Катализаторы улучшающие горения в котлах...Мифы или реальность

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Обычный дожиг СО, а также низкотемпературное окисление сажи. В Европе без катализатора скорее всего сделать ТТ котел не разрешат, в смысле эксплуатации. почему бы и нам не озаботится выбросами, тем более, что катализатор многотоннажный продукт а одном из металлургических переделов.

 

А Вы, @Al571, скатайтесь в США, и посмотрите как этот "псевдонаучный бред" работает на топках сделанных с использованием поверхностного горения...
Интересная у нас страна... Наши люди изобретают паровозы, вертолеты, про Ломоносова вообще молчу, А пользуются Эдисоны, с Райтами и Геи-Люссаки... Вы, @Al571, своей причастности к этому процессу не ощущаете?

 

Из Равича:

Книга издана в 1942г.
Какая из теорий победила, наверное Андрей сможет рассказать...
А Вы говорите: "Бред. Да еще и антинаучный"... Кстати Равич на момент издания книги уже профессор...
А у Вас какие регалии, позволяющие труд профессора назвать антинаучным?

 

Данные 42 года несколько устарели. Сейчас все объясняется в ТД энергией поверхности. Как известно катализаторы избирательно действуют на энергию активации реагентов. Так вот поверхность тоже обменивается своей энергией с реагентами. В качестве примера известный ныне факт - механическая активация компонентов химической реакции...Это даже если не принимать в расчет как таковую каталитическую активность отдельных минеральных фаз, входящих в состав поверхности, где происходят чисто химические праврвщения под действием меняющихся физико-химических условий. В качестве примитивного примера можно привести обратимую реакцию получения кислорода из пероксида бария.

 

То есть современная теория встала на сторону Бона с ионизацией?

 

Нет, скорее новая теория, она и есть новая. Появилась в связи с бурным развитием термодинамики для прикладных процессов. ВМВ резко ускорила развитие этих процессов. Для примера заводы синтетического топлива в Германии. Современный пример - мы жрем продукты, наполовину состоящие из синтезированных веществ. Например чипсы со вкусом шашлыка. Даже колы когда то делали из фирменных концентратов, а сейчас в составе о них ни слова, исключительно подбор химических веществ. Или например сейчас идет реклама моторного масла, Шеловского по моему, сделанного исключительно из природного газа. Ну и еще цитата в качестве примера: "В распределении водорода, поглощенного металлом, важную роль играют дефекты структуры микропустоты, трещины, неметаллические включения, а также вакансии и дислокации. Они являются коллекторами, в которых может собираться водород и рекомбинироваться в молекулы. Таким образом, водород в металле может находиться одновременно, в трех состояниях — в виде протонов, атомов и молекул." В этой фразе суть процессов на поверхности, которая относится не только к водороду, но и ко всем веществам у которых Дельта G меньше или близка к нулю в данных условиях.

 

Читал много трудов по беспламенным газовым горелкам, так там основная мысль что повехность не причем, так как у поверхности движутся как правило продукты горения, а не сам газ..)

 

Кстати я склонен тоже считать что природа улучшения горения в шамотных коконах связана с этой самой ионизацией ..)

 

Учитывая, что горение это реакции радикалов, но не чистых элементов, все-таки версия Андрея ближе, но не понятней...
Андрей говорит языком "активаций"... Нам на пальцах надо... С обрывами цепей реакций, с прдолжением цепей и разветвлением цепей...

 

На пальцах - Энергия активации режет составляющие цепь колечки и позволяет им соединится в ту самую цепь. А вот замыкание колечек это уже есть всяческие типы химии, протекающие по ионным, радикальным и пр. заумными химическими путями. Теперь давайте уточним насчет ионов. Помните, что при растворении некоторых веществ воде образуются ионы, например обычной соли, а вот при растворении сахара нет, потому как химические связи внутри молекул разные. Одни молекулы могут ионизироваться, а другие нет. Однако в химию вступают все, но вот горение: Например соль с кислородом не горит, хотя легко ионизируется (Такая вот реакция 2NaCI+O2= Na2O+Cl2 почему то не идет, а вот 2NaCl+F2=2NaF+Cl2 очень даже идет, причем можно и горение устроить) А вот сахар например, который не ионизируется вполне себе может гореть, вспомните опыт по его беспламенному горения с помощью катализатора Cr2O3. Здесь точно никаких ионов, а вот радикалы да, но как они образуются? Давайте представим, что Cr2O3 тоже обладает поверхностью, причем значительной, вот попробуйте в сахар кусок окиси хрома внести, фиг сахар гореть будет, а с порошком тонким горит. И еще одна реакция С+О2=СО2. При низкой температуре она такая и будет, но здесь нет ни ионов ни радикалов, а реакция идет, но у С -есть поверхность. Вот теперь дальше сами поразмышляйте...

