RU2534542C1 - Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор - Google Patents
Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534542C1 RU2534542C1 RU2013128255/05A RU2013128255A RU2534542C1 RU 2534542 C1 RU2534542 C1 RU 2534542C1 RU 2013128255/05 A RU2013128255/05 A RU 2013128255/05A RU 2013128255 A RU2013128255 A RU 2013128255A RU 2534542 C1 RU2534542 C1 RU 2534542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- carbon material
- pores
- porous carbon
- stage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов. Процесс получения гранулированного пористого углеродного материала состоит из двух стадий. На первой стадии сажу смешивают с нефтяным пеком и растворителем, далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в газовой среде при температуре не более 250°С, подвергают карбонизации при 600-1200°С и охлаждают. Продукт, полученный на первой стадии, обладает узким распределением пор. На второй стадии продукт, полученный на первой стадии, измельчают до размера частиц менее 1 мм, смешивают с нефтяным пеком и растворителем, смесь гранулируют. Полученные гранулы подвергают стабилизации и карбонизации при тех же условиях, как на первой стадии. Техническим результатом является обеспечение возможности получения пористого углеродного материала, характеризующегося бимодальным распределением пор и низким содержанием золы. 1 ил., 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов.
Известны пористые углеродные материалы - активные угли, применяемые в качестве адсорбентов и носителей для катализаторов, которые получают пиролизом различных углеродсодержащих материалов, например древесины, торфа, каменного угля, продуктов нефтепереработки, органических полимеров с последующей активацией паровоздушной смесью, углекислым газом или другими активирующими агентами [Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение / Пер. с нем. - Л.: Химия, 1984. - 216 с.]. Приготовленные известными способами углеродные материалы имеют развитую пористую структуру. Для них характерно широкое распределение пор по размерам, т.е. активные угли содержат как поры небольшого размера, так и крупные транспортные поры. Первые отвечают за процессы адсорбции (в случае, если активные угли используются как адсорбенты) и протекание химических реакций (если активные угли используются как носители катализаторов). Крупные транспортные поры позволяют молекулам адсорбата или исходных реагентов достигать поверхности мелких пор, т.е. облегчать процессы внутренней диффузии в порах адсорбента, что увеличивает скорость всего процесса в целом. Наличие крупных пор является особенно важным в случае адсорбции из растворов или жидкофазных каталитических процессов (например, гидрирование масел). Однако существенным недостатком активных углей является их высокая зольность (до 20% мас.). Из-за этого при утилизации отработанных катализаторов на основе активных углей после сжигания катализаторов содержание драгоценных компонентов (например, палладия - в случае палладиевых катализаторов) в золе составляет около 15-20% масс., что делает утилизацию отработанных катализаторов менее выгодной.
Наиболее близким к заявляемому способу получения пористого углеродного материала является способ [Kugatov P.V., Zhirnov B.S. Porous carbon/carbon composites produced from carbon black and petroleum pitch // Journal of Porous Materials. 2013. V. 20, №4. Pp.875-882], в котором сажу смешивают с нефтяным пеком в присутствии растворителя до образования однородной пластичной массы, полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют нагреванием их до температуры 200°C, карбонизируют при температурах 600-1000°C в инертной среде и охлаждают. Полученный пористый углеродный материал по сравнению с активными углями обладает низкой зольностью (менее 1%). Однако недостатком данного материала является узкое распределение пор по размерам с преобладанием относительно небольших пор, вызванное использованием сажи в качестве наполнителя. Доля же крупных пор не превышает 15%.
Задачей данного изобретения является разработка способа получения пористого углеродного материала с низким содержанием золы, обладающего бимодальным распределением пор. Наличие крупных пор в данном материале может сделать более эффективным его использование в технологических процессах.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения пористого углеродного материала, включающем смешение сажи с нефтяным пеком и растворителем, гранулирование полученной смеси, стабилизацию гранул путем их нагревания в воздушной среде и карбонизацию гранул с последующим охлаждением с получением гранулированного материала с узким распределением пор, согласно изобретению полученный гранулированный материал с узким распределением пор измельчают до размера частиц менее 1 мм, смешивают с нефтяным пеком в присутствии растворителя, полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют нагреванием их до температуры не более 250°C, карбонизируют при температурах 600-1200°C в инертной среде и охлаждают.
