Способ получения волокнистого углерода и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к производству волокнистого углерода и позволяет повысить конверсию оксида углерода и выход волокнистого углерода. Способ заключается в термокаталитическом разложении оксида углерода или его смеси с водородом при 400-500°С в псевдостационарном слое на катализаторе из оксида кобальта CO<SB POS="POST">3</SB>O<SB POS="POST">4</SB> размером частиц 150-300 мкм. Способ осуществляется с помощью реактора, содержащего цилиндрический корпус, стакан для размещения катализатора в виде усеченного конуса с углом наклона боковой грани к оси конуса 15-45°, с распределительной решеткой в меньшем основании, расположенный большим основанием вверх навстречу потоку газовых реагентов, причем стакан разделен с корпусом полостью

реактор также имеет патрубки ввода газовых реагентов и вывода газообразных продуктов реакции, патрубок ввода катализатора. Конверсия CO составляет 90-100%, выход волокнистого углерода 202-249 кг/1000 м<SP POS="POST">3</SP> CO. Углерод характеризуется размерами: длина от 1 до 7 мкм, диаметр 0,02-0,18 мкм, адсорбционная поверхность 75-100 мг/г. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (11 С 09 С 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4470621/31-26 (22) 29.07.88 (46) 23.11.90. Бюл. 11- 43 (71) Московский институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломсносова (72) Н.С.Печуро, В.К.Французов, Б.В,Пешнев, F..À.ÑHHåëüHèêîâà и М.Л.Полоцкая (53) 661.666.1:62 — 48(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1298221, кл. С 09 1/52, 1987.

Заявка Японии Ф 58-29862, кл. С 09 С 1/48, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У- 461938, кл. С 10 G 11/18, .972. (54) СПОСОБ Г!ОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО

УГЛЕРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к производству волокнистого углерода и позволяет повысить конверсию оксида углерода и выход волокнистого углерода.

Способ заключается в термокаталитическом разложении оксида углерода или

Изобретение относится к области производства волокнистого углерода из СО-содержащих газов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и при производстве композиционных материалов на основе углерода.

Целью изобретения является повышение конверсии оксида углерода и выхода волокнистого углерода.

„„БО„„И0 2О7

2 его смеси с во арапом при 400-500 С в псевпсстационарном слое на катализаторе из оксида кобальта Со О с размером частиц 150-300 мкм. Способ осуществляется с помощью реактора, содержащего цилиндрический корпус, стакан для размещения катализатора в виде усеченного конуса с углом наклона боковой грани к оси конуса

15 — 45, с распределительной решеткой в меньшем осногании, и расположенный большим основанием вверх навстречу потоку газовых реагентов, причем стакан разделен с корпусом полостью; реактор также имеет пятрубки ввода газовых реагентов и выводя газообразных продуктов реакции, патрубок ввода катализатора. Конверсия

СО составляет 90-100ü, выход волокнистого углерапя 202-249 кг/1000 м СО

Углерод характеризуется размерами: длина от 1 до 7 мкм, лиаметр 0,02

0,18 мкм, адсорбционная поверхность

75 100м/r. 2 с. и 1 з и, флы, 1 ил., 2 табл .

Ня чертеже изображен реак — îð "ссыпного" типа для осуществления способа получения валакнистаго углерода.

Реактор састсит из цилиндричес, кого корпуса 1, крышки 2,. патрубка 3 ввода сырья, катализатарнай ячейки, представляющей собой стакан, выполненный в виде усеченного перевернутого конуса 4 с решетчатым ложным дном

5, патрубка 6 выводя газообразных про1 10«3?0 7

15 глзл, « ðåеристики пу того, находит я

40 з лта;.-:a

; . к г«п „прис.мн«г«бу«п<еря, llлтруб-)< ) 8 в):О;< «ятялиз;(тс>рл . .> стрОЙства;ряб)от?)ет сле;)ую(Цим с)б— разо(,",, Пре;)в лрктгль;-;(> нл гре". ос (.hiphe г!О дяк>т =!!-neo патрубок 3 вводя в peакTop. Пг>,t ;;.0- ..<Тлктирог>внии с к"-.Та.)3ëaa>, 1)РМ ?1> ХОЦЯ!1(ИМСЯ В "> Ce <г)))(0?3 l!Е )P>

3еp?>vт0м г. 3?(>> . c <1 . p()1! . «0 ц..>т 06,)я .Навание волоки Ic Tot уг) ер«лл, 1 азы

;.еaкцин (СО+СО ) выводятся из реактор-) )врез лож:(аг;п(о ) по плтруб— у .> . як)Г-) абра.зам пр«исх«))ит сепл— рлцця )зо.?окнис > с)г<) углерода и г; з«в реляции в pелкционном объеме и ;-азов

От .. Ятлчи затора 06>рязовя131оийся

1(>..:к)зкстый углерод растет;)ротик«ус>,<с,) ло) —,яче «ксида углероjta. Полу.;сп ih!". в «(ижних слоях волокнист) й,<Г )е Гоq пiа мере образования добявляется -, пр«;<укту верхних слоев, тем ...->)м увеличивается количество к

