RU2540162C2 - Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end - Google Patents
Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540162C2 RU2540162C2 RU2013115271/05A RU2013115271A RU2540162C2 RU 2540162 C2 RU2540162 C2 RU 2540162C2 RU 2013115271/05 A RU2013115271/05 A RU 2013115271/05A RU 2013115271 A RU2013115271 A RU 2013115271A RU 2540162 C2 RU2540162 C2 RU 2540162C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon powder
- housing
- solvent
- pendulum
- extractor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области коксохимии и металлургии, в частности к способу получения высокоплотных углеродных материалов, используемых для приготовления конструкционных графитов. Углеродные материалы находят широкое применение во многих областях промышленности: в металлургии - для изготовления тиглей, пресс-форм, контейнеров для получения полупроводниковых материалов, насадок для непрерывной разливки металлов; в машиностроении - для производства подшипников, колец трения, инструментов точного машиностроения. Такие продукты могут быть использованы для изготовления антифрикционных материалов, применяемых в элементах трения авиационных двигателей. Кроме того, углеродные материалы широко используются в электродной промышленности, а также для изготовления сменных элементов атомных реакторов, деталей технологической оснастки, при организации производства кремния, кварцевого стекла, и потребность в них постоянно увеличивается. Поэтому работы, направленные на получение новых углеродных материалов и использование для этого новых видов сырья, являются очень актуальными.The invention relates to the field of coke chemistry and metallurgy, in particular to a method for producing high-density carbon materials used for the preparation of structural graphites. Carbon materials are widely used in many industries: in metallurgy - for the manufacture of crucibles, molds, containers for semiconductor materials, nozzles for continuous casting of metals; in mechanical engineering - for the production of bearings, friction rings, precision engineering tools. Such products can be used for the manufacture of antifriction materials used in the friction elements of aircraft engines. In addition, carbon materials are widely used in the electrode industry, as well as for the manufacture of replaceable elements of nuclear reactors, parts of industrial equipment, in organizing the production of silicon, quartz glass, and the need for them is constantly increasing. Therefore, work aimed at obtaining new carbon materials and using new types of raw materials for this are very relevant.
Известен способ [1] получения мезофазного углеродного порошка из карбонизированного каменноугольного пека путем экстрагирования в замкнутом контуре циркуляцией ароматического растворителя в противоточном режиме в три непрерывных этапа - экстрагирование, корректировка, промывка, с последующим гидроциклонным разделением и сушкой. Сырьем для экстракции может служить продукт карбонизации углеводородного сырья: сланцевых смол, нефтяного пека и каменноугольный пека. В качестве растворителя применяют 40-100% мас., ароматических углеводородов, представляющих собой один или более, выбранных из группы, состоящей из одно, би- или трициклических ароматических углеводородов. Суспензию циркулируют в аппарате в течение времени при температуре кипения растворителя. Далее с помощью гидроциклона разделяют на составляющие: растворитель + смола и углеродный порошок. В гидроциклоне порошок и часть растворителя уходит в нижнее отверстие и составляет 12-17%. После разделения проэкстрагированный и промытый порошок подвергается термической обработке до постоянного веса в сушильном аппарате при температуре кипения растворителя.A known method [1] of obtaining a mesophase carbon powder from carbonized coal tar pitch by extracting in a closed loop by circulating an aromatic solvent in countercurrent mode in three continuous stages — extraction, adjustment, washing, followed by hydrocyclone separation and drying. The raw material for extraction may be the product of the carbonization of hydrocarbons: shale resins, oil pitch and coal tar. As a solvent, 40-100% by weight of aromatic hydrocarbons are used, which are one or more selected from the group consisting of one, bi- or tricyclic aromatic hydrocarbons. The suspension is circulated in the apparatus over time at the boiling point of the solvent. Then, using a hydrocyclone, they are divided into the components: solvent + resin and carbon powder. In the hydrocyclone, the powder and part of the solvent goes into the lower hole and amounts to 12-17%. After separation, the extracted and washed powder is heat treated to constant weight in a drying apparatus at the boiling point of the solvent.