Если размер частиц измельченного углеродного материала гранул, полученных после первой стадии, превышает 1 мм, то конечные гранулы получаются непрочными. Гранулы также получаются непрочными, если температура карбонизации меньше 600°C, так как в этом случае исходный пек в гранулах может неполностью превратиться в кокс. Верхний предел температуры карбонизации обусловлен высокими затратами на прокалку при более высоких температурах.
Способ получения предлагаемого пористого углеродного материала состоит из двух стадий и осуществляется следующей последовательностью действий.
На первой стадии сажу со средним размером частиц 10-350 нм и удельной поверхностью 10-160 м2/г смешивают не менее 30 минут до образования пластичной массы с измельченным нефтяным пеком с температурой размягчения 40-150°C и выходом летучих веществ 20-80% и растворителем; далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в газовой среде при температуре не более 250°C, карбонизируют при температурах 600-1200°C и охлаждают.
На второй стадии готовые углеродные гранулы измельчают до размера частиц менее 1 мм, смешивают не менее 30 минут до образования пластичной массы с измельченным нефтяным пеком с температурой размягчения 40-150°C и выходом летучих веществ 20-80% и растворителем; далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в газовой среде при температуре не более 250°С, карбонизируют при температурах 600-1200°C и охлаждают.
На чертеже представлены дифференциальные кривые распределения пор образцов.
Полученный пористый углеродный материал имеет поры в широком диапазоне размеров, причем благодаря использованию сажи в качестве первичного наполнителя на первой стадии в конечном материале присутствуют поры небольшого размера. Также в готовом материале присутствуют крупные поры благодаря тому, что полученные на первой стадии гранулы измельчают с получением вторичного наполнителя. Таким образом, на кривой распределения пор видно, что данный материал обладает бимодальным распределением пор с двумя максимумами. Благодаря такому характеру распределения пор предлагаемый пористый углеродный материал может найти промышленное применение в промышленности как адсорбент и как носитель для катализаторов в тех технологических процессах, где скорость всего процесса ограничивается внутренней диффузией молекул реагентов в порах углеродного материала.
Примеры реализации способа
Пример 1 (прототип). 100 г сажи марки П 701 по ГОСТ 7885-86 смешивают с 43 г нефтяного пека с температурой размягчения 145°C, выходом летучих веществ 45% и размером частиц не более 0,315 мм в течение 10 минут, добавляют 220 мл (при температуре 20°C) толуола и перемешивают в течение 60 минут, полученную смесь экструдируют под давлением 0,5-5,0 МПа через фильеры диаметром 2,7 мм; гранулы стабилизируют в воздушной среде при температуре 120-150°C в течение 30 минут, нагревают в инертной среде со скоростью 15-20 град./мин до температуры 700°C и выдерживают при данной температуре в течение 30 минут, далее гранулы охлаждают до температуры 20°C. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.
Пример 2. Полученные по первому способу углеродные гранулы измельчают до размера частиц менее 1 мм. 103,5 г измельченного углеродного материала смешивают с 44,4 г нефтяного пека с температурой размягчения 145°C, выходом летучих веществ 45% и размером частиц не более 0,315 мм в течение 10 минут, добавляют 200 мл (при температуре 20°C) толуола и перемешивают в течение 60 минут, полученную смесь экструдируют под давлением 0,5-5,0 МПа через фильеры диаметром 2,7 мм; гранулы стабилизируют в воздушной среде при температуре 120-150°C в течение 30 минут, нагревают в инертной среде со скоростью 15-20 град./мин до температуры 700°C и выдерживают при данной температуре в течение 30 минут, далее гранулы охлаждают до температуры 20°C. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.
Пример 3. Описываемый процесс получения пористого углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 2 за исключением того, что стабилизацию гранул проводят при температуре 220-250°C.
Пример 4. Описываемый процесс получения пористого углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 2 за исключением того, что карбонизацию гранул проводят при температуре 600°C.
Пример 5. Описываемый процесс получения пористого углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 2, за исключением того, что карбонизацию гранул проводят при температуре 1150°C.
Характеристика пористых углеродных материалов дана в таблице.