 

2.5. Горение углерода (Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва)
Горение углерода протекает по механизму гетерогенного процесса, специфика которого заключается в том, что химическую стадию нельзя рассматривать изолированно от процесса переноса газообразного окислителя (кислорода воздуха) из окружающего пространства к поверхности горящего твердого тела. Скорость горения оказывается зависящей как от химических свойств углерода, так и от характеристик, определяющих процесс подвода кислорода к поверхности топлива. Поступление кислорода в зону горения осуществляется посредством диффузии и поэтому зависит от многих факторов: формы и размеров горящего тела, движения газовой среды, коэффициентов диффузии кислорода и продуктов реакции как в пространстве над поверхностью топлива, так и в трещинах и порах, содержащихся в угле и коксе в значительных количествах.
Для иллюстрации особенностей гетерогенного горения углерода рассмотрим поведение отдельного кусочка угля, помещенного в нагретую до температуры 900°С печь. В начальный момент горение угля будет происходить за счет кислорода, находящегося вблизи его поверхности. После его израсходования вокруг накаленной поверхности образуется слой продуктов горения – СО2. Скорость горения снизится, и процесс мог бы прекратиться, если бы не было поступления кислорода из более удаленных областей газового пространства.
Это поступление происходит посредством диффузии, и скорость горения будет определяться величиной диффузионного потока. Интенсивность диффузии в значительной степени зависит от интенсивности и характера движения газовой среды вблизи горящей поверхности. Скорость химической реакции определяется главным образом температурой. Гетерогенные реакции, так же, как и гомогенные, подчиняются закону Аррениуса.
При высокой температуре реакция окисления углерода протекает очень быстро, и суммарная скорость процесса будет лимитироваться диффузией кислорода к поверхности.
Таким образом, процесс горения углерода состоит из двух разных по природе процессов: процесса переноса кислорода воздуха из газового пространства к месту его потребления и процесса его химического взаимодействия с поверхностью твердого углерода. Оба эти процесса взаимосвязаны, но для каждого характерны свои закономерности. Наиболее важным из этих процессов является процесс потребления кислорода, для которого характерно многообразие химических реакций.
Механизм сложной реакции соединения кислорода с углеродом заключается в образовании одновременно двух окислов СО и СО2 через промежуточный физико-химический комплекс вида СХ0У, который затем расщепляется на СО и СО2. Соотношение между этими окислами зависит от условий горения. Соответственно этому уравнение реакции горения углерода может быть записано следующим образом:
хС+уО2→mCO+nCO2
Затем протекает гомогенная реакция горения оксида углерода:
2CO+O2→2CO2
механизм которой рассмотрен в разделе 2.3.
Эта реакция может протекать как вблизи углеродной поверхности, так и внутри угольной массы, в ее порах и трещинах.
Другая реакция является гетерогенной реакцией между накаленным углеродом и диоксидом углерода:
C+CO2↔2CO
Она протекает с заметной скоростью в местах, где наблюдается нехватка кислорода, но где достаточно высока температура углерода.
Совокупность протекания описанных реакций определяет состав продуктов горения углерода...

От себя - При горении углерода очень важна температура поверхности углерода... С ростом температуры увеличивается реакционная способность углерода, позволяющая довольно легко разрывать связи в СО2 и перераспределять атомы кислорода...

 

@Кольчугин, все написанное общеизвестно, я акцентировал горение углерода при низкой температуре, когда невозможна температурная ионизация реагентов, также отсутствуют радикалы, так сказать чистое горение за счет поверхности, когда происходит диффузия кислорода в кристаллическую решетку углерода. Процесс будет напоминать электронно дырочную проводимость в полупроводниках. Есть и такие оксиды, в которых при высокой температуре появляются полупроводниковые свойства, причем кислород в кристаллической решетке становится подвижным и даже может быть перенесен от одной поверхности к другой. Например оксид иттрия, кстати аналог по свойствам оксиду алюминия. Потому и последний проявляет активность, правда не столь значительную при более высокой температуре и исключительно по поверхности. Активность можно оценить по таблице энергии ионизации атомов и энергии кристаллической решетки. Это табличные данные в классической ТД. Правда там инфа только для простых систем, а более сложные, многофазные по прежнему не очень хорошо изучены...А ведь всем известно явление активации или скажем изменение свойств при введении так называемой легирующей добавки. Это относится и к сплавам металлов, но также верно и для других химических систем. Катализаторы - как раз яркий тому пример...

 

Нормально так. Тема возобновилась через 7 лет. Значится актуальна.

 

Ну в общем пониженная (в следствии снижения температуры) реакционность углерода не только не позволяет идти реакции восстановления, но и не позволяет молекулам кислорода вступить в реакцию в силу того что не все они могут вступить в контакт с поверхностью углерода или проникнуть внутрь...

Катализаторы для горения углерода это добавки в топливо... Только используются в основном для каменного и бурого углей... Причем добавляются в каждую закладку... Так как уголь греется в основном кондукцией думаю, что добавка насыпного катализатора является источником нагрева при более низких температурах...
А вообще интересует как влияют соударения радикалов с поверхностью катализатора под различными углами, т. к. в цепных реакциях удары о препятствие ведут к обрыву цепи... А в современной теории поверхностного горения необходимо "подзарядка" от поверхности...

 

@Кольчугин, Горение углерода идет и при низкой температуре. Есть куча кинетических графиков этого процесса. в нашем случае катализатор наносится на поверхность, на которой имеет место быть осаждение сажи. Причем катализатор работает двояко. В восстановительной атмосфере он ускоряет высаживание сажи из СО, а в окислительной СО окисляет до СО2, а потом и за сажу принимается...