способ получения углеродного материала

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 С _хН_у, 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.