主题:【原创】萨索故事(0) -- 橡树村
这么系统
可以直接拿出出书了
C + 2H2O -- CO2 + 2H2
这个反应的写法倒是不大常见
好象还是水煤气变换比较常用吧
气固反应毕竟没有气相反应来的舒服
我了解很少,而且我半路出家的化工底子也不够。
我对IGCC也有怀疑。比燃烧复杂这么多,提高效率一点点,究竟值不值得?
用自己的理想化结果
和PC BOILER已经存在的实际数据比较
优势还是那么可怜的一点点
是不是在误差范围内都未可知
不过对于COMBUSTION
CO2的回收的确是垢病的地方
吓唬人的。毕竟不是个基元反应。
好在没有原则性错误。
不过如果有人问起来
还得解释
多麻烦啊
最初看到关于污染的介绍时,南非还处于种族隔离时期。所以感觉对这方面的介绍不免带上一点政治歧视。现在终于能听到行家的科普了。期盼
是的
很多化工过程
燃烧/气化什么的
其实都是能量的再分配
想得到为人类服务的电能
就要付出其它形式的各种能量
煤啊油啊什么的
其实就是这些能量的仓库
而最终的产物
则多半是稳定的二氧化碳啊水啊什么的
到目前为止,我们提到油的时候,用的分子式都是CH2。
这个是错误的。
错误的?这不是开玩笑么?前面不少结论都是依靠这个的,全白玩了?
不要担心,没错得这么厉害。其实准确地说是做了个简化而已。
作为一个分子,CH2并不存在。也有分子式是CH2的,这个东西叫作卡宾,是个自由基。
自由基是什么?这个,我就不解释了,否则需要讲有机化学了。反正知道这个东西不稳定就够了。自由基嘛,听起来就不像是个老实东西。
油是碳氢化合物(学名叫烃)的混合物。油里面主要是烷烃,还有一些烯烃。
烃的分子式是什么?烷烃的分子式是这样的:
甲烷: CH4
乙烷: C2H6
丙烷: C3H8
丁烷: C4H10
戊烷: C5H12
。。。
癸烷: C10H22
十一烷: C11H24
。。。
二十烷: C20H42
。。。
发现规律没有?分子里面氢的数量是碳的数量的两倍再加二。
那个甲乙丙丁怎么回事?这个是中国对这些烃的命名方法,把天干借了过来,一二三四烷,说成甲乙丙丁烷,显得多有学问呀!不过十以上的,找不着词了,也只好数数了。这个数字呢,我们可以叫它碳数,就是一个分子里面有几个碳的意思。这个词我们后面还要用到。
为什么不用子丑寅卯呢?这个么,子烷,丑烷?听起来未免有点太奇怪了。再说地支也只能数到十二,没帮多少忙。
烯烃呢?烯烃分子里面的氢原子数量,正好是碳原子数量的两倍。举例子:
乙烯: C2H4
丙烯: C3H6
十八烯: C18H36
这样呢,可以看出来,用CH2来表示油,虽然不对,但是至少氢和碳的比例是差不多的。这么简化,是为了方便,否则费托合成就要写成一大堆反应了。
这么说费托合成不是一个反应了?对了,不是。费托合成本身是一系列的反应,产物是烃,一大堆呢。产物的一部分,就是液体那个部分,就是我们讲的油。产物除了液体,还有气体,固体呢。
化合物基本上都有熔点,沸点。不同的烃就有不同的熔点和沸点。碳数越高,熔点和沸点也就越高。如果沸点低于常温,那么这个烃在常温下就是气体。如果沸点高于常温,熔点低于常温,那么这个烃在常温下就是液体。如果熔点高于常温,那么这个烃在常温下就是固体。
一般的,碳数是1-4的基本上是气体。这里面都有什么呢?甲烷,乙烯,丁烷,都是平常能都听到的名字。碳数5开始,就是液体,也就是油。等到碳数高到20左右了,就是固体了。液体的烃可以叫做油,固体的烃叫做蜡。
油还可以再分。根据成分不同,可以分成汽油,石脑油,煤油,柴油,基础油等等。作为运输燃料的,也就是汽油,航空煤油,柴油。汽油里面的烃,碳数差不多是从5到10;航空柴油的碳数在9到12;柴油本身还能细分,什么轻柴油重柴油的,先不管这些,总的说柴油的碳数在10到20之间。
我们在介绍南非政府的专门委员会考察煤液化技术的时候,提到了两个技术:一个是来自德国的以生产柴油、石蜡为主的技术;一个是美国Kellogg公司的生产汽油的技术。这个德国的技术的提供者,是鲁奇公司,这个美国的Kellogg公司,现在已经和其他公司合并,叫做KBR。没听说过?听说过美国那个叫切尼的副总统,被小布什找来之前,在一家大石油公司当老板么?这家公司叫做哈利伯顿,KBR就是哈利伯顿控股的负责工程部分的公司。KBR的那个K字,就是这个Kellogg。
