Разложения углеводородов

Нам представляется, что в качестве наиболее объективных показателей степени разложения следует принимать изменения во времени таплофизических свойств (особенно вязкости), а критерием термической стойкости считать воспроизводимость свойств до и после нагревания. В этом случае предельная температура применения теплоносителя должна определяться исходя из условий надежной работы теплообменных аппаратов в межреге-нерационный период. В свою очередь этот период должен определяться допустимой степенью разложения теплоносителя, при которой продукты разложения практически не влияют на эксплуатационный режим работы. Однако для получения четкого критерия допустимой степени разложения необходимо располагать экспериментальными данными по теплофизичеоким свойствам частично разложившихся теплоносителей, а поэтому актуальность постановки подобных исследований не вызывает сомнений. Окончательное заключение о термической стойкости любо-го теплоносителя должно даваться на основании опытов в условиях циркуляционных термических испытаний. Для этого необходимо испытать теплоноситель в циркуляционном контуре при различных температурах греющей стенки и исследовать:

Погрешность измерения температуры составляла ±4°С, Опыты проводились под давлением насыщенных паров, а также в среде азота при давлении 15—20 бар. После нагревания при заданной температуре через вентиль 4 отбирались пробы жидкости и измерялась вязкость при температуре 11°С. О степени разложения теплоносителя судили по изменению вязкости, которая измерялась на модифицированном вискозиметре Освальда.

Экспериментально установленная зависимость пиролиза от скорости циркуляции имеет большое практическое значение как фактор возможного снижения степени разложения теплоносителя. Влияние скорости циркуляции на процесс пиролиза обусловлено зависимостью степени разложения от температуры и времени нагревания. Поэтому при увеличении скорости потока, т. е. при уменьшении времени пребывания теплоносителя в зоне высоких температур и, уменьшении толщины пограничного слоя, проявляется существенная зависимость процесса пиролиза от скорости. Таким образом, увели-

Уравнение (2.81) дает скорость накопления продуктов необратимого разложения теплоносителя вследствие протекания реакции (2.38).

Очистка теплоносителя от газообразных продуктов радиационно-термического необратимого разложения теплоносителя и радиоактивных благородных газов (РБГ) осуществляется непрерывной продувкой парогазовой смеси конденсаторов главного контура через специальный холодильник (с целью отделения паров N2O4 путем конденсации) и адсорбер для улавливания окислов азота и направления их в фильтры по улавливанию

11-2-3. Жидкостные котлы должны иметь устройство (сборник-сосуд с продувочным вентилем) для периодического удаления газообразных продуктов разложения теплоносителя.

11-4-6. Продолжительность времени работы котлов между регенерациями и методика определения степени разложения теплоносителя устанавливаются производственной инструкцией, утвержденной администрацией предприятия-владельца котла. Содержание продуктов разложения в теплоносителе не должно превышать 10%.

Теплоноси- Время „начала разложения" теплоносителя, ч, при

По данным А. М. Ластовцева работа с рассматриваемыми тремя теплоносителями, разложившимися на 10—15%, практически не отражалась на эксплуатации опытной установки, упругость насыщенных паров и коэффициенты теплоотдачи оставались практически неизменными. В продуктах разложения были обнаружены смолы, а при температуре 450°С, кроме того, бензол. На основании полученных результатов он установил следующий ориентировочный срок службы теплоносителей

Ф. Ф. Богдановым и 3. Л. Миропольским [Л. 193]. Опы-ты проводились в интервале 'значений тепловых нагрузок 10—60 тыс. ккал/м2-ч, давлений 2,5—10,2 ата, скорости циркуляции 0,3—0,7 м/сек и приведенной скорости пара 0—7 м/сек. При всех указанных режимах опытов наблюдалось расслоение потока парожидкостной смеси теплоносителя, несмотря иа то, что тепловые нагрузки были «евелики, а скорости смеси >в ряде случаев достигали величины 7 м/сек. По причине течения расслоенного потока (вверху — пар, внизу — жидкость) во всех опытах температура трубы иа верхней образующей превышала 400° С, т. е. была выше температуры термической стойкости дифенильной смеси. После опытов в верхней части внутренней поверхности трубы был обнаружен слой отложений, состоящий из продуктов разложения теплоносителя и гидрата окиси железа. Таким образом, опыты Богданова и Миропольского показали, что в целях обеспечения надежности работы парогенерирующих труб в парогенераторах дифенильной смеси и других органических теплоносителей обогрев горизонтальных кипятильных труб должен быть исключен.

фенильной смеси при ^^, г/см3; уа — то же вощы; (1з—вязкость воды при ^\, пэ\ VI и Т2—время истечения из вискозиметра Энглера при 1\ соответственно смеси и воды, сек. Предлагаемый нами способ регенерации дифенильной смеси сводится к фильтрованию ее (предварительно нагретой до 70—80° С) через слой негашеной извести 250—300 мм, после чего смесь заливается в установку, где она в течение 1,5—2 ч постепенно нагревается до температуры кипения при открытых воздушниках, через которые удаляются в атмосферу легкокипящие продукты разложения теплоносителя.