:)6,eM пропуKTà, находящегося в верхк>>. Слоях .:<Ятялизяторя, Тлк кяк пло.цлг(ь сечс>ния, а следовательно, и

<оС>) ем в верху усеченного ()epe))p1)?)yтor« . .анус я боль)))е по срлк не нкю с и»вЂ

ЗС>М; «!E«0ÒÓF)>(Е))ИЕ ЛОГО-;< Цтert»,. Ь(Х

K(, —. К "< Г Тl) ВОЛОК НИС < С Г«У . IЕРО>IЛ С и(<о)<ник сл«ев в верх;.ие нс с «»ро:-30>Kjtà— ется упз)(зз ненкем катализатоpнrп «слоя

1 О (с 1 ь 1 <лтаз<»а Горн>lя ячс ) > i!1(.Ол нc>t÷aFI 13 вкдс усечс>нног(> i! pe?)pр) уто—

Г<> 1<ОНУСЛ > КОМПЕНСИРУЕТ; «Е>1»><С: < ИЕ

> " 01 .(1 0 6г я avloIU: 1 0(! я 13« iдк ни (" (>) <) 1«ме1) е 06)) я за)за >1?» 1> i>, )анни»вЂ т)111 vг.lе>-(ä с«13дяет ня и«) е,.хl!«с < и кaтллцзлтора ph L)ar)Kу - гк<.- chi— и ()ощ» . «ся материл:;;, 110: акo»j. «)ик

РГ(РЕ,!C>:ia)3>)ji, С i>! лается в ссыпное пространств«: ежпу

KC>Pl<.У Сам ) C Яi.< > УС Е(: Е () Н!>)М i> (1!)). С .)K!

И За.i" ЕМ Палядяе Г 13 .<р?;:i?i)!i О,Ч-,КЕр.

Tat I ПРОК< )(0>-HT i "l! РС ЦИЯ

«брязовяв)))е гася цродук" ):1 т1:<лтлли> гактОр хярлктеризу(г< я кяк (. сыг< нс и ) схо;)я из наличия, rç«ðà между стенками реактора и усеченным лере— пернутьм конусом,пля осы:;(л«)ия >брлзо—

E3RBïerñ ся продукта.

Устансвлено, что минимяль )ый угс,it между осью конуса и бокогзй поверх?)остью, при катар«м не нлблю;1лется забивка катализатора волокнистым о углс родом, составляет 15 . 11яилуч?ц?)е результ ты наблюдаются при угле, р л Б 1(ам 1 5 <- о . jl a. ) E>?t e Ér>)» r-. у )3 е ли -I e F! 1 le у :.a кс лр;к«,)»т к улуit)lie íèê резуJl?— тлтс;в, H« c F! я ) л нс с у «3(. ичением габарит;, 13 рс л..т« >л при . «хрлнении постся1 -.Гт«)я к(.)к<(естк<) злгруж(нного катализа ор;). 11(, мере )е«бх«дкмасти пра» 3<3«)r(Ò 1«>))lи< КУ I<ЛТЛ()ИЗЛT«РЛ ПО ПЯТ

;) .>с>к>, R

В тлбл. 1 приведены цлфровь)е данные, харя гс рцзуюо(к устройства.

Спо((С >cót!(åñ TE)ëÿeтся следующим обР Л 30?1, В к«нусный стлкян реактора, выпол-<с-н?)ого кз K))ярце?3< г«стеклл, поме— (як т нai!p«ку )

00 кли erо смесь с нодар(дом с объем—

)!(.1 .к«р(ст«)о «)70 — 51(10 ч 1. Темпе(>л:»вЂ” ру i> релкта-,>е поддержиl añò в интер:зале, о

100-5О1) С. 1:« к«нчянкк опыта яняли,»PyMT К(Л»ЧЕСТE«к Cr>(тЛВ пеляют кс лц;г; . 13c и хяракт к«л«книстог«углерода. Р«зи

: r«;3 .)алак!!Ис-"ом углеро "(e клтллизлт«р в в?(де микрачасти)l, като25 рыи «т«)«пи ) с >! )!a вань) р".;) кт01) Il<;jl лют ко «6 хо, lц(" Ог ко IHЧР с тв О

1(,)т;. ..)атс.рл„к«мпе«(сирующее er î нов

)3.>)Е>ЧС .НЦС< : t)«),>t<)3)EC Thi(! >. г >е-»;1. ); Р;)И— . На вв(>дим« "(катали-зат«рл ortpe)tåQ0

-l i » ТС Я НЯЧ Л)! ЬНЫМ< » СЛ,>)3 Я МИ . 1)ОС T(3«3 )I( во;1 «Сз»;-м:.) К,)т,<лиз )т«;»а, т . e. 06. г.Mл«Й ск; 1>«сть)(. Ск«лько катa»I)saTnpa

К())<:>e С Н 0 VГ))> .)Or(»Ì „C Т«ЛI Кд ))0 jtae Ò

Я >Pa?; rr>t>, Л К )ИЧЕС:ТК(,: Ñ>». ЯКг,l -> р(як! «p«)стлгтся кл няч;)3)ьнам О)> О В ?!» (II«c)6 чс <))> .(ят ук>.личиr)> вых< д

;)рал;KTa при и-рераб«тк(СО до

2(0() кг/) 000 ..1> (0 при ><(О С. При:c—

:. «л ..:30))a«3)I» смеси СО и :1< вы сод увел?".—

)кк()гтс?! )1< ° !."- >о, 6 кг, 1000 .- ". СО при, <>

500 ". и;1« "0" кг < 1000:-.- 00»р?.

