RU2106375C1 - Method for producing carbon granulated material - Google Patents

Method for producing carbon granulated material Download PDF

Info

Publication number
RU2106375C1
RU2106375C1 SU4883618A RU2106375C1 RU 2106375 C1 RU2106375 C1 RU 2106375C1 SU 4883618 A SU4883618 A SU 4883618A RU 2106375 C1 RU2106375 C1 RU 2106375C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fractions
soot
carbon
apparent density
granulated material
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.В. Суровикин
М.С. Цеханович
А.Я. Арсонов
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт технического углерода
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт технического углерода filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт технического углерода
Priority to SU4883618 priority Critical patent/RU2106375C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2106375C1 publication Critical patent/RU2106375C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy; metal carbonization, production of carbon carriers, catalysts and sorbents. SUBSTANCE: carbon black pellets are classified into fractions sizing 0.2-1, 1-3 and 3-6 mm, and pyrolytic carbon is precipitated on them in moving layer in rotary horizontal reactor. Pyrolytic carbon is formed in thermal decomposition of gaseous or vaporous hydrocarbons at 900-1030, 80-900 and 750-800 C for each above-indicated fractions, respectively. Apparent density of granulated material is 1.56-1.63 g/cu.cm and process output is 8.8-57.5 kg/h. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к области производства углеродных материалов, преимущественно к способам получения гранулированного углеродного материала путем термической конверсии углеводородов и может быть использовано при получении углеродного материала, применение которого целесообразно в металлургии в качестве науглероживателя металлов или восстановителя, а также в производстве углеродных носителей катализаторов и сорбентов. The invention relates to the production of carbon materials, mainly to methods for producing granular carbon material by thermal conversion of hydrocarbons and can be used to produce carbon material, the use of which is advisable in metallurgy as a carburizer of metals or a reducing agent, as well as in the production of carbon carriers of catalysts and sorbents.

Целью изобретения является повышение кажущейся плотности гранулированного материала и производительности процесса. The aim of the invention is to increase the apparent density of the granular material and process performance.

Это обеспечивает способ получения углеродного гранулированного материала путем нагрева движущегося слоя гранулированной сажи во вращающемся горизонтальном реакторе при подаче газообразных или парообразных углеводородов в движущийся слой с последующим их термическим разложением при 750 - 1200oC и осаждением пироуглерода на саже. При этом гранулы сажи перед нагревом классифицируют на фракции размером 0,2 - 1 мм, 1 - 3 мм, 3 - 6 мм и осаждение пироугерода на каждой из этих фракций сажи производят при 900 - 1030, 800 - 900, 750 - 800oC соответственно. Классификация гранул сажи перед нагревом во вращающемся горизонтальном реакторе позволяет выбрать оптимальную температуру процесса, обеспечивающую максимальную скорость науглероживания для данного размера гранул и в конечном счете повысить однородность целевого продукта и кажущуюся плотность.This provides a method for producing carbon granular material by heating a moving layer of granular soot in a horizontal rotating reactor by supplying gaseous or vaporous hydrocarbons to the moving layer, followed by their thermal decomposition at 750 - 1200 o C and the deposition of pyrocarbon on soot. In this case, the soot granules before heating are classified into fractions of size 0.2 - 1 mm, 1 - 3 mm, 3 - 6 mm and pyrocarbon is deposited on each of these fractions of soot at 900 - 1030, 800 - 900, 750 - 800 o C respectively. The classification of carbon black granules before heating in a rotating horizontal reactor allows you to select the optimal process temperature, providing the maximum carbonization rate for a given granule size and ultimately increase the uniformity of the target product and the apparent density.

Классификация гранул сажи на 3 группы по размерам обусловлена как областями применения углеродного материала, так и оптимизацией параметров процесса в заданном температурном интервале. The classification of carbon black granules into 3 groups by size is determined by both the areas of application of the carbon material and the optimization of process parameters in a given temperature range.

Например, углеродный материал, используемый для легирования стали при внепечной обработке в вакууме, должен иметь оптимальный размер гранул 3 - 6 мм, а в производстве носителя катализаторов 0,2 - 1,0 мм (для суспензионных процессов) и 1 - 3 мм (для процессов в стационарном слое). Углеродный материал с размером гранул менее 0,2 мм получить технически сложно, так как в процессе науглероживания происходит их вынос из реактора с потоком отходящих газов. For example, the carbon material used for alloying steel during out-of-furnace treatment in a vacuum should have an optimal granule size of 3–6 mm, and in the production of a catalyst support 0.2–1.0 mm (for suspension processes) and 1–3 mm (for processes in the stationary layer). It is technically difficult to obtain carbon material with a granule size of less than 0.2 mm, since in the process of carburization they are removed from the reactor with a stream of exhaust gases.