你看,这两个技术,一个是要生成柴油什么的,一个是要生成汽油,还真不一样。
土鳖
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费托合成不能生成单一的烃。这个到目前为止,还没有办法改变。
一氧化碳加氢的反应,如果只生成一种烃,那么就只能是甲烷。这个反应不叫费托合成,而叫做甲烷化。甲烷化在实践中也有不少应用,但不是我们这里关心的。
要想生成碳数是二的烃(简称碳二,其他同理,碳数是三的烃简称碳三等等,使用这个称呼的时候,代表的烃包括烷烃、烯烃等等),那就必然要生成甲烷。至少目前的技术状态下是这样的。如果有人能发明一个反应,可以不生成甲烷而只生成碳二以及以上的烃,那么这个人就能发大财了。
费托反应得到的,就是从碳一开始,各种碳数都有的烃。最大的分子有多大?实验室里面检测到的费托合成的产物,最大的分子量好像要上亿了。这么大的分子量的东西当然没有什么用处,我们关心的,是油。
前面介绍了,油是碳数在5-20之间的烃。
能不能只生成油呢?不行。前面介绍了产物里面肯定有甲烷。其实要生成碳数高的烃,所有的碳数小的烃都要出现。而且,正常情况下,得到的碳数小的烃的分子数量,比碳数高的烃的分子要多。分子数量就是分子的个数,有一个听起来很科学的说法,叫做摩尔数。这个就是数分子个数用的。我们以后再提到分子数量,就会用摩尔数这个概念。这样,前面那句罗索话,就可以说成,正常情况下费托合成的产物,生成的大分子的摩尔数,少于小分子的摩尔数。
大约在1940年代后期,有人发现了一个规律,就是费托合成的产物分布里面,相邻的碳数的烃的摩尔数的比例是相似的。就是说,碳五的摩尔数与碳六的摩尔数的比例,与碳九的摩尔数与碳十的摩尔数的比例相似。这个比例,还是肯定大于一的。我们平常一般用高碳数的比上低碳数的,这样这个系数就是小于一的。这个系数可以被叫做产物分布系数,使用的符号,是希腊字母的第一个,阿尔法。
要是碰倒有人研究煤间接液化的,你问他你们工艺的阿尔法是多少呀?这就问得非常专业了,可以吓唬人了。
当然这个系数提出来六十多年了,现在也已经有了很多特例,特别是最近十来年,大家都想打破这个分布规律,也取得了一些成绩。但是基本上还是正确的。
再分析一下这个阿尔法。这个阿尔法肯定小于一。比如阿尔法等于0.9的时候,甲烷得到了1摩尔,碳二就有0.9摩尔,碳三0.81,碳四0.729,碳五0.656,到了碳二十,就是0.135,碳四十,就是0.016。这样的反应,得到的产物就气体液体固体都不少。阿尔法等于0.7的时候呢?甲烷如果还是1摩尔,那么碳二是0.7,碳三0.49,碳四0.343,碳十0.040,碳二十0.001,再往上就可以忽略了。这个时候,由于固体的烃的产量太少,产物基本上就是气体和液体。要是阿尔法再小,比如说只有0.3,那么甲烷还是1,碳二0.3,碳三0.09,碳四0.027,碳五0.008,碳十0.00002,产物基本上就是气体了。
产物分布的摩尔数与分布系数的关系
摩尔数对普通人来讲并不直观。换算成重量可能更好理解。还看上面的例子。阿尔法是0.9的时候,产物里面的气体占总重量的8.5%,汽油占了22.2%,柴油占了33.1%,固体蜡占了36.1%。阿尔法是0.7的时候呢?气体占了48.4%,汽油40.7%,柴油10.4%,还有0.5%的蜡。0.3的时候呢?气体占了97.1%,汽油2.9%,其他的可以忽略。
产物分布重量与分布系数的关系
这里面可以看出来,想单纯的得到汽油或者柴油,那是不可能的。但是呢,可以得到以汽油为主或者以柴油为主的成分。
但是要是遇到有人说他煤间接液化只生成汽油或者柴油,你就可以说了:你是骗子!
土鳖
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看了老兄的所有帖子,非常佩服你的视野。
正想查查SASOL的信息,这篇就横空出世了,让我怎么说好呢,只有感动啊。
连科技史的东西都交代的这么清楚,我都可以跟老板吹吹牛了。
先收藏了,回去准保问题了。