многие исследователи. Фишер и Смит предположили, что при взаимодействии метана и серы убыль двухатомных молекул серы быстро пополняется диссоциацией многоатомных. Форней и Смит, изучая кинетику этой реакции, подтвердили большую вероятность предложенного механизма. Набор и Смит нашли, что при 823-923 К скорость каталитической реакции описывается простым уравнением второго порядка, при этом кажущаяся энергия активации процесса равна 131,9 кДж/моль. Эта величина отличается от энергии активации, полученной Фишером, который предложил следующее уравнение для определения константы скорости реакции: fc=4,9- Ю15е- 344оо/(ЛГ).

Более подробные данные по механизму образования сероуглерода из углеводородов и серы на поверхности катализатора можно найти в работе Томаса. Предполагается, что активные участки поверхности катализатора быстро адсорбируют метан и серу. Далее происходит отщепление атома водорода и внедрение молекул серы в адсорбционный комплекс СНз (аде.). Оставшаяся сера и водород, находящиеся также в адсорбированном виде, образуют сероводород. Схематически зто может быть выражено следующим образом:

Быстро

СН„ — СН„ (аде.) -* СНЭ (адс.)+Н (аде.) СН, (аде.)+Н (аде.)+2S, (аде.) —«- CS, + Н, S

В противоречии с этим механизмом находятся данные Хиншельвуда, который показал, что реакция углеводорода с серой идет уже при 673 К, при этом образуются ненасыщенные углеводороды и сероводород. Реакция гомогенная, и на начальной стадии количество молекул ненасыщенных углеводородов значительно превышает количество молекул сероводорода. Для объяснения этого был предложен цепной механизм:

RCH,CH3 + S —- RCHCH3 + HS; RCH,CH, + HS — RCHCH, + H2S

60

В образовании сероуглерода при реакции метана с серой принимают участие ненасыщенные углеводороды, главным образом этилен.

Наиболее полные исследования взаимодействия углеводородов с парами серы были выполнены под руководством В, А. Бородули и Б. САра-новича.

Опыты по получению сероуглерода из природного газа и серы в условиях электротермического кипящего слоя проводились на лабораторной установке, схема которой изображена на рис. 16.

В опытах псевдоожиженным материалом служил графит фракции 0,25 ± 0,31 мм, Анализ компонентов образующейся газовой смеси проводился на хроматографах. Температурный интервал исследований составлял 973-1473 К, значение коэффициента расхода серы a-J.,5; 1,0 и 0,5.

Как следует из рис. 17, для значений а= 1,5 и*1,0 существует температурная область, где наблюдаемая степень превращения метана заметно выше теоретической, рассчитанной исходя из состава равновесной смеси метан - сера. Температура, при которой пересекаются экспериментальные кривые 7с -+ cs2 с теоретическими, с увеличением доли метана в исходной смеси смещается с 998 К (а = 1,5) к 1098 К (а = 1,0). При а = 0,5 в интервале температур 1273—1473 К теоретическая и экспериментальные кривые совмещаются. Интересно, что подобная картина наблюдается и для температурной зависимости 7s2->cs2- Экспериментальные концентрации сероводорода и водорода в исследованном диапазоне температур для всех соотношений сера — метан ниже равновесных.

Более высокий по сравнению с теоретическим выход сероуглерода можно объяснить появлением у графита тиореакционной способности в результате некоторых особенностей „электроискрового" метода нагрева.

Рис. 16. Схема лабораторной установки:

I — реактор; 2 — верхний электрод; 3 — нижний электрод; 4 — газораспределитель; 5 — электропроводная насадка; 6 — сероиспаритель; 7 — насос; 8 — электродвигатель.

61

Обработка кинетических данных, полученных при изучении зависимости скорости образования сероутлерода от концентрации подаваемых реагентов (Г= 1073 К), дает частное кинетическое уравнение процесса:

- CS, = *. (CSj 1°'S' [ССн410'4 * ДЛЯ а = 1,5 * 1.0

% - CS2 = ^ |CSj )°'5 ' [ССН41°'" ДЛЯ а = 1,0 + 0,5

где r§ - скорость образования сероуглерода, моль CS2/ (см2 • мин); kt =

= 2,97; fcj=0,10; [Cg ],[ССН ]-количества подаваемых в реактор серы и метана, моль/ (см2 • мин). 4

Как видно, кажущийся порядок реакции по отношению к сере остается постоянным во всем изученном диапазоне а, а значение степенного

а Ь

т, К Г, К

Рис. 17. Зависимость степени превращения серы и метана в продукты реакции от температуры:

а - метана в сероуглерод; б - серы в сероуглерод! в - серы в сероводород; г — метана в сероводород; 1 - а=1,5; 2 - а=1,0; 3 - а = 0,5. Сплошные линии -наблюдаемые значения у, штриховые - теоретические значения у.

62

Рис. 18. Схема лабораторной установки:

I - кварцевый реактор; 2 — электроду. 3 — газораспределительная решетка; 4 — графитовая насадка; 5 — сероиспаритель; 6 — обогоеваемые газоходы; / - бачок; 8 - насос; у — электродвигатель; 10 — баллон с азотом; 11 - хроматограф; 12 -сероотделители.

показателя в кинетическом уравнении определяется величиной коэффициента расхода серы.

Система пропан-бутан - сера. Изучение возможности получения сероуглерода из пропан-бутана и серы проводилось на лабораторной установке, схема которой изображена на рис. 18. Исследовалось влияние на выход сероуглерода температуры, скорости подачи компонентов в реактор, размеров частиц графитовой насадки и концентрации компонентов газовой смеси.

Влияние температуры изучалось в интервале 973-1573 К при значениях а = 1,5; 1,0 и 0,6. Полученные экспериментальные данные приведены на рис. 19. Для сравнения на этом же рисунке штриховыми линиями показаны теоретические температурные зависимости, рассчитанные из равновесн

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Скачать книгу "Химия и технология сероуглерода" (2.21Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
спортивная обувь в ростове-на-дону купить
Стул для кафе Афина Emy yellow XRF-065-AY
выправление вмятин на двери
стол для ноутбука придиванный

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)