Диссертация (1090080), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Так, например, плотность образца 6 увеличивается с 0,8089 г/см3 до0,8146 г/см3 для суспензии 180 и 0,8099 г/см3 для фильтрата 180 (таблица 1.13).Уменьшение значений показателей фильтратов по сравнению с суспензиямиобусловлено тем, что в процессе фильтрации часть высокомолекулярныхсоединений не переходит в состав фильтратов, а остается в составе паст. Введениев состав образующихся фильтратов исходного сырья для компенсации потерьжидкой фазы приводит к получению смесей, физико-химические свойствакоторых отличаются как от фильтратов, так и от исходного сырья.
Сопоставлениезначений плотности и фракционного состава смесей показывает, что в рядуобразец 6, смесь 1, смесь 2, смесь 3 значения показателей возрастают. Этосвидетельствует о том, что молекулярная масса образцов, а принимая во вниманиеданные таблицы 1.7, и степень ароматизации будет возрастать в такой жепоследовательности. Следствием этого является увеличение выхода сажи припроведении процесса электрокрекинга, а стабилизация данного показателяобусловлена тем, что изменение углеводородного состава, происходящее свозрастанием степени разложения сырья, становится менее выраженным.
Об этом50свидетельствует близость значений плотностей и фракционных составовфильтратов 3240 и 4320, а также смесей 3 и 4.Следует отметить, что нивелирование различий составов жидкой фазыпроисходящееприпроведенииэлектрокрекингаприбольшихстепеняхразложения сырья в условиях «циркуляции» жидкой фазы и компенсации еепотерь (смесь 3 и 4) будет способствовать образованию саж с близкимихарактеристиками.Характеристики саж полученных при проведении процесса электрокрекингав условиях «циркуляции» жидкой фазы с компенсацией ее потери представлены втаблице 1.16.Таблица 1.16 –Характеристики саж полученных при электрокрекингеобразца 6 в условиях «циркуляции» жидкой фазы и компенсации ее потериОбразецСреднийУдельнаяКонечнаяВыход газа,диаметрадсорбционнаястепеньлгаза/лсырьячастиц,поверхность,заполнения порнмм2/гпироуглеродом, %68021,5220430смесь 216024,0205440смесь 324025,0200450смесь 432025,0200450Сравнение полученных результатов с данными таблицы 1.10 позволяетговорить о том, что характеристики саж полученных в сопоставимых условияхпри проведении процесса в режиме «циркуляции» жидкой фазы и компенсации еепотерь и отсутствия «циркуляции» жидкой фазы различаются.
Так, например,сажи, полученные при выходе газа 160 лгаза/лсырья, при условиях «циркуляции»жидкой фазы и компенсации ее потерь и отсутствия «циркуляции» жидкой фазыхарактеризуются значением удельной адсорбционной поверхности 205 м2/г и 187м2/г, средним диаметром частиц 24,0 нм и 26,8 нм, конечной степенью заполненияпор пироуглеродом 440 % и 474 % соответственно. Принимая во внимание то, что51при компенсации потерь жидкой фазы за счет введения исходного сырьяпроисходит разбавление (уменьшение) содержания ароматических веществ всоставе жидкой фазы, то полученный результат вполне объясним, т.к. сувеличением степени ароматизации сырья диаметр образующихся частиц иструктурированность саж возрастает, а удельная адсорбционная поверхностьснижается.Следует отметить, что исследование саж электрокрекинга с помощьюрентгенофазового анализа показало, что сажи обладают различной степеньюкристалличности.
Так, при проведении процесса электрокрекинга в условияхпредполагающих накопления сажи в объеме реактора, т.е. не предусматривающих«циркуляцию» жидкой фазы, сажи, полученные при выходе газа до 60 лгаза/лсырья,рентгеноаморфны. Повышение степени разложения сырья способствовалополучению саж, степень кристалличности которых возрастала от ~ 3 % привыходе газа 80 лгаза/лсырья до ~ 10 % при выходе газа 180 лгаза/лсырья.На рисунках 1.14 и 1.15 представлены дифрактограммы образцов саж.Рисунок1.14-Дифрактограммасажиэлектрокрекинге образца 3 при выходе газа 40 лгаза/лсырьяполученнойпри521 и 2 – отклики кристаллической фазы углерода.Рисунок1.15-Дифрактограммасажиполученнойприэлектрокрекинге образца 3 при выходе газа 80 лгаза/лсырьяПолученный результат обусловлен тем, что с повышением степениразложения сырья увеличивается время нахождения сажи в реакторе, т.е.возрастает время воздействия на сажу теплового потока, образующегося отэлектрической дуги (температура дугового разряда может составлять от 1000 до2000 К), и, тем самым, происходит ее графитация.При проведении процесса в условиях «циркуляции» жидкой фазыобразование кристаллических структур во многом зависит от времени пребываниясажи в реакторе.