Получение исходной для науглероживания сажи с размером гранул выше 6 мм так же технически сложно, так как практически размер гранул сажи обычно не превышает 6 мм. Obtaining the initial carbon black soot with a granule size above 6 mm is also technically difficult, since in practice the size of the carbon black granules usually does not exceed 6 mm.

В промышленном процессе условия изотермичности не соблюдается и по высоте слоя существует градиент температур (до 100oC), обусловленный сегрегацией гранул по размерам и особенностью конструкции реактора. В результате сегрегации загружаемая масса гранулированной сажи (0,2 - 6,0 мм) делится на несколько слоев, находящихся в неодинаковых температурных условиях. При этом не происходит равномерного перемешивания слоя подложки. Гранулы крупных размеров (фракция 3,0 - 6,0 мм) образуют верхний слой перемешиваемой массы и имеют наибольшую температуру, гранулы размером 1,0 - 3,0 мм занимают положение прослойки между мелкими 0,2 - 1,0 мм и крупными гранулами и имеют более низкую температуру вследствие низкой теплопроводности сажи. Наиболее мелкие гранулы (0,2 - 1,0) остаются на дне реактора и соприкасаются только с футеровкой реактора. Кроме этого градиент температур усиливается за счет введения газа-сырья с относительно низкой температурой (60 - 80oC) через газовый коллектор, расположенный в нижней части слоя подложки. При этом мелкие гранулы оказываются в наименее выгодных температурных условиях. Отсюда при реализации процесса скорости науглероживания фракций различны и при заданной продолжительности процесса каждая фракция имеет отличные друг от друга значения кажущейся плотности. Кроме того с повышением температуры для более крупных гранул усиливается влияние массопереноса на глубину проникновения реакции. В результате продукт, полученный по известному способу, является неоднородным.In the industrial process, the isothermal conditions are not met and a temperature gradient exists up to a layer height (up to 100 o C) due to the segregation of granules in size and the structural design of the reactor. As a result of segregation, the loaded mass of granular soot (0.2 - 6.0 mm) is divided into several layers that are in different temperature conditions. In this case, uniform mixing of the substrate layer does not occur. Granules of large sizes (fraction 3.0 - 6.0 mm) form the upper layer of the mixed mass and have the highest temperature, granules of 1.0 - 3.0 mm size occupy the position of a layer between small 0.2 - 1.0 mm and large granules and have a lower temperature due to the low thermal conductivity of soot. The smallest granules (0.2 - 1.0) remain at the bottom of the reactor and are in contact only with the lining of the reactor. In addition, the temperature gradient is enhanced by introducing a raw gas with a relatively low temperature (60 - 80 o C) through a gas manifold located in the lower part of the substrate layer. In this case, small granules are in the least favorable temperature conditions. Hence, when implementing the process, the rates of carburization of the fractions are different, and for a given duration of the process, each fraction has apparent density values that are different from each other. In addition, with increasing temperature for larger granules, the effect of mass transfer on the depth of penetration of the reaction increases. As a result, the product obtained by a known method is heterogeneous.

В способе по изобретению при науглероживания более узких фракций (после классификации) в оптимальных температурных условиях обеспечивается необходимая однородность готового продукта и более высокая производительность процесса. In the method according to the invention, when carburizing narrower fractions (after classification) under optimal temperature conditions, the required uniformity of the finished product and higher process productivity are provided.

Пример 1. Гранулированную сажу (П 514) классифицируют на фракции 0,2 - 1,0 мм, 1 - 3 мм, 3 - 6 мм. В реактор с внутренним диаметром 1,2 м загружают 160 кг гранулированной сажи фракции 0,2 - 1,0 мм. Реактор приводят во вращение со скоростью 1 об/мин. Для разогрева и поддержания заданной температуры используется топливная горелка. При температуре 730oC через расположенный в слое сажи водоохлаждаемый коллектор подают пропан-бутановую смесь со скоростью 9 нм3/ч. При достижении постоянной величины относительно привеса (полное зауглероживание внешней поверхности) через 69 ч с момента подачи пропан-бутановой смеси процесс заканчивается.Example 1. Granular soot (P 514) is classified into fractions of 0.2 - 1.0 mm, 1 - 3 mm, 3 - 6 mm. 160 kg of granular soot fraction 0.2 - 1.0 mm are loaded into a reactor with an inner diameter of 1.2 m. The reactor is rotated at a speed of 1 rpm. A fuel burner is used to warm up and maintain the set temperature. At a temperature of 730 ° C., a propane-butane mixture is supplied at a speed of 9 nm 3 / h through a water-cooled collector located in the soot layer. When a constant value is reached with respect to the gain (complete carbonization of the outer surface), after 69 hours from the moment the propane-butane mixture is supplied, the process ends.