^Образование сажи в камере сгорания дизеля представляет собой объемный процесс термического разложения углеводородов топлива в условиях большого недостатка кислорода. Во фронте пламени состав смеси близок к стехиометрическому, причем локально вазоне впрыскиваемой топливной струи смесь может быть богатой, вплоть до случая, когда коэффициент избытка воздуха а О (чистые пары топлива). Диапазон а, в котором происходит образование сажи, составляет 0,33^0,7. В этой зоне происходит реакция разложения (пиролиза) молекул углеводородного топлива:

САжА — твёрдый тонкодисперсный продукт неполного сгорания или термич. разложения углеводородов, состоящий в основном из углерода (св. 90%). Получают из жидкого сырья (гл. обр. из нефт. масел), природного или пром. газа или из смесей газа с жидким сырьём. В зависимости от способа произ-ва различают: канальные С., к-рые получают из газа или его смесей с жидким сырьём при неполном сгорании в диффузионном пламени; печные С., получаемые при неполном сгорании жидкого сырья в турбулентном пламени; термические С., образующиеся при разложении газа без доступа воздуха. Истинная (пикнометрич.) плотн. С. 1800 —1900 кг/м3; насыпная плотн. 60—285 кг/м3 (последнюю повышают гранулированием С.). Диаметр частиц С. 10—350 нм; геом. уд. поверхность 10—300 м2/г (канальные ипеч-ны? С. более дисперсны, чем термические). Важный показатель С.— структурность, характеризующая

Предполагают [5] , что в превращениях оксидов азота участвуют гидроксидные (ОНр) и гидропероксидные (НО г ) радикалы, возникающие в реакциях фотолиза воды и разложения углеводородов. Обнаружено, что

дородов и воспламенении легко загорающихся фракций; последний процесс развивается в тех участках факела, где имеется в достаточном количестве кислород. Следует предполагать, что в факеле протекают процессы горения как объемного (газ), так и поверхностного (капли) характера. Процесс разложения углеводородов представляет собой комплекс одновременно протекающих реакций, в которых углеводород одного и того же состава может претерпевать различные превращения в зависимости от температурных условий, времени и состава смеси, в которой он находится. Так как в горящем факеле реакции распада преобладают над реакциями полимеризации, то доминирующее значение здесь приобретает термический крекинг углеводородов в присутствии некоторого количества окислителей.

Поэтому доменный газ без карбюрации не эффективен при данном режиме теплообмена, так как при горении дает низкую температуру и несветящееся пламя. Чем больше углеводородов в горючем газе (СН4 и особенно С„Нт), тем больше оснований получить пламя повышенной светимости в связи с возможностью в этом случае возникновения естественной карбюрации за счет разложения углеводородов и выделения углеродистых частиц.

Процесс смешения газа с воздухом совершается быстро, но вне горелки в пространстве, где господствует высокая температура, вследствие чего процессы разложения углеводородов и их воспламенение протекают одновременно. Горелки этого типа дают короткое пламя, но обладающее более высокой светимостью. Рациональными могут оказаться горелки различных конструкций, однако все они должны удовлетворять одному требованию— в пространстве, где осуществляется процесс смешения газа и воздуха, должна быть обеспечена высокая температура и оио должно энергично облучаться раскаленными стенками и пламенем. Как это было показано выше (гл. IV), подогрев до 350—500° воздуха, используемого для сжигания метансодержа-щих газов, способствует увеличению светимости пламени.

Первые, химически более активные, перехватывают диффундирующий из окружающей среды кислород, а отделившийся в результате разложения тяжелых углеводородов свободный углерод в условиях понижения температур и недостаточно быстрого поступления кислорода из окружающей среды имеет возможность вступить в реакцию с ним лишь в самую последнюю очередь. Поскольку реакция разложения углеводородов эндотермич-на, доля тепла, поглощаемого этими углеводородами, становится не меньше количества тепла, выделяемого при сгорании других углеводородов.

Если горящие пары жидкого топлива будут хорошо смешаны с кислородом воздуха, т. е. при свободном доступе кислорода ко всем горючим элементам, эффект разложения углеводородов как по времени взаимодействия, так и по уровню температуры, а следовательно, и по полноте реагирования с кислородом может принять иной характер. Типичным примером является слегка голубоватое прозрачное, почти бесцветное пламя паяльной лампы или примуса.

Аналогичные явления были замечены и при горении капель керосина, однако период разложения углеводородов (точки 3 я 4) оказался менее продолжителен, и выделяющееся количество сажи было значительно меньше.

1 — момент ввода частицы в нагретую среду; 2 — момевт вэспламенения паров углеводородов; « и * — период термического разложения углеводородов в паровой фазе; s — окончание горения паров углеводородов; в и ? — догорание твердого углевода

Перспективным головным процессом в этом комплексе является пиролиз нефти в потоке высокотемпературного теплоносителя (водяной пар, водород и другие газы). При непосредственном контакте высоконагретого теплоносителя с каплями распыленной нефти в реакторе значительно повышается температура реакций, улучшается тепло- и массообмен, создаются благоприятные условия для проведения процессов крекинга и конверсии (разложения) углеводородов при повышенных давлениях. Эти факторы позво--ляют интенсифицировать реакции, увеличить выход целевых про^ дуктов и энергетический к.п.д., снизить размеры аппаратов и капитальные вложения на единицу продукции.