Claims (1)
- Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор, включающий смешение сажи с нефтяным пеком и растворителем, гранулирование полученной смеси, стабилизацию гранул путем их нагревания в воздушной среде и карбонизацию гранул с последующим охлаждением с получением гранулированного материала с узким распределением пор, отличающийся тем, что полученный гранулированный материал с узким распределением пор измельчают до размера частиц менее 1 мм, смешивают с нефтяным пеком в присутствии растворителя, полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют нагреванием до температуры не более 250°C и подвергают карбонизации при температуре 600-1200°C в инертной среде с последующим охлаждением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128255/05A RU2534542C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128255/05A RU2534542C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534542C1 true RU2534542C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128255/05A RU2534542C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534542C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2077381C1 (ru) * | 1992-03-18 | 1997-04-20 | Акционерное общество закрытого типа "Экофор" | Способ получения углеродного адсорбента |
RU2417835C1 (ru) * | 2010-04-14 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ получения адсорбента |
-
2013
- 2013-06-19 RU RU2013128255/05A patent/RU2534542C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2077381C1 (ru) * | 1992-03-18 | 1997-04-20 | Акционерное общество закрытого типа "Экофор" | Способ получения углеродного адсорбента |
RU2417835C1 (ru) * | 2010-04-14 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ получения адсорбента |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
П.В.КУГАТОВ и др. «Пористые углеродные композиционные материалы на основе сажи и нефтяного пека», Интеграция науки и производства, Тезисы докладов отраслевой НПК, Уфа, 2011, стр.23. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
El-Hendawy | An insight into the KOH activation mechanism through the production of microporous activated carbon for the removal of Pb2+ cations | |
Fiuza Jr et al. | Preparation of granular activated carbons from yellow mombin fruit stones for CO2 adsorption | |
Luo et al. | Activated Carbon Derived from Pyrolyzed Pinewood Char using Elevated Temperature, KOH, H3PO4, and H2O2. | |
Plaksin et al. | Carbon materials from the Sibunit family and methods for controlling their properties | |
Xiong et al. | Physicochemical and adsorption properties of biochar from biomass-based pyrolytic polygeneration: effects of biomass species and temperature | |
Kugatov et al. | Porous carbon/carbon composites produced from carbon black and petroleum pitch | |
KR20210092392A (ko) | 리그닌 유래 활성탄의 제조방법 및 이에 따라 제조된 활성탄을 포함하는 고분자 복합재료 | |
Acevedo et al. | Preparation of MgO-templated carbons from waste polymeric fibres | |
US20220096981A1 (en) | Pelletized activated carbon and methods of production | |
Reza et al. | Hydrothermal carbonization of glucose in saline solution: sequestration of nutrients on carbonaceous materials | |
Spagnuolo et al. | Hydrochar from Sargassum muticum: A sustainable approach for high-capacity removal of Rhodamine B dye | |
WO2014207096A1 (en) | Method for manufacturing shaped beta-sic mesoporous products and products obtained by this method | |
RU2534542C1 (ru) | Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор | |
CN106082172A (zh) | 一种高比表面积制氮碳分子筛的制备方法 | |
Teh et al. | ZnCl2/NaCl-catalysed hydrothermal carbonization of glucose and oil palm shell fiber | |
Lopez et al. | Preparation of adsorbents derived from waste tires | |
KR101752967B1 (ko) | 내발화성이 향상된 제올라이트/활성탄의 성형 복합흡착제용 조성물을 펠렛화하는 펠렛제조장치 | |
RU2417835C1 (ru) | Способ получения адсорбента | |
Nasri et al. | Synthesis and characterization of low-cost porous carbon from palm oil shell via K2CO3 chemical activation process | |
CN114715877B (zh) | 一种高比表面积多孔碳材料及其制备方法 | |
Román et al. | Production of cost-effective mesoporous materials from prawn shell hydrocarbonization | |
Makomaski | Porous structure and thermal properties of carbon adsorbents from pitch–polymer compositions | |
US20210300764A1 (en) | Process for forming a pure carbon powder | |
RU2740559C1 (ru) | Способ получения углеродного адсорбента | |
Perederii et al. | Carbon sorbents from waste crumb tires |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160620 |