Исследование продуктов разложения углеводородов в высоковольтном импульсном разряде Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

1977

Том 300

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ в высоковольтном ИМПУЛЬСНОМ

РАЗРЯДЕ

ш

И. И. ВИШНЕВЕЦКИЙ, Л. А. БЫКОВА, Л. Ф. КОТЛОВА, Б. В. СЕМКИН,

С. И. СМОЛЬЯНИНОВ

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр химико-технологического факультета)

В настоящее время ведутся поиски новых прогрессивных путей получения ацетилена и низкомолекулярных олефинов, причем наиболее перспективными являются термоокислительный и плазменный пиролиз углеводородного сырья [1, 2].

Одним из наиболее перспективных методов является процесс разложения жидких углеводородов в импульсных разрядах, которые позволяют в широких пределах варьировать соотношения получающихся продуктов при очень благоприятных условиях закалки [3].

Нами в качестве источника высоковольтных импульсных разрядов, обеспечивающего пробой жидкости, был использован генератор импульсных напряжений. Разложению подвергались парафиновые углеводороды нормального и изостроения, циклопарафиновые, ароматические. Анализ газа проводился методом газоадсорбционной хроматографии с использованием в качестве адсорбентов молекулярных сит и алюмогеля [4].

Смесь жидкости и сажи после опыта взвешивалась, сажа отфильтровывалась от жидкого остатка, обе части анализировались.

Газообразные продукты представлены водородом, низшими предельными и непредельными углеводородами. Основным продуктом, образующимся из любого углеводорода, является водород. Его концентра ции колеблются от 50% об. (из парафиновых углеводородов) до 80% об. (из ароматических углеводородов) (таблица).

Количество ацетилена в газе колеблется в пределах 30—57% вес. Этилен в достаточных количествах образуется из парафиновых углеводородов нормального строения и циклопарафинов (30% вес). Содержание метана в газе определяется числом метальных групп в молекуле исходного углеводорода. Кроме вышеперечисленных соединений, в газообразных продуктах содержатся этан (до 1,5% об.), пропан (до 0,3% об.), пропилен (до 2,5% об.), метил-ацетилен (до 1% об.) и другие гомологи ацетилена.

Оставшаяся после разложения исходного сырья жидкость имеет красновато-бурый цвет, обладает резким неприятным запахом, при длительном стоянии из нее выпадает осадок. Ее плотность, вязкость, молекулярная масса незначительно выше по сравнению с исходным сырьем. Анализ показал, что вновь образующиеся продукты предста$-

ляют собой ненасыщенные соединения — диены, полнены или ацетиленовые.

Таблица

Состав газа разложения индивидуальных углеводородов в импульсном разряде

Исходный углеводород Состав газа, % вес

Н2 СН4 С2Н4 С2Н2

Н-гексан 8,3 13,1 32,5 35,7

Н-гептаи 9,6 14,3 30.8 35,2

Н-октан 10,3 14,5 31,9 35,0

2,2,4-триме-

тилпентан 7,4 17,6 12,0 31,0

Н-нонан 10.2 13,4 32.5 34,7

Н-декан 10 4 , 16,1 31,4 33,3

Н-гексадекан 9,8 12,7 31,2 36,0

Циклогексан 8.6 8,4 28,8 49,6

Бензол 22.1 13.0 9.3 56,8

Толуол 18,7 17,5 '11,1 53,1 ■

Ксилол 15,4 1-9,3 12.5 50,7

Спектральный анализ (определение ИК-спектров) показал, что все остатки, полученные после отгонки любого исходного сырья, одинаковы. Полосы поглощения в областях 620—800 см-1, 920 см-1 и 330 см-1, отвечающие валентным колебаниям групп с двойной и тройной связью, указывают на наличие непредельных соединений. Гидрирование жидких продуктов позволило установить, что это ацетиленовые производные углеводородов С5, С6. На свету они полимеризуются до соединений с молекулярной массой 200—250 г/моль.

Сажа, полученная в результате электрокрекинга углеводородов, имеет следующие характеристики:

удельная геометрическая поверхность—132,7 м2!г\

удельная адсорбционная поверхность—133,5 м2/г;

масляное число — 60 мл/100 г;

оптическая плотность бензольного экстракта — 1,15; элементный состав — 98,8% С; 0,8% Н.

Выводы

1. Исследованы продукты разложения углеводородов в высоковольтном импульсном разряде. В результате. разложения образуются газ и сажа. Исходная жидкость изменяется по физико-химическим свойствам.

2. Крекинг-газ содержит 50—80% об. Н2, 30—57% вес; С2Н2, 30% об. С2Н4.

3. Сажа, образующаяся в результате разложения, обладает большой адсорбционной поверхностью—133 м2!г:

ЛИТЕРАТУРА"

1. Д. Н. Андреев. Органический синтез в электрических разрядах. 'М.—Л., Изд-во АН СССР, 1953.

2. Химические реакции органических продуктов в электрических разрядах. М., «Наука», 1966.

,, 3. С. 3. Р о г и н с к и й, А. Б. Ш е х т е р. ЖПХ, № 3, 1937, стр. 473—485.

4. С. И. Смольянйнов, А. В. Кравцов, Д. Ф. Котлов а, И. И. Вишне-вецкий, Л. Ф. Данилова. Известия ТПИ, т. 268, Томск, изд-во ТГУ, 1976.