Автореферат (1090079), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Если каждую из пор рассматривать как микрореакторпроцесса коксообразования, то вполне очевидно, что увеличение суммарного объема таких реакторов и свободный доступ к ним жидкой фазы пасты за счет возрастающего диаметра входного отверстия поры, будет повышать производительность, т.е. увеличивать выход образующегося углеродного остатка.На рисунке 7 представлены фотографии микроструктуры некоторыхобразцов полученных коксов, а в таблицах 12 и 13 представлены характеристики полученных коксов.31Кокс, полученный из: а – исходной пасты ПЭ1; б – формованной пастыПЭ1; в - исходной пасты ПЭ2; г - формованной пасты ПЭ2.Рисунок 7 - Микроструктура коксов, полученных при 500 С и атмосферном давленииИзучение микроструктуры углеродных остатков показало, что образцы, полученные из паст ПЭ1 и ПЭ2, характеризуются 4,5-5 баллами.
Этосоответствует коксам, имеющим крупноволокнистую, без какой-либоориентации структурных элементов, микроструктуру.Формование паст приводило к образованию углеродных остатков смелковолокнистой микроструктурой, характеризующейся 3 баллами.Коксование модельной пасты, содержащей 12 % масс. сажи (2 %масс. ТУ П803), приводило к получению кокса, характеризующегося 1,8баллами. Это соответствовало коксам, имеющим мелковолокнистую од-32нородную структуру, с существованием границ между структурнымиэлементами.Таблица 12 – Влияние температуры и давления коксования ПЭ1 нахарактеристики образующегося коксаДействительнаяУдельнаяМассоваяплотность поадсорбТемпедоля лесле прокаливационнаяСырьературатучихния при 1300поверховеществ,Сность,С в течение 5%м2/гч, г/см345002,087,09050002,106,5150исходная50013,32,117,5190паста50020,02,128,020055002,126,019545002,087,09050002,116,5150формованная50013,32,127,0190паста50020,02,128,020055002,135,8190Таблица 13 – Влияние давления процесса коксования на характериИзбыточноедавление,кПастики кокса, полученного из пасты ПЭ2 при 500 СДействительная плотУдельнаяМассоваяность после прокаливаадсорбционнаядоля летучихповерхность,ния при 1300 С в течевеществ, %3м2/гние 5 ч, г/см02,126,016513,32,138,0200Видно, что формование пасты влияет только на микроструктуру обра-Избыточноедавление,кПазующегося кокса.
Для коксов, полученных из пасты ПЭ2, фиксировалисьбольшие значения плотности и удельной адсорбционной поверхности посравнению с коксом, образовавшимся из пасты ПЭ1 в сопоставимых условиях.33Получаемые в результате коксования паст коксы по значениям действительной плотности и массовой доли летучих веществ соответствуюткоксам марок КНГ, КЗГ, КНА и КЗО, используемых в алюминиевой промышленности и производстве графитовой продукции. Следует также отметить, что углеродный материал, полученный при коксовании паст, может рассматриваться в качестве адсорбента (защищено патентом 2339443РФ).Таким образом, на основании вышеизложенного можно говорить отом, что: впервые предложено использование паст электрокрекинга в качестве сырья для получения коксов; предложена гипотеза влияния дисперсного углерода на образование кокса; установлены условия проведения коксования паст, обеспечивающие наибольший выход кокса.Четвертая глава.
В главе представлены результаты исследованийполучения углерод-углеродных композиционных материалов с использованием продуктов электрокрекинга.Анализ научно-технической литературы показал, что получение композитов на основе углеродных материалов (кокс и УНВ) с использованием газаэлектрокрекинга может реализовываться газофазным способом, включающимстадии пироуплотнения и активации.На стадии пироуплотнения, за счет осаждение пироуглерода, полученногов результате разложения газа электрокрекинга, на углеродном материале (кокс,УНВ) происходит образование композиционного материала. Пироуплотнениепроводили с использованием газа электрокрекинга: Н2 - 49,0 % об., С2Н2 29,9 % об., остальные углеводороды С1-С4 - 21,1 % об.На стадии активации за счет частичного газифицирования углерода композита формируется его пористая структура.
Активация пироуплотненногоматериала осуществлялась диоксидом углерода ГОСТ 8050-85.34Следует отметить, что УНВ, полученные в результате термокаталитического разложения газа электрокрекинга, необходимо подвергать модификации.В качестве модифицирующего воздействия использовали деметаллизацию(удаление минеральной составляющей УНВ в результате воздействия соляной кислоты) и термообработку. Необходимость модификации УНВсвязана с тем, что присутствующая в составе УНВ минеральная часть затрудняет получение композита, т.к.
выступает в качестве катализатора образованиявторичных УНВ.В результате модификации УНВ (удельная адсорбционная поверхность 105 м2/г, сорбционная емкость по метиловому оранжевому 50 мг/г,зольность 25 % масс.) было установлено, что деметаллизация, термообработка и их различные комбинации приводят к возрастанию удельной адсорбционной поверхности УНВ.Наибольшее значение данного показателя, равное 150 м2/г, было зафиксировано у образца ТДУНВ, полученного в результате термообработки исходных УНВ при 800 С в течение 5 часов в инертной среде с последующей их деметаллизацией. Полученные результаты подтверждаютданные, представленные в литературе и полученные при изучении изменений характеристик УНВ, синтезированных из СО-содержащих газов,при их модифицировании.