Недостатком известного способа (прототипа) являются:The disadvantage of this method (prototype) are:
1. Процесс разделения суспензии протекает в гидроциклонном аппарате с большим процентом потерь порошка (от 20 до 30%), что увеличивает расходы на закупаемый пек и, как следствие, приводит к увеличению себестоимости выпускаемой продукции.1. The process of separation of the suspension takes place in a hydrocyclone apparatus with a large percentage of powder losses (from 20 to 30%), which increases the cost of purchased pitch and, as a result, leads to an increase in the cost of production.
2. Имеется вероятность нестабильной работы гидроциклона из-за неравномерного распределения порошка в суспензии и нестабильного напора суспензии на входе в гидроциклон, что приводит к забиванию нижнего отверстия.2. There is a possibility of unstable operation of the hydrocyclone due to the uneven distribution of the powder in the suspension and the unstable pressure of the suspension at the inlet of the hydrocyclone, which leads to clogging of the lower hole.
Целью работы являлась разработка технологии получения мезофазного углеродного порошка улучшенного качества для производства конструкционных графитовых материалов и изделий, работающих в условиях высоких температур, нейтронного облучения, эрозии, агрессивных сред и режимного трения. В результате на российский рынок будет выведен графит нового поколения, что позволит сократить импорт аналогичных материалов.The aim of the work was to develop a technology for producing mesophase carbon powder of improved quality for the production of structural graphite materials and products operating under conditions of high temperatures, neutron irradiation, erosion, aggressive environments and regime friction. As a result, new generation graphite will be introduced to the Russian market, which will reduce the import of similar materials.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является оптимизация аппаратного оформления процесса и увеличение выхода мезофазного углеродного порошка.The problem to which the invention is directed, is to optimize the hardware design of the process and increase the yield of mesophase carbon powder.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения мезофазного порошка из карбонизированного каменноугольного пека проводят экстракцию в замкнутом контуре циркуляцией карбонизата с ароматическим растворителем с последующей промывкой, фильтрацией и сушкой в предлагаемом устройстве маятникового типа (далее МТ). Это позволяет снизить процент потерь порошка по сравнению с прототипом на 5%.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method for producing a mesophase powder from carbonized coal tar pitch, extraction is carried out in a closed circuit by circulating the carbonizate with an aromatic solvent, followed by washing, filtering and drying in the proposed pendulum type device (hereinafter MT). This allows to reduce the percentage loss of powder compared with the prototype by 5%.
Сырьем для экстракции служит продукт карбонизации каменноугольного пека.The raw material for extraction is the product of carbonization of coal tar pitch.
В настоящий момент каменноугольные пеки являются наиболее перспективным сырьем для создания конструкционных графитов.At present coal tar sands are the most promising raw material for the creation of structural graphites.
В качестве экстрагента были рассмотрены органические растворители, представляющие собой один или несколько углеводородов с высоким содержанием ароматических веществ. Эти растворители обычно включают в себя один, два и три циклических ароматических углеводородов. Конкретные растворители, которые могут использоваться в предлагаемом изобретении, включают один из растворителей, выбранных из группы: тетралин, ксилол, толуол, бензол, α-метил-нафталин, антраценовая фракция, каменноугольные масла. Температура кипения данного ряда лежит в пределах 80-330°C. Данный ряд ароматических соединений является лучшим для растворения асфальтеновых компонентов, содержащихся в β-фракции каменноугольного пека.Organic solvents, which are one or more hydrocarbons with a high content of aromatic substances, were considered as an extractant. These solvents typically include one, two, and three cyclic aromatic hydrocarbons. Specific solvents that can be used in the present invention include one of the solvents selected from the group: tetraline, xylene, toluene, benzene, α-methyl-naphthalene, anthracene fraction, coal oils. The boiling point of this series lies in the range of 80-330 ° C. This series of aromatic compounds is the best for dissolving asphaltene components contained in the β-fraction of coal tar pitch.