После выгрузки из реактора и охлаждения материала определяют кажущуюся плотность гранул фракции 0,2 - 1,0 мм. Она составила 1,63 (табл. 1). After unloading from the reactor and cooling the material, the apparent density of the granules of the fraction 0.2 - 1.0 mm is determined. It amounted to 1.63 (table. 1).

Примеры 2 - 6 аналогичны примеру 1, но при температурах реакции 750, 800, 900, 1030 и 1050oC и соответственно времени процесса 48, 35, 16, 7 и 6,5 ч.Examples 2 to 6 are similar to example 1, but at reaction temperatures of 750, 800, 900, 1030 and 1050 o C and, accordingly, the process time of 48, 35, 16, 7 and 6.5 hours

Примеры 7 - 12 аналогичны примеру 1, но в качестве подложки использовали сажу фракции 1,0 - 3,0 мм при температурах реакции 730, 750, 800, 900, 1030 и 1050oC и соответственно времени процесса 69, 48, 35, 16, 7 и 6,5 ч.Examples 7 to 12 are similar to example 1, but as the substrate used carbon black fractions of 1.0 - 3.0 mm at reaction temperatures of 730, 750, 800, 900, 1030 and 1050 o C and, accordingly, the process time 69, 48, 35, 16 , 7 and 6.5 hours

Примеры 13 - 18 аналогичны примеру 1, но в качестве подложки использовали сажу фракции 3,0 - 6,0 мм при температурах реакции 730, 750, 800, 900, 1030 и 1050oC и соответственно времени процесса 69, 48, 35, 16, 7 и 6,5 ч.Examples 13 to 18 are similar to example 1, but as the substrate used carbon black fractions of 3.0 - 6.0 mm at reaction temperatures of 730, 750, 800, 900, 1030 and 1050 o C and, accordingly, the process time 69, 48, 35, 16 , 7 and 6.5 hours

Примеры 19 - 24 (по прототипу) аналогично примеру 1, но в качестве подложки использовали сажу фракции 0,2 - 6,0 мм, а науглероживание проводили при температурах 730, 750, 800, 900, 1030 и 1050oC и времени процесса соответственно 68, 48, 35, 16, 7 и 6,5 часов. Полученный углеродный материал классифицировали по фракциям 0,2 - 1,0, 1,0 - 3,0 и 3,0 - 6,0 и определяли кажущуюся плотность (табл.2).Examples 19 to 24 (prototype) similarly to example 1, but as the substrate used carbon black fractions of 0.2 - 6.0 mm, and carburization was carried out at temperatures of 730, 750, 800, 900, 1030 and 1050 o C and the process time, respectively 68, 48, 35, 16, 7 and 6.5 hours. The obtained carbon material was classified according to the fractions 0.2 - 1.0, 1.0 - 3.0 and 3.0 - 6.0 and the apparent density was determined (Table 2).

Результаты опытов, полученные при науглероживании гранулированной сажи с различным гранулометрическим составом и при различных температурах, приведены в табл. 1. Анализ данных показывает, что изобретение позволяет получить углеродный гранулированный материал более однородный по качеству при оптимальном значении кажущейся плотности для каждой из указанных фракций и повышенной производительности процесса. The results of the experiments obtained by carburizing granular soot with different particle size distribution and at different temperatures are given in table. 1. Data analysis shows that the invention allows to obtain a carbon granular material more uniform in quality with the optimal value of the apparent density for each of these fractions and increased productivity of the process.

