Способ получения углеродного материала

Способ получения углеродного материала

Реферат

Изобретение относится к технологии получения углеродных материалов и может быть использовано в технике.

Известен способ получения углеродного материала, включающий пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора - патент RU №2258031 С1 на «Способ получения углеродного материала», опубликовано 10.08.2005.

По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

В известном способе отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем растворения последнего в разбавленной соляной или азотной кислоте с последующей многократной промывкой углеродного материала в дистиллированной воде до полной нейтрализации.

Недостаток такого способа заключается в загрязнении получаемого углеродного материала хемосорбированным кислородом из катализатора, что снижает жаропрочность и надежность материала.

Указанный технический результат достигается в способе получения материала, включающего пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора, согласно изобретению отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде при 1400…1600°С с выдержкой в течении 5…60 минут при абсолютном давлении 1…200 Па.

Предлагаемый способ получения углеродного материала включает пиролиз углеводородов с общей формулой С_хН_у, например метана или природного газа, или пропан-бутановой смеси, или пропилена, или попутного нефтяного газа (используются на нашем предприятии), или других углеводородных газов, при их непрерывной подаче в реактор с катализатором, например смесью металлических кобальта и молибдена с оксидом магния или смесью металлического никеля и оксида магния (см., например, Ткачев А.Г., Золотухин И.В. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур. М.: «Издательство машиностроение - 1». 2007 г. гл.6.), при температуре 500…1000°С, охлаждение реактора, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора.

Отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде, например азота, аргона или гелия, при 1400…1600°С с выдержкой 5…60 минут при абсолютном давлении 1…200 Па (чем обеспечивается ускоренная высококачественная очистка углеродного материала от катализатора и примесных частиц другого химического состава (см. Приложение, таблица 1) возгонкой последних с использованием общедоступного оборудования, например лабораторного) и последующее охлаждение в разреженной нейтральной среде.

Способ получения углеродного материала по сравнению с прототипом обеспечивает его повышенные жаропрочность (см. Приложение, таблица 1) и, следовательно, надежность.

Приложение

Способ получения углеродного материала (результаты экспериментов

Таблица 1.
№ п/п	Параметры синтеза	Параметры очистки	Параметры испытаний
Исп.газ	Температура, °С	Давление абс., Па	Температура, °С	Время, мин.	Температура, °С	Время, мин.	Содержание примесей, % масс.
1	Природный газ	800	1+5	1400	6±1	590	480	<0,1
2	100±5	1500	38±2	468	0,1
3	200±10	1600	55±5	462	0,11
4	Метан	800	1+5	1400	6±1	480	<0,1
5	100±5	1500	38±2	480	<0,1
6	200±10	1600	55±5	468	0,1
7	Пропан-бутан	720	1+5	1400	6±1	468	0,1
8	100±5	1500	38±2	462	0,11
9	200±10	1600	55±5	450	0,15
10	Пропилен	700	1+5	1400	6±1	486	<0,1
11	100±5	1500	38±2	480	<0,1
12	200±10	1600	55±5	468	0,1
* - Испытания на окислительную стойкость проводили выдержкой в муфельной печи на воздухе.
** - Содержание примесей оценивали по дифференциально-термическому анализу.

На нашем предприятии был также получен углеродный материал по способу, описанному в прототипе, содержание примесей в котором оказалось в несколько раз больше, чем в предлагаемом нами. Кроме того, данный углеродный материал не выдержал испытания на окислительную стойкость при заданной температуре, его устойчивость составляет приблизительно 60 минут.

Способ получения углеродного материала, включающий пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора, отличающийся тем, что отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде при 1400…1600°С с выдержкой в течение 5…60 мин при абсолютном давлении 1…200 Па.