UA146599U - METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE - Google Patents

METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE Download PDF

Info

Publication number
UA146599U
UA146599U UAU202006807U UAU202006807U UA146599U UA 146599 U UA146599 U UA 146599U UA U202006807 U UAU202006807 U UA U202006807U UA U202006807 U UAU202006807 U UA U202006807U UA 146599 U UA146599 U UA 146599U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
pyrographite
heating
hydrocarbon
fluidized bed
electric current
Prior art date
Application number
UAU202006807U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Костянтин Віталійович Сімейко
Валентин Олексійович Бородуля
Сергій Юрійович Саєнко
Костянтин В'ячеславович Лобач
Олексій Пантелеймонович Кожан
Валерій Максимович Дмітрієв
Микола Андрійович Сидоренко
Ярослав Олександрович Івачкін
Олексій Володимирович Марасін
Ірина Олександрівна Писаренко
Валерій Степанович Рябчук
Original Assignee
Інститут Газу Національної Академії Наук України
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 Інститут Газу Національної Академії Наук України filed Critical Інститут Газу Національної Академії Наук України
Priority to UAU202006807U priority Critical patent/UA146599U/en
Publication of UA146599U publication Critical patent/UA146599U/en

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Спосіб одержання пірографіту включає нагрівання вихідного вуглеводню електричним струмом та охолодження готового продукту. У реакційній зоні нагрівання створюють псевдозріджений шар з дрібнодисперсного чистого графіту шляхом пропускання через нього вуглеводню та інертного газу, а нагрівання його здійснюють шляхом пропускання електричного струму через псевдозріджений шар. Як вуглеводень використовують метан або пропан-бутанову суміш.The method of obtaining pyrographite includes heating the source hydrocarbon with an electric current and cooling the finished product. In the reaction zone of heating, a fluidized bed of fine pure graphite is created by passing a hydrocarbon and an inert gas through it, and heating is carried out by passing an electric current through the fluidized bed. Methane or propane-butane mixture is used as a hydrocarbon.

Description

Корисна модель належить до способів одержання пірографіту. Спосіб може бути використаний для одержання пірографіту з низьким виходом аморфного вуглецю з подальшим застосуванням у техніці надвисоких температур, атомній енергетиці, машинобудуванні, електротехніці, авіа - та ракетобудуванні.A useful model belongs to the methods of obtaining pyrographite. The method can be used to obtain pyrographite with a low yield of amorphous carbon with further application in ultra-high temperature technology, atomic energy, mechanical engineering, electrical engineering, aircraft and rocket engineering.

Відомий спосіб одержання пірографіту (патент США Мо 3,720,499 від 13.03.1973 МПК СО18В 31/10), що включає стадію, на якій потік вуглеводневого газу без зниження тиску подають через сопло в реакційну камеру, в якій створюють електричну дугу. Електрична дуга нагріває вуглеводневий газ до температури 1500 "С і вище, що обумовлює піроліз вуглеводневого газу з утворенням аморфного вуглецю та пірографіту. Спосіб включає додаткову стадію періодичного видалення пірографіту з реакційної зони для забезпечення безперервного процесу утворення пірографіту. Створення електричної дуги значно ускладнює контрольованість процесу, а утворення аморфного вуглецю збільшує питомі витрати вуглеводневого газу.There is a known method of obtaining pyrographite (US patent No. 3,720,499 dated 13.03.1973 IPC СО18В 31/10), which includes a stage in which a stream of hydrocarbon gas is fed through a nozzle into the reaction chamber without reducing the pressure, in which an electric arc is created. An electric arc heats the hydrocarbon gas to a temperature of 1500 "C and higher, which causes the pyrolysis of the hydrocarbon gas with the formation of amorphous carbon and pyrographite. The method includes an additional stage of periodic removal of pyrographite from the reaction zone to ensure a continuous process of pyrographite formation. The creation of an electric arc significantly complicates the controllability of the process, and the formation of amorphous carbon increases the specific consumption of hydrocarbon gas.

