Способ получения углеродного материала


 


Владельцы патента RU 2487081:

Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (RU)

Изобретение относится к технологии получения углеродного материала. Изобретение касается способа получения углеродного материала, включающего пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала, которое выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде при 1400…1600°С с выдержкой в течение 5…60 минут при абсолютном давлении 1…200 Па. Технический результат - повышение жаропрочности и надежности углеродного материала. 1 табл.

 

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 СхНу, 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 Пропи
лен
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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкционным материалам, работающим в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, которые могут быть использованы в химической, нефтехимической, металлургической промышленности и авиатехнике.

Изобретение относится к способам получения новых форм углерода, а именно к способам получения модификаций углерода с луковичной структурой, содержащих азот, и может быть использовано для изготовления демпфирующих элементов, амортизаторов, пар трения и износостойких деталей микромеханизмов.

Изобретение относится к технологии получения наночастиц. .

Изобретение относится к синтезу алмазных наночастиц, которые могут быть использованы в катализаторах, автомобильных маслах и фармакологии. .

Изобретение относится к области КМ с углерод-керамической матрицей и предназначено для использования при изготовлении изделий, работающих в окислительных газовых потоках, в абразивосодержащих газовых и жидкостных потоках в нефтяной, металлургической, химической промышленности и авиастроении.

Изобретение относится к химической промышленности и медицине и может быть использовано при получении пластификаторов бетона, микробицидов с анти-ВИЧ, не проявляющих цитотоксичности, модификаторов эпоксидных композитов.
Изобретение относится к химии и нанотехнологии. .
Изобретение относится к способу получения покрытия, содержащего углеродные нанотрубки, фуллерены и/или графены. .

Изобретение относится к нанотехнологии. .
Изобретение относится к технологическим процессам получения фуллеренов путем их экстракции из фуллеренсодержащей сажи

Изобретение относится к технике утилизации углеводородного газа и производства мелкодисперсного углерода

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано для получения нанотрубок и фуллеренов

Изобретение относится к технологии углеродных материалов, конкретно - к технологии получения углеродных наноматериалов, в частности нанотрубок и нановолокон, методом химического осаждения из газовой фазы

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу выделения одностенных углеродных нанотруб (ОУНТ) из продуктов синтеза

Группа изобретений может быть использована в химической промышленности. В реактор, содержащий корпус 1, на внешней стороне которого расположены нагревательные элементы 2 и теплоизоляция, загружают твердый дисперсный катализатор. Частицы катализатора приводят при температуре каталитического пиролиза в контакт с газом - источником углерода, подаваемым через трубу 7 или несколько патрубков. В газовой среде реактора возбуждают осесимметричные либо круговые акустические волны с резонансной частотой собственных колебаний газа или газопорошковой массы. Излучатель акустических колебаний может быть выполнен в виде акустической сирены 8, соединенной трубой 7 с нижней частью реактора. Отработанный газ выводят из реактора через верхнюю трубу 3, а через нижнюю трубу 4 в бункер 5 выгружают полученные углеродные нанотрубки. Во время роста углеродных нанотрубок труба 4 перекрыта заслонкой 6. Повышается производительность, снижаются энергозатраты, интенсифицируется процесс синтеза нанотрубок. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение может быть использовано в строительстве для армирования бетонных, кирпичных и каменных конструкций. Композиция содержит стеклянный или базальтовый ровинг в количестве 90÷100 вес.ч., пропитанный полимерным связующим на основе эпоксидно-диановой смолы в количестве 18÷20 в.ч. В полимерное связующее дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч. Изобретение обеспечивает повышенную стойкость к эксплуатационным нагрузкам. 2 табл.
Изобретение может быть использовано при получении модифицирующих добавок для строительных материалов. Дисперсия углеродных нанотрубок содержит, мас.%: углеродные нанотрубки 1-20; поверхностно-активное вещество - натриевую соль сульфинированного производного нафталина 1-20; аэросил 5-15; вода - остальное. Дисперсия может дополнительно содержать этиленгликоль в качестве антифриза. Дисперсия устойчива при хранении, растворяется в воде, обеспечивает повышение прочности строительных материалов. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.
Изобретение относится к химической промышленности. Фуллеренсодержащую сажу смешивают с жидкостью, взаимодействующей с находящимися в саже фуллеренами, например, с водным раствором щелочи концентрацией не менее 0,5 мас.%, из ряда, включающего КОН, NaOH, Ва(ОН)2 и/или с перекисью водорода Н2О2, при соотношении к саже 1:(20-300) мл/г. К полученной смеси добавляют раствор катализатора гидроксилирования фуллеренов - гидроксида тетрабутиламмония с концентрацией 5-20 масс.% в объемном соотношении к смеси 1:(100-400). После перемешивания смесь фильтруют для отделения отработанной сажи от полученного раствора, в который добавляют высаливающий реактив, например, метанол СН2ОН, или смесь пропанола н-C3H7OH, диэтилового эфира C2H5OC2H5 и н-гексана С6Н6. Смесь фуллеренолов выпадает в осадок, который промывают в аппарате Сокслета, после чего выделяют сухую смесь фуллеренолов. Изобретение позволяет упростить и удешевить процесс, повысить безопасность за счет исключения ароматических растворителей. 8 пр.
Наверх