Это свидетельствует о том, что изменения характеристик УНВ при проведении их модификации не зависят от того, изкакого сырья были синтезированы УНВ.Получение углеродных композитов проводили с использованиемУНВ и кокса, характеристики которых, представлены в таблице 14.Таблица 14 – Характеристики углеродных материалов используемыхдля получения углеродных композитовНаименование показателя1Сорбционная емкость по метиловому оранжевому, мг/гКокс2ТДУНВ3527535Продолжение таблицы 141Действительная плотность после прокаливания при 1300 С в течение 5 ч, г/см322,123Не определялсяНе опреде1,5690лялсяВ таблицах 15 и 16 приведены условия получения и характеристикиПлотность, г/см3образцов пироуплотненных материалов.Таблица 15 - Условия получения и характеристики пироуплотненныхматериалов на основе коксаУдельнаяадсорбци№Темпераонная пообразцатура, °Сверхность,м2/гПК1501,799749140300ПК33001,779042100ПК4501,899842120450ПК63001,87543990ПК7501,99783940650ПК93001,97123940Таблица 16 – Условия получения и характеристики пироуплотненныхСтепеньпироуплотнения, %Плотность,г/см3Активностьпо метиловому оранжевому, мг/гматериалов на основе УНВАктивностьУдельнаяпо метилоадсорбци№вому оранонная пообразцажевому,верхность,мг/гм2/гПУНВ1501,69245590300ПУНВ33001,67894750ПУНВ4501,79914880450ПУНВ63001,78274145ПУНВ7501,80214045650ПУНВ93001,78624040Видно, что сорбционная способность материала с повышением темТемпература пироуплотнения, °ССтепеньпироуплотнения,%Плотность,г/см3пературы процесса и степени пироуплотнения снижается.
При этом, в за-36висимости от температуры пироуплотнения, сорбционная способностьматериалов изменяется по-разному.Проведение процесса при 650 С приводит к тому, что независимо отстепени пироуплотнения, удельная адсорбционная поверхность композитаравна 40 м2/г. Это связано с тем, что до 450 С отложение пироуглеродапроисходит в пористом пространстве исходного материала, в то время какпри 650 С пироуглерод отлагается на его поверхности.Активации подвергались пироуплотненные образцы ПК3 и ПУНВ6.В таблице 17 приведены условия проведения активации и характеристикиобразующихся композитов.Таблица 17 – Условия получения и характеристики композитов№ образцаАПК1АПК3АПК4АПК6АПК7АПК9АПУНВ1АПУНВ3АПУНВ4АПУНВ6АПУНВ7АПУНВ9Видно,УдельнаяАктивностьадсорбципо метиловоонная пому оранжевоверхность,му, мг/гм2/г1049045300605405510390554506045065102301656506030018510400593006069070103506545060510751022018065060370210что повышение температуры активации, при сопоставимыхТемператураактивации,°ССтепеньокисления,%степенях окисления, приводит к уменьшению удельной адсорбционнойповерхности материалов, а активность по метиловому оранжевому возрастает.
Это может быть объяснено тем, что повышение температуры ак-37тивации приводит к возрастанию размер пор материала. Так, для образцаАПК3, полученного при 300 С, средний диаметр пор составил 3,5 нм, адля образца АПК9, полученного при 650 С - 40 нм. Поры с большим размером более доступны для сорбции высокомолекулярных веществ, что иобъясняет большее значение активности по метиловому оранжевому уобразца АПК9 по сравнению с образцом АПК3.На образование пор в материале в процессе активации влияют степень пироуплотнения и упорядоченность структуры пироуглерода.
Так,проведение процесса пироуплотнения кокса при температуре 350 С достепени пироуплотнения 500 % и последующая активация композита при450 °С до степени активация 50 %, позволили получить образец, характеризующийся активностью по метиловому оранжевому 85 мг/г и удельнойадсорбционной поверхностью 850 м2/г.Следует отметить, что если перед активацией пироуплотненный материал подвергался термообработке (температура 950 °С, среда аргон,экспозиция 1,5 часа), то образующийся после активации материал характеризуется удельной адсорбционной поверхностью, равной 1350 м2/г иактивностью по метиловому оранжевому 95 мг/г.Полученные композиционные материалы показали свою эффективность в качестве носителей катализаторов (защищено патентами 2306976РФ и 2348456 РФ).Таким образом, установлено, что варьируя условия проведения пироуплотнения углеродных нановолокон, коксов, сажи и активации образующихся углеродных композитов, можно получать углерод-углеродныекомпозиционные материалы с широким диапазоном характеристик.Пятая глава.
Предложенная схема использования продуктов, образующихся при разложении жидкого органического сырья в электрических38разрядах (рисунок1), предполагает реализацию различных технологических процессов. Использование методологии функционального моделирования для формализации процессов управления получения продуктов,позволило получить иерархически упорядоченное, структурированное,наглядное описание технологии утилизации жидких органических отходов и использования образующихся продуктов.На основании анализа научно-технической и патентной литературыданы некоторые рекомендации по аппаратурному оформлению отдельныхстадий схемы.Электрокрекинг органического сырья проводится в аппарате, в котором разложение сырья осуществляется под воздействием низковольтногодугового разряда, возникающего с помощью высоковольтного поджига.Преимуществом такого способа возникновения и горения дуги, являетсяпродолжительное время безаварийной работы электродного блока реактора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