Так, при периодическом удалении саж из жидкой фазыэлектрокрекингапридостижениивыходагаза80лгаза/лсырьястепенькристалличности образцов саж не зависила от общей степени разложения сырья исоставляла ~ 3 %.Таким образом, на основании выше изложенного можно говорить о том, что:53в процессе электрокрекинга сырья в жидкой фазе происходятпревращения, обусловленные протеканием реакций разложения и конденсации;по мере увеличения продолжительности процесса, протекание реакцийконденсации интенсифицируются;в результате превращений, происходящих в жидкой фазе, повышаетсястепень ароматизации сырья, что приводит к увеличению концентрации ацетиленав составе газа электрокрекинга, выходу сажи и пасты;диаметр частиц и структурированность сажи возрастают с увеличениемстепени ароматизации сырья.Сделанноеобобщениеполученныхэкспериментальныхрезультатовпозволяет говорить об правомочности предложенной в главе 1.1 гипотизыпротекания процесса электрокрекинга жидкого органического сырья.Рассмотренныевглаве1«Электрокрекингорганическогосырья»результаты исследований представлены в следующих публикациях:[46] в соавторстве с Б.
В. Пешневым, Н. Н. Трофимовой;[47] в соавторстве с Б. В. Пешневым, Абу Даниэль О., Р. И. Эстриным, Д.М. Купцовым, Н. Ю. Асиловой;[48] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б. В. Пешневым, Г. М. Кузмичевой, В.Ф. Третьяковым;[49] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б.
В. Пешневым, В. Ф. Третьяковым;[50] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б. В. Пешневым, В. Ф. Третьяковым;[51] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б. В. Пешневым, В. Ф. Третьяковым;[52] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б. В. Пешневым, В. Ф. Третьяковым(приложение А);[53] в соавторстве с Р. И. Эстриным, Б. В. Пешневым, Э.
Мирзохановой;[54] в соавторстве с Б. В. Пешневым, Р. И. Эстриным;[55] в соавторстве с Р. И. Эстриным;[56] соавторов нет;[57] в соавторстве с Б. В. Пешневым, В. О. Кочневой;[58] в соавторстве с Б. В. Пешневым, А. С. Филимоновым.542 Синтезы на основе газа электрокрекингаВо второй главе диссертационной работы представлены результатыисследований, проведенных по новым направлениям использования газаэлектрокрекинга, связанных с получением УНВ и синтезом углеводородов С5+.2.1 Получение углеродных нановолокон из газа электрокрекинга2.1.1 Теоретические основы получения углеродных нановолоконВ научно-технической литературе объемно-пространственные структурыуглерода,образующиесянаповерхностиметаллаприегоконтактесуглеводородами, называются углеродными нанотрубками и нановолокнами.
Втоже время, в более ранних публикациях, данный материал был известен подназванием филаментарный углерод, волокнистый углерод, сажистое железо. Вданной диссертационной работе все пространственные углеродные образования,независимо от их морфологии и размеров, будут называтьсяуглеродныминановолокнами.Обобщение материалов представленных в научно-технической литературе ипосвященных изучению морфологии УНВ показало, что единой классификацииобъемно-пространственных структур углерода не существует, а представленнаяинформация носит противоречивый характер.
Так, например, в работах [59-61]отмечается,чтонаконцеуглеродногокатализатора, форма которойромбической.предположениеВтожеочтонаходитсячастицаможет быть сферической, каплевидной иливремя,том,нановолокнаавторамикатализаторнаяработ[62-66]высказываетсясоставляющаяможетбытьраспределена по всей длине волокна. Содержание катализаторной составляющейв волокне может варьироваться от 70 % масс.
до 0,6 % масс. [67, 68].Несуществуетединогомненияотносительнокатализаторной составляющей. Так, в работахфазовогосостава[59, 69-71] отмечено, что онаможет быть представлена металлом, его оксидами и карбидами.55Само волокно может быть сплошным [72-76] или по его центральной осирасполагается пустотелый канал [77]. Углерод, формирующий волокно УНВ,может находиться в аморфном или кристаллическом состоянии.
Кристаллитыимеют различную ориентацию относительно оси волокна. На рисунке 2.1представлены возможные варианты их расположения.аРисунок 2.1 -бвПластинчатая (а), елочная (б), трубчатая (в) ориентациякристаллитов графита относительно