В табл.2 приведены значения кажущейся плотности фракций (0,2 - 1,0; 1,0 - 3,0; 3,0 - 6,0 мм) готового продукта, полученного по известному способу, после классификации. Приведенные данные показывают, что полученный продукт неоднороден. Причем неоднородность по свойствам усиливается при крайних значениях температурного интервала, рассматриваемого в примерах 19 - 24. Table 2 shows the values of the apparent density of the fractions (0.2 - 1.0; 1.0 - 3.0; 3.0 - 6.0 mm) of the finished product obtained by the known method, after classification. The data presented show that the resulting product is heterogeneous. Moreover, the heterogeneity in properties increases at extreme values of the temperature range considered in examples 19-24.

Claims (1)

Способ получения углеродного гранулированного материала, включающий нагрев движущегося слоя гранулирвоанной сажи во вращающемся горизонтальном реакторе, подачу газообразных или парообразных углеводородов в движущийся слой с последующим их термическим разложением при 250-1200oС и осаждением пироуглерода на саже, отличающийся тем, что, с целью повышения кажущейся плотности материала и производительности процесса, гранулы сажи перед нагревом классифицируют на фракции размером 0,2-1 мм, 1-3 мм и 3-6 мм и осаждение пироуглерода на саже для каждой из этих фракций производят при 900-1030oС, 800-900oС и 750-800oС соответственно.A method of producing carbon granular material, including heating a moving layer of granular soot in a horizontal rotating reactor, supplying gaseous or vaporous hydrocarbons to a moving layer, followed by thermal decomposition at 250-1200 o C and deposition of pyrocarbon on soot, characterized in that, in order to increase the apparent density of the material and the performance of the process, soot granules before heating are classified into fractions of size 0.2-1 mm, 1-3 mm and 3-6 mm and pyrocarbon deposition on soot for each One of these fractions is carried out at 900-1030 o C, 800-900 o C and 750-800 o C, respectively.
SU4883618 1990-11-20 1990-11-20 Method for producing carbon granulated material RU2106375C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4883618 RU2106375C1 (en) 1990-11-20 1990-11-20 Method for producing carbon granulated material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4883618 RU2106375C1 (en) 1990-11-20 1990-11-20 Method for producing carbon granulated material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2106375C1 true RU2106375C1 (en) 1998-03-10

Family

ID=21545860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4883618 RU2106375C1 (en) 1990-11-20 1990-11-20 Method for producing carbon granulated material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2106375C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4504453A (en) Method of manufacturing crystalline silicon carbide
KR100404809B1 (en) Heat treatment of carbon materials
JPH0717368B2 (en) Porous carbonaceous material
CA1156520A (en) Method of producing an intermediate of silicon dioxide particles coated with carbon to be used in the production of silicon or silicon carbide
CN1036003A (en) The Apparatus for () and method therefor of preparation uniform, fine boron-containing ceramic powder
CN105883805B (en) A kind of preparation method of the high-specific surface area carbosphere based on tea seed shell base
CN111250140A (en) Carbon nitride nanorod array photocatalyst for photocatalytic nitrogen fixation and preparation method thereof
Liu et al. Na 2 CO 3 catalyzed CO 2 gasification of coal char and its intermediate complexes
US4525335A (en) Method of manufacturing crystalline silicon nitride and method of separation thereof
US3622272A (en) Method of growing silicon carbide whiskers
RU2106375C1 (en) Method for producing carbon granulated material
Krishnarao et al. Maximisation of SiC whisker yield during the pyrolysis of burnt rice husks
JP2000086217A (en) Production of carbon nanotube
CN1035168C (en) Method for continously preparation aluminum nitride by carbonitriding of aluminum oxide with movable bed reactor
CN110155965B (en) System and method for producing TiN, TiC and TiCN powder
CN110627067A (en) High-purity Fe5C2Preparation method of nano particles and application of nano particles in Fischer-Tropsch synthesis reaction
JP2000086218A (en) Method for synthesizing carbon nanotube and catalyst used for same
CN1042830C (en) Preparing graphite silicon carbide coating and carbon silicon compound by using rice husk
Stachowicz et al. Synthesis of ultrafine SiC from rice hulls (husks): a plasma process
Rogriguez et al. Coating processing by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) using a Fresnel lens
CN1189388C (en) Phase transfer process and system for preparing silicon nitride powder in batches by gas-phase chemical plasma method
EP0644154A1 (en) Process for the continuous preparation of aluminium nitride by the carbonitridation of alumina
JPH0118005B2 (en)
KR101678068B1 (en) Method for Preparing Catalyst Using Combustion Method
CN114804023A (en) Preparation method and application of metal-molten salt for hydrogen production from natural gas and carbon black