"0 чцвяг", ся :, - -.-9 (%:зр;1 ч(>(, С „дс> ..<1 — 93 ппи - 50 С и:1о 85 — Р:, "...—.p о

= >",() (1 р и м е р . iea <тcp <. Соз0q ня. рс кают дс - 3)) (, и !o;:()K>T скси) угле—

«;>!;, c объе.(н«Й с каро(.«яо <3 70 -.. При .".р(и> cкянии i i 1 С . (1 3 \ ) Г>< 3 viiают

":, >3 Г волокн) .стога уг: ерада (в -и— р>:счс е 1!а $>1. !epoji) <.: Я>, i(-О,>бциа))н(и

;: >13ерхн«ст«>)<> 0 м /Г, (>pH )т«м к )и

i"с;)сия сО сocтавляет ()0%, 1) выход

:.р(;,(уктл< 2(>3 i;r /1000 м- СО. В зав) i iC Т -; От Ка;)ИЧЕ C TF)a Г>ВС. 1:"ОГО 3

160820 зону реакпии свежего контакта можно по !ó÷àòü волокнистый углерод с содержанием ката: изатора (в пересчете на элемент) от 59 ло 2,5 мас. .

В табл. 2 представлены результаты проведения способа в широком диапазоне изменения условий.

Подпитка катализатора пе оказывает "..лияния на достижение конкретных значений конверсии и выхода продук— та, а обуславливает лишь количество контакта в волокнистом углероде.

Способ позволяет в интервале 400500 С увеличить конверсию СО и выход целевого продукта. Получаемый волокнистый углерод характери..!óется следующими размерами: лли:-:» 1—

7 мкм, диаметр 0,02-0,18-0,22 мкм.

При этом увеличение конверсии газа и выход волокнистого углерода достигается благодаря осуществлению способа в реакторе ссыпного типа, кото— рый имеет более высокую работоспособФ о р м у л а и з о б р е т е и и я углерода термокаталитическим разложением оксида углерода или смеси его

Т а б л и ц а 1

Характеристика работы устройства

Время работы до полной забивки

Относительная конверсия, Максимальный выход дном катализаторного слоя, ч

100

241

Не наблюдается

Не наблюдается

107

249

241

243 ность по сравнению с известным.

1. Способ получения волокнистого

Конструкция стакана с ложным решетчатым

Цилиндр (известный)

Усеченный перевернутый конус с углом наклона боковой грани к оси, грац:

i 5-45

60 водород,i.! при 400 500 C) o т л о ч а ю шийся тем, что, с целью повышения конверсии оксида углерода и выхода волокнистого углерода, процесс ведут в псевдостационарном слое на катализаторе из оксида кобальта

Со О .

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю:п и и с я тем, что оксид СозО берут с размером частиц 150-300 мкм.

3. Устройс-.во п 1лучения волокнистого углерода, содержащее цилиндрический корпус стакан с распределительной поперечной решеткой для размещения ката:.изатора, расположенный соосно с корпусом, и раздел нные полостью патрубки ввода газовых реагентов и вывода газообразных продуктов реакции, патрубок ввода катализатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения конверсии оксида углерода и выхода волокнистого углерода и повышения надежности работы реактора, стакан выполнен в виде усеченного конуса с углом наклона о боковой грани к оси конуса 15-45 с решеткой в меньшем основании и расположен большим основанием вверх навстречу потоку газовых реагентов. волокнистого углерода, кг/1000 мз СО а б л и е, а 2

Пример

Температура, С

Конверсия

Со, 7

Объемная

Концентрация 00 в

Быхоп продукта, кг 1000 м, С0

Алсорбциоееная поверхность, м /г скорость, ч исходном газе, об.7

П р и м е ч а н и е. В примерах 6 — 10 используется сь рье, состояшее из

СОиИ

Составитель Л.Романцева

Техред H.Дидык Корректор .3 ° !1ончакне; а

Редактор В.Петраш

Заказ 3595 Тираж 568 (! о д л и с е! о еВНИИПИ Государствеееного комите.га по изобретениям и открьггиям при ГК!!Т СССР

113035, Москва,, Ж-35, Рауеееская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат !атент, г. ужгород, ул. Гегаре.на i0!

2

4

6

8

4 40

500 .

350

870 90 100

1080 93 100

1080 61 100

1380 76 100

870 8с 100

5180 91,1 85

2820 93 2 85

4000 92,6 700

4000 87,1 700

5180 65,9 85

Процесс образования не

243

249

163

204

228

246,6

237,1

202

232,7

208,6 происходит

74

78

96

120