Відомий спосіб одержання високоорієнтованого пірографіту (патент СССР Мо 1427766 А1 від 15.12.1990 МПК СО1В 31/04) шляхом впливу лазерного випромінювання потужністю 5:105-107A known method of obtaining highly oriented pyrographite (USSR patent Mo 1427766 A1 dated 15.12.1990 IPC СО1В 31/04) by exposure to laser radiation with a power of 5:105-107

Вт/сме і тривалістю 108-109 с на термооброблений графіт в середовищі вуглеводневого газу, який подають в лазерний пучок під тиском 0,2 МПа. Використання лазерного випромінювання як джерела теплоти ускладнює технологічне устаткування та унеможливлює контроль температури процесу.W/sme and duration of 108-109 s on heat-treated graphite in the medium of hydrocarbon gas, which is fed into the laser beam under a pressure of 0.2 MPa. The use of laser radiation as a heat source complicates the technological equipment and makes it impossible to control the temperature of the process.

Найближчим аналогом за технічною суттю до пропонованого є спосіб одержання пірографіту (Патент США Мо 3,442,617 від 06.05.1969 МПК СО1В 31/00), що включає високотемпературне окиснення або галогенування вуглеводню з одночасним термічним розкладом вуглеводню. Гази через інжектори з соплами подають у піч з кільцевим нагрівачем, яку нагрівають до температури 1900-2000 С. У результаті впливу високої температури одержують пірографіт, а утворений водень вступає у реакцію з киснем або галогенами. Як вуглеводень використовують ацетилен. Кільцевий нагрівач виконаний з графіту, через який пропускають електричний струм, і за рахунок електроопору здійснюють його нагрівання.The closest analog in terms of technical essence to the proposed one is the method of obtaining pyrographite (US Patent No. 3,442,617 dated 06.05.1969 IPC СО1В 31/00), which includes high-temperature oxidation or halogenation of hydrocarbons with simultaneous thermal decomposition of hydrocarbons. Gases are fed through injectors with nozzles into a furnace with a ring heater, which is heated to a temperature of 1900-2000 C. As a result of exposure to high temperature, pyrographite is obtained, and the formed hydrogen reacts with oxygen or halogens. Acetylene is used as a hydrocarbon. The ring heater is made of graphite, through which an electric current is passed, and due to electrical resistance, it is heated.

Оскільки нагрівання проходить через кільцевий нагрівач, спосіб характеризується високими питомими енерговитратами. Шар пірографіту який осаджується на нагрівачі призводить до нерівномірного нагрівання реакційної зони, внаслідок чого утворюється велика кількістьSince heating takes place through a ring heater, the method is characterized by high specific energy consumption. A layer of pyrographite deposited on the heater leads to uneven heating of the reaction zone, as a result of which a large amount of

Зо аморфного вуглецю. Застосування галогенів призводить до утворення токсичних сполук водню з галогенами.From amorphous carbon. The use of halogens leads to the formation of toxic compounds of hydrogen with halogens.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу одержання пірографіту, в якому завдяки створенню псевдозрідженого шару з дрібнодисперсного чистого графіту шляхом пропускання через нього суміші вуглеводню та інертного газу і нагріванню псевдозрідженого шару пропусканням через нього електричного струму забезпечується рівномірне нагрівання реакційної зони, завдяки цьому знижується вихід аморфного вуглецю, виключається можливість утворення токсичних сполук, а також знижуються питомі енерговитрати.The useful model is based on the task of improving the method of obtaining pyrographite, in which, thanks to the creation of a fluidized bed of finely dispersed pure graphite by passing a mixture of hydrocarbon and inert gas through it and heating the fluidized bed by passing an electric current through it, uniform heating of the reaction zone is ensured, thanks to which the output of amorphous carbon, the possibility of the formation of toxic compounds is excluded, and specific energy costs are also reduced.

У способі одержання пірографіту, що включає нагрівання вихідного вуглеводню електричним струмом та охолодження готового продукту, згідно з корисною моделлю, у реакційній зоні створюють псевдозріджений шар з дрібнодисперсного чистого графіту шляхом пропускання через нього вуглеводню та інертного газу, а нагрівання його здійснюють шляхом пропускання електричного струму через псевдозріджений шар, причому як вуглеводень використовують метан або пропан-бутанову суміш.In the pyrographite production method, which includes heating the starting hydrocarbon with an electric current and cooling the finished product, according to a useful model, a fluidized bed of finely dispersed pure graphite is created in the reaction zone by passing a hydrocarbon and an inert gas through it, and heating it is carried out by passing an electric current through fluidized bed, and methane or a propane-butane mixture is used as a hydrocarbon.