Соотношение твердый материал - жидкость, как и в прототипе, колеблется в пределах (1:20) до (1:5) масс %. Циркуляция суспензии при температурах кипения растворителя и атмосферном давлении за незначительное время 5-60 минут способствует глубокому извлечению высокомолекулярных углеводородов.The ratio of solid material to liquid, as in the prototype, ranges from (1:20) to (1: 5) mass%. The circulation of the suspension at a boiling point of the solvent and atmospheric pressure for a short time of 5-60 minutes contributes to the deep extraction of high molecular weight hydrocarbons.
Способ осуществляется в следующей последовательности. Экстракция проводится в аппарате с замкнутым контуром, по которому циркулирует суспензия. Далее, суспензия направляется в экстрактор (МТ). В маятниковом экстракторе установлен фильтр, через который проходит только раствор каменноугольной смолы, порошок карбонизата остается на фильтре. Экстрактор снабжен приводом, который обеспечивает качание экстрактора МТ на специальных опорах. Таким образом, промывается порошок карбонизата. Промывание карбонизата продолжается до момента достижения внутри маятникового экстрактора температуры кипения растворителя. Образующийся экстракт (растворитель + смола), при каждой промывке, откачивается через сливной патрубок из емкости насосом на перегонку. Заключительной стадией всего процесса является сушка чистого промытого порошка, которая проходит в том же аппарате. Весь процесс продолжается столько, сколько потребуется для получения твердой фазы с определенным количеством летучих веществ.The method is carried out in the following sequence. Extraction is carried out in an apparatus with a closed loop, through which the suspension circulates. Next, the suspension is sent to an extractor (MT). A filter is installed in the pendulum extractor, through which only a solution of coal tar passes, the carbonizate powder remains on the filter. The extractor is equipped with a drive that ensures the swing of the MT extractor on special supports. Thus, the carbonizate powder is washed. The washing of the carbonizate continues until the solvent reaches the boiling point inside the pendulum extractor. The resulting extract (solvent + resin), with each washing, is pumped through the drain pipe from the tank by distillation pump. The final stage of the whole process is the drying of the clean washed powder, which takes place in the same apparatus. The whole process continues as long as it takes to obtain a solid phase with a certain amount of volatile substances.
Разделение образующейся трехфазной смеси (растворитель + смола, углеродный порошок) в аппарате МТ, позволяет:The separation of the resulting three-phase mixture (solvent + resin, carbon powder) in the MT apparatus allows:
- выполнить три процесса в одном аппарате: промывки, фильтрации и сушки;- perform three processes in one apparatus: washing, filtering and drying;
- выполнить процессы закрытыми, что позволяет встроить эту операцию в технологическую линию и обеспечить безопасность человека.- perform the processes closed, which allows you to embed this operation in the production line and ensure human safety.
Для осуществления предлагаемого способа используют устройство маятникового типа для получения углеродного порошка. Предлагаемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструкция предлагаемой установки для промывки, фильтрации и сушки мезофазного углеродного порошка; на фиг.2 - конструкция экстрактора в разрезе; на фиг.3 - конструкция кассеты фильтра.To implement the proposed method, a pendulum type device is used to produce carbon powder. The proposed device is illustrated by drawings. Figure 1 shows the design of the proposed installation for washing, filtering and drying the mesophase carbon powder; figure 2 - sectional view of the extractor; figure 3 - design of the filter cartridge.
Установка состоит из следующих основных узлов: основания 1, выполненного в виде двух сварных конструкций из швеллеров 2, соединенных пятью стяжками 3 с помощью болтов, и четырех опор 4; экстрактора 6, который крепится на основании 1 с помощью двух полуосей 7, опирающихся на подшипниковые узлы 9; на конце одной полуоси 7 закреплен винтами 11 рычаг 10; пневмоцилиндра 12, установленного на специальной площадке 5 основания посредством шарнирного фланца 13 и соединенного шарнирной головкой 14 с рычагом 10.The installation consists of the following main units: base 1, made in the form of two welded structures of channels 2, connected by five couplers 3 with bolts, and four supports 4; an extractor 6, which is mounted on the base 1 using two half shafts 7, based on the bearing units 9; at the end of one axle shaft 7 is fixed with screws 11 a lever 10; a pneumatic cylinder 12 mounted on a special platform 5 of the base by means of a hinge flange 13 and connected by a hinged head 14 with a lever 10.
Экстрактор 6 состоит из сварного корпуса 15 цилиндрической формы, выполненного из листовой стали, содержащего внутреннюю емкость 16, рубашку обогрева 17, фланец 18, сливной патрубок 19, патрубки 23 и 24, бобышки 20 и колонки 21. Стенка внутренней емкости 16 отстоит от стенки рубашки обогрева 17, образуя полость, в которую через патрубок 23 подается теплоноситель - масло, предварительно нагреваемое и принудительно циркулируемое термостатом через патрубок 24. Во внутреннюю емкость 16 вставлена кассета 25, которая представляет собой сварную конструкцию цилиндрической формы в виде каркаса. Каркас кассеты 25 выполнен из листовой стали и состоит из двух бортов 36 в виде колец, зафиксированных на расстоянии прутками 37; фланца 38 и дна 39. Для незамедлительного отвода грязного растворителя из промываемого порошка дно 39 перфорировано концентрично по окружностям отверстиями 40. К бортам 36 и дну 39 кассеты 25 крепится фильтровальный материал 26, удерживающий порошок 27 и пропускающий грязный растворитель 28 для слива через сливной патрубок 19. Сверху к фланцу 18 корпуса 15 болтами 29 крепится крышка 30. Зазор между торцами фланца 18 и крышки 30 уплотнен при помощи фторопластовой прокладки 31. К крышке 30 приварен входной патрубок 32 и имеются дополнительные патрубки 33 для связи с атмосферой. Кожух 34 закреплен болтами 22 к колонкам 21. Теплоизоляция 35 корпуса 15 размещена в зазоре между корпусом 15 и кожухом 34. Для образования оси качания "а" экстрактор 6 посредством бобышек 20 крепится болтами 8 к полуосям 7.The extractor 6 consists of a
Пневмоцилиндр 12 приводится в движение сжатым воздухом, поступающим от компрессора. Возвратно-поступательные перемещения штока пневмоцилиндра 12 посредством рычага 10 преобразуются в маятниковые движения экстрактора 6.The pneumatic cylinder 12 is driven by compressed air coming from the compressor. The reciprocating movements of the rod of the pneumatic cylinder 12 by means of the lever 10 are converted into pendulum movements of the extractor 6.
Устройство функционирует следующим образом. Проэкстрагированная суспензия поступает в аппарат МТ через входной патрубок 32. С помощью маятниковых движений порошок проходит динамическую промывку. Динамическая промывка способствует лучшему контакту частичек порошка с растворителем, по сравнению со статическим экстрактором. После завершения промывки образующийся экстракт, проходя через фильтровальный материал 26, откачивается через сливной патрубок 19. Затем мокрый порошок проходит стадию сушки здесь же. Динамическая сушка способствует более быстрой и качественной сушки порошка. Далее с аппарата снимается крышка 30 и извлекается фильтр с порошком.The device operates as follows. The extracted slurry enters the MT apparatus through the
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2443624, з-ка №2009139850/05, 29.10.2009.1. RF patent No. 2443624, zak No. 2009139850/05, 10.29.2009.
2. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., «Химия», 1973.2. A.G. Kasatkin. Basic processes and apparatuses of chemical technology. M., "Chemistry", 1973.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013115271/05A RU2540162C2 (en) | 2013-04-05 | 2013-04-05 | Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013115271/05A RU2540162C2 (en) | 2013-04-05 | 2013-04-05 | Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013115271A RU2013115271A (en) | 2014-10-10 |
RU2540162C2 true RU2540162C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013115271/05A RU2540162C2 (en) | 2013-04-05 | 2013-04-05 | Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540162C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU131356A1 (en) * | 1959-11-21 | 1959-11-30 | П.М. Туляков | Pulsator for extraction columns |
SU398258A1 (en) * | 1972-05-19 | 1973-09-27 | FLUID DISTRIBUTOR | |
EP0480106B1 (en) * | 1988-12-22 | 2001-01-03 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
US6194344B1 (en) * | 1996-05-31 | 2001-02-27 | Maruzen Petrochemical Co., Ltd | Process for preparing carbonaceous material carrying ultrafinely dispersed metal |
RU2443624C2 (en) * | 2009-10-29 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Графиты и углеродные материалы" | Method of producing mesomorphic-phase carbon powder |
-
2013
- 2013-04-05 RU RU2013115271/05A patent/RU2540162C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU131356A1 (en) * | 1959-11-21 | 1959-11-30 | П.М. Туляков | Pulsator for extraction columns |
SU398258A1 (en) * | 1972-05-19 | 1973-09-27 | FLUID DISTRIBUTOR | |
EP0480106B1 (en) * | 1988-12-22 | 2001-01-03 | Conoco Inc. | Process for isolating mesophase pitch |
US6194344B1 (en) * | 1996-05-31 | 2001-02-27 | Maruzen Petrochemical Co., Ltd | Process for preparing carbonaceous material carrying ultrafinely dispersed metal |
RU2443624C2 (en) * | 2009-10-29 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Графиты и углеродные материалы" | Method of producing mesomorphic-phase carbon powder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013115271A (en) | 2014-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106892410B (en) | Production method of insoluble sulfur | |
KR20010023757A (en) | Method of re-refining waste oil by distillation and extraction | |
CN108219839B (en) | Needle coke production method and device | |
EP3941999A1 (en) | Mesophase pitch for carbon fiber production using supercritical carbon dioxide | |
WO2011011972A1 (en) | Method for extracting lignite wax | |
CN102165049A (en) | Method for manufacturing hyper-coal | |
CN111592905A (en) | Method and system for pretreatment and purification of coal tar | |
CN106566576B (en) | Distill pyrolysis installation and material processing method | |
CN115551626A (en) | Reaction vessel for liquid phase catalytic pyrolysis of polymers | |
EP4267696A1 (en) | Process for the depolymerization of plastic waste material | |
RU2540162C2 (en) | Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end | |
CN111943464B (en) | Method and system for treating perennial polluted sludge, waste residues or oil sand in natural oil deposit containing oil and water deeply | |
BR112014012915B1 (en) | LIPID PRODUCTION METHOD, AND, COMPOSITION | |
JP5827753B2 (en) | An improved method for producing low ash refined coal from high ash coal while recovering total solvent | |
CN103748196A (en) | A process flow sheet for pre-treatment of high ash coal to produce clean coal | |
KR20170088898A (en) | Method of processing and/or recovering and/or reutilizing residues, especially from refinery processes | |
CN102827680A (en) | Waste hydraulic oil regeneration equipment | |
KR101583178B1 (en) | Gravitational settling tank and production method for ashless coal using same | |
CN109628142A (en) | A kind of method that high efficiency, low cost removes solid particle in FCC slurry | |
RU2153415C2 (en) | Method and device for salvaging of used up tyres and waste of mechanical rubber goods | |
CN114717019A (en) | Cracking system and method for realizing cracking of high polymer | |
RU2443624C2 (en) | Method of producing mesomorphic-phase carbon powder | |
KR100817738B1 (en) | Method and apparatus for producing oil from waste plastic | |
US1904521A (en) | Separation of oils from solid residues | |
JP5840292B2 (en) | System and method for producing low ash refined coal from high ash coal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170406 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180702 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181129 |