ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Синтез синильной кислоты в электрических разрядах из "Синильная кислота" В этой печи помимо синтеза синильной кислоты можно проводить и другие эндотермические реакции, например синтез ацетилена из метана, кетена из ацетона или из уксусной кислоты и др. [c.97] Несколько измененная конструкция реактора была испытана этой же фирмой на опытной установке . Реактор представлял собой систему одинаковых элементов из двух труб из алунда или силлиманита, концентрически вставленных одна в другую. Длина каждой трубы 2 м, расстояние между ними не более 5 мм наружный диаметр внутренней трубы 33 мм, внутренний диаметр наружной трубы 40 мм. На внутреннюю поверхность наружной трубы и наружную поверхность внутренней трубы наносили катализатор — сплав 88% платины и 12% рутения . Максимальная температура реакционного пространства 1200—1300 °С. Через кольцевой зазор контактного элемента пропускали смесь аммиака и метана в объемном соотношении 1 0,96 со скоростью 40—200 м/сек время пребывания газовой смеси 0,032 сек при 1150 °С и 705 мм рт. ст. Степень конверсии аммиака в синильную кислоту 87%, степень конверсии метана — 91%. Непрореагировавший аммиак составлял 7,2%. [c.98] Подобный реактор, но из однотрубных элементов, на поверхность которых также нанесена платина, был изготовлен и испытан фирмой Monte atini в Италии . Для обогрева реакционной смеси в трубе имеется графитовый стержень, через который пропускают ток. Зазор между стержнем и стенкой трубы менее 50 мм. Температура реакционного пространства 1050—1250 °С. При соотношении СН4 NH3 = 0,9 1,0 и объемной скорости подачи газов 2000 выход синильной кислоты был равен 96% по аммиаку и 99% по метану. В качестве реактора использовали также графитовую трубу при этом достигалась температура 1800—2400 °С. [c.99] Такая конструкция реактора позволяла обеспечить высокую скорость теплопередачи и массопереноса реагирующих веществ и достигнуть высокого полезного использования электроэнергии. Температура во всей реакционной зоне была одинакова, что позволяло избегать нежелательных побочных процессов. К смеси аммиака с углеводородом (объемное соотношение 5 1) добавляли промотор — около 1 % сероуглерода. Выход синильной кислоты достигал 85—92% по аммиаку и углеводороду (25 объемн. % H N в реакционных газах) количество непрореагировавшего аммиака около 0,3%. В качестве побочного продукта получался 98%-ный водород (2,384 м на 1 кг H N). Расход на 1 т синильной кислоты составлял 0,75 т аммиака (100% NHg), 0,62 т пропана (или 0,64 т метана) и 6000 квт-ч электроэнергии. [c.99] В последнее время в литературе появились описания синтеза синильной кислоты из простых веществ или из угля и аммиака. [c.99] Синтез синильной кислоты из угля и аммиака складывается из следующих стадий движения молекул NH к поверхности угля адсорбции молекул NH3 на угле химической реакции с углем, включающей разложение NH3 и образование H N десорбции продуктов реакции с поверхности угля диффузии продуктов реакции в объем реакционной зоны частичного разложения H N (до охлаждения). Адсорбция и десорбция протекают очень быстро, а разложение синильной кислоты идет медленно в объеме оно незаметно даже при — 1520 °К, но на поверхности угля (гетерогенно) разложение наблюдается уже при 1390 °К. [c.100] Эндотермические соединения пытались получать в электрических разрядах еще в прошлом столетии. Дьюар в 1879 г. впервые получил синильную кислоту из элементов в дуговом разряде. [c.101] Электрические разряды можно разделить на три вида . Тихий разряд характеризуется низкой температурой, малой плотностью тока и высоким давлением. В тихом разряде происходит, например, образование озона из кислорода. Мощность этого разряда весьма мала. [c.101] При еще большем увеличении силы тока электроды накаляются от действия быстрых ионов и возникает дуговой разряд, в котором преобладают температурные воздействия 3000 °С). [c.101] В дуговом разряде синильная кислота начинает образовываться из С, На и N2 при температуре выше 1800 °С и скорость этого процесса быстро растет с повышением температуры . Обычно в качестве сырья для синтеза синильной кислоты берут не простые вещества, а смесь метана, азота и водорода в объемном соотношении 2 1 7, либо смесь метана и аммиака или пропана и аммиака . [c.101] Чтобы избежать разложения целевого продукта, применяют быструю циркуляцию газов и закалку их на выходе из печи . Расход электроэнергии на 1 кг синильной кислоты составляет 20—70 квт-ч. [c.101] Образование синильной кислоты в процессе электрокрекинга углеводородов в дуговом разряде при давлении 1 ат и выше сопровождалось значительным сажевыделением. Сажа отлагалась на электродах и на стенках реактора и графитировалась, в результате происходило короткое замыкание электродов и процесс приходилось прекращать для чистки аппаратуры. Для уменьшения сажеобразо-вания рекомендовалась небольшая добавка (3—4%) воздуха , однако это не обеспечивало стабильности дуги. В целях стабилизации использовали ток высокой частоты и пониженное давление . [c.101] Стабильность дугового разряда достигается повышением концентрации электронов в газовой среде, что зависит от электронной эмиссии с нагретого катода. Поэтому катод надо изготавливать из металла или сплава с низким потенциалом ионизации dF и вместе с тем малолетучего, поскольку процесс в дуге проводится при высоких температурах ( 1000 °С). Например, предлагают применять электроды из сплава меди (dF = 7,7 эв т. кип. 2595 °С) с литием dF = 5,4 в т. кип. 1336 °С). [c.101] Константа скорости образования H N из азота и этилена (изменение числа молекул H N в 1 см ) составляет -3,0-10 , а энергия активации равна 1500 200 кал/моль. [c.102] Плазменный способ получения синильной кислоты. В последние годы для проведения высокотемпературных эндотермических реакций начали использовать плазму, т. е. высокоионизованный гaз . Нагреваемое вещество вводится тангенциально в камеру форсунки (рис. И), в которой между двумя электродами загорается дуга. Анод имеет отверстие, откуда вытекает плазма. Электроды охлаледаются водой, поскольку температура поверхности катода обычно приближается к температуре его плавления. Часть подводимого в систему тепла теряется при охлаждении электродов, остальное количество расходуется на нагрев, диссоциацию и ионизацию газа, а также превращается в направленную кинетическую энергию. [c.103] Плазменные форсунки целесообразно применять для эндотермических реакций, продукты которых устойчивы при высоких температурах. [c.103] Типичным примером таких процессов является получение ацетилена из метана, синильной кислоты из азота и углеводородов и из аммиака и углеводородов или угля (теплота образования ацетилена из метана равна 92 ккал/моль, синильной кислоты из метана и азота 49 ккал/жоль, из метана и аммиака 60 ккал/моль). Лля проведения эндотермических реакций плазменные устройства пока экономически не оправдываются, но потенциально являются перспективными. В первую очередь их начинают вводить для производства ацетилена из метана (природного газа). [c.103] Вернуться к основной статье