Завдяки сукупності відмінних ознак забезпечується зменшення кількості утвореного аморфного вуглецю внаслідок рівномірного нагрівання реакційної зони при використанні псевдозрідженого шару, відсутність галогенів в реакційній зоні виключає можливість утворення токсичних сполук, а оскільки теплота генерується безпосередньо в реакційній зоні, то зменшуються питомі енерговитрати.Thanks to a set of distinctive features, a reduction in the amount of formed amorphous carbon due to uniform heating of the reaction zone when using a fluidized bed is ensured, the absence of halogens in the reaction zone excludes the possibility of the formation of toxic compounds, and since heat is generated directly in the reaction zone, specific energy consumption is reduced.

Спосіб одержання пірографіту здійснюють наступним чином: вихідний матеріал у вигляді дрібнодисперсного чистого графіту завантажують у реакційну зону реактора з електротермічним псевдозрідженим шаром, для створення псевдозрідженого шару та проведення процесу розкладення подають суміш метану або пропан-бутану та інертного газу. Внаслідок пропускання електричного струму через псевдозріджений шар він нагрівається до температури 1900- 3000 С, що спричиняє розкладення вуглеводню з осадженням пірографіту та утворенням водню. Вихідний матеріал витримують при зазначених температурах протягом 3-х годин, після чого вивантажують у холодильник, де охолоджують. Після охолодження продукт готовий для реалізації.The method of obtaining pyrographite is carried out as follows: the raw material in the form of finely dispersed pure graphite is loaded into the reaction zone of an electrothermal fluidized bed reactor, a mixture of methane or propane-butane and inert gas is fed to create a fluidized bed and carry out the decomposition process. Due to the passage of an electric current through the fluidized bed, it is heated to a temperature of 1900-3000 C, which causes the decomposition of hydrocarbons with the precipitation of pyrographite and the formation of hydrogen. The starting material is kept at the indicated temperatures for 3 hours, after which it is unloaded into a refrigerator, where it is cooled. After cooling, the product is ready for sale.

Приклад 1 (за способом - найближчим аналогом):Example 1 (according to the method - the closest analogue):

Пірографіт одержують шляхом високотемпературного окислення або галогенування ацетилену з одночасним його термічним розкладом. Вихідні гази - ацетилен, кисень або галогени подають через інжектори з соплами у піч з кільцевим нагрівачем, яку нагрівають до температури 1900-2000 "С. Під дією високої температури здійснюють високотемпературне окиснення або галогенування вуглеводню з одночасним термічним розкладом вуглеводнюPyrographite is obtained by high-temperature oxidation or halogenation of acetylene with its simultaneous thermal decomposition. The source gases - acetylene, oxygen or halogens are fed through injectors with nozzles into a furnace with a ring heater, which is heated to a temperature of 1900-2000 "С. Under the influence of high temperature, high-temperature oxidation or halogenation of hydrocarbons is carried out with simultaneous thermal decomposition of hydrocarbons

Кільцевий нагрівач виконаний з графіту, через який пропускають електричний струм і за рахунок електроопору здійснюють його нагрівання. Утворений водень вступає у реакцію з киснем або галогенами з утворення води та сполуки водню з галогенами. Вихідний матеріал витримують протягом 3-х годин, після чого вивантажують у холодильник, де охолоджують. Частка пірографіту 20 мас. 96, частка аморфного вуглецю - 80 мас. 9о, питомі енерговитрати - 52 кВт год./кг.The ring heater is made of graphite, through which an electric current is passed and due to electrical resistance, it is heated. The formed hydrogen reacts with oxygen or halogens to form water and compounds of hydrogen with halogens. The starting material is kept for 3 hours, after which it is unloaded into a refrigerator, where it is cooled. The proportion of pyrographite is 20 wt. 96, the proportion of amorphous carbon - 80 wt. 9o, specific energy consumption - 52 kWh/kg.

Приклад 2 (за пропонованим способом):Example 2 (according to the proposed method):

Вихідний матеріал у вигляді дрібнодисперсного чистого графіту завантажують у реакційну зону реактора з електротермічним псевдозрідженим шаром, для створення псевдозрідженого шару подають суміш метану або пропан-бутану та інертного газу. Шляхом пропускання електричного струму через псевдозріджений шар його нагрівають до температури 1900 "С, що спричиняє розкладення вуглеводню з осадженням пірографіту та утворенням водню. Вихідний матеріал витримують протягом 3-х годин, після чого вивантажують у холодильник, де охолоджують. Частка пірографіту 40 мас. 956, частка аморфного вуглецю - 60 мас. 95, питомі енерговитрати 43 кВт год./кг. У газі, що відходить, відсутні сполуки водню з галогенами.The starting material in the form of finely dispersed pure graphite is loaded into the reaction zone of the electrothermal fluidized bed reactor, and a mixture of methane or propane-butane and inert gas is fed to create the fluidized bed. By passing an electric current through the fluidized bed, it is heated to a temperature of 1900 "С, which causes the decomposition of hydrocarbons with the precipitation of pyrographite and the formation of hydrogen. The starting material is kept for 3 hours, after which it is unloaded into a refrigerator, where it is cooled. Part of pyrographite 40 wt. 956 , the proportion of amorphous carbon is 60 wt 95, the specific energy consumption is 43 kWh/kg, and there are no compounds of hydrogen with halogens in the outgoing gas.

Приклад ЗExample C

Як у прикладі 2, але температура нагрівання 2300 "С. Частка пірографіту становить 55 95, частка аморфного вуглецю - 45 95, питомі енерговитрати - 38 кВт год./кг. У газі, що відходить, відсутні сполуки водню з галогенами.As in example 2, but the heating temperature is 2300 "С. The proportion of pyrographite is 55 95, the proportion of amorphous carbon is 45 95, the specific energy consumption is 38 kWh/kg. There are no compounds of hydrogen with halogens in the outgoing gas.

Приклад 4Example 4

Як у прикладі 2, але температура нагрівання 2700 "С. Частка пірографіту становить 75 мас. 96, вміст аморфного вуглецю - 25 мас. 956, питомі енерговитрати 30 кВт год./кг. У газі, що відходить, відсутні сполуки водню з галогенами.As in example 2, but the heating temperature is 2700 "C. The proportion of pyrographite is 75 wt. 96, the content of amorphous carbon is 25 wt. 956, the specific energy consumption is 30 kWh/kg. There are no compounds of hydrogen with halogens in the exhaust gas.

Приклад 5Example 5

Зо Як у прикладі 2, але температура нагрівання 3000 "С. Частка пірографіту становить 90 мас. 95, частка аморфного вуглецю 10 мас. 95, та питомі енерговитрати 26 кВт год./кг. У газі, що відходить, відсутні сполуки водню з галогенами.Zo As in example 2, but the heating temperature is 3000 "С. The fraction of pyrographite is 90 wt. 95, the fraction of amorphous carbon is 10 wt. 95, and the specific energy consumption is 26 kWh/kg. There are no compounds of hydrogen with halogens in the outgoing gas .

ТаблицяTable

Порівняння характеристик найближчого аналога і заявленого способу 00опжшнио | Найблюмийснаи | у тComparison of the characteristics of the closest analogue and the claimed method 00opzhshnyo | The most beautiful | in

Показник Найближчий аналог (Часткапірографіту,мас.9є | 20... | 40 | 55 | 75 |Ю КсIndicator The closest analogue (Part of pyrographite, mass. 9e | 20... | 40 | 55 | 75 | Yu Ks

Як бачимо з таблиці, найбільша частка пірографіту та найменші питомі енерговитрати при температурі 2700-3000 С, що пояснюється компенсуванням часу нагрівання високою температурою. Нагрівання вище 3000 "С викликає технологічні складності. У пропонованому способі можливо підвищити температуру більше 2000 "С, тому що не заважає присутність галогенів як у найближчому аналогу.As we can see from the table, the largest proportion of pyrographite and the lowest specific energy consumption are at a temperature of 2700-3000 C, which is explained by the compensation of the heating time with a high temperature. Heating above 3000 "C causes technological difficulties. In the proposed method, it is possible to increase the temperature to more than 2000 "C, because the presence of halogens does not interfere, as in the closest analogue.

Порівняння запропонованого способу з найближчим аналогом вказує наступні переваги: 1). Запропонований спосіб дозволяє одержати більш високий вихід пірографіту у співставленні з аморфним вуглецем. 2). Запропонований спосіб виключає можливість утворення токсичних сполук водню з галогенами. 3). Запропонований спосіб забезпечує підвищення енергоефективності процесу одержання пірографіту.Comparison of the proposed method with the closest analogue indicates the following advantages: 1). The proposed method makes it possible to obtain a higher yield of pyrographite in comparison with amorphous carbon. 2). The proposed method excludes the possibility of the formation of toxic compounds of hydrogen with halogens. 3). The proposed method ensures an increase in the energy efficiency of the pyrographite production process.

Таким чином, пропонований спосіб одержання пірографіту забезпечує зменшення кількості утвореного аморфного вуглецю, виключає можливість утворення токсичних сполук та знижує питомі енерговитрати.Thus, the proposed method of obtaining pyrographite ensures a decrease in the amount of formed amorphous carbon, excludes the possibility of the formation of toxic compounds and reduces specific energy consumption.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання пірографіту, що включає нагрівання вихідного вуглеводню електричним струмом та охолодження готового продукту, який відрізняється тим, що у реакційній зоні нагрівання створюють псевдозріджений шар з дрібнодисперсного чистого графіту шляхом пропускання через нього вуглеводню та інертного газу, а нагрівання його здійснюють шляхом пропускання електричного струму через псевдозріджений шар, причому як вуглеводень використовують метан або пропан-бутанову суміш.USEFUL MODEL FORMULA The method of obtaining pyrographite, which includes heating the initial hydrocarbon with an electric current and cooling the finished product, which is characterized by the fact that in the reaction zone of heating, a fluidized layer of finely dispersed pure graphite is created by passing hydrocarbon and inert gas through it, and its heating is carried out by passing electric current through a fluidized bed, and methane or a propane-butane mixture is used as a hydrocarbon.
UAU202006807U 2020-10-22 2020-10-22 METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE UA146599U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006807U UA146599U (en) 2020-10-22 2020-10-22 METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006807U UA146599U (en) 2020-10-22 2020-10-22 METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA146599U true UA146599U (en) 2021-03-03

Family

ID=74856106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU202006807U UA146599U (en) 2020-10-22 2020-10-22 METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA146599U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100229364B1 (en) Method for decomposition of hydrocarbons
JP2021105177A (en) Carbon black generating system
ES2356889T3 (en) PROCEDURE FOR DIRECT PIRÓLISIS DE METANO.
RU2013155468A (en) PARTIAL OXIDATION OF METHANE AND HIGHER HYDROCARBONS IN SYNTHESIS GAS FLOWS
Bilera et al. Plasma-chemical production of acetylene from hydrocarbons: History and current status (a review)
CZ286886B6 (en) Decomposition process of hydrocarbons
Mansurov Producing nanomaterials in combustion
UA146599U (en) METHOD OF OBTAINING PYROGRAPHITE
Akashi Progress in thermal plasma deposition of alloys and ceramic fine particles
RU2553892C2 (en) Method and system for supply of thermal energy and thermal energy utilising plant
RU2233312C1 (en) Method of production of synthesis gas from water-and-carbon suspension
RU2394758C2 (en) Method of obtaining pure graphite
US2727932A (en) Method for controlling reactions in hot gaseous reaction mixtures
Ibberson et al. Plasma chemical and process engineering
EP3487808B1 (en) Process and apparatus for decomposing a hydrocarbon fuel
Kholiavchenko et al. Determination of the kinetic constants of the process of plasma gasification of coal-water fuel
UA146598U (en) METHOD OF OBTAINING PYROCARBON
RU2344074C1 (en) Method for obtaining nanodispersive carboneum (versions) and device for this effect
CN110240147A (en) A kind of device preparing graphene using biomass pyrolysis oil
Leonchik et al. Two-Stage Processing of a Material with Predominant Combustible Matter
UA134616U (en) METHOD OF PREPARATION OF HYDROGEN
Usmankulovich et al. MAIN TECHNOLOGICAL PARAMETERS IN THE PROCESS OF PRODUCING ACETYLENE PRODUCTION
RU2066700C1 (en) Titanium carbide production method
RU2800344C1 (en) Method for producing hydrogen from hydrocarbon raw materials and reactor for its implementation
CN109550946A (en) The preparation method of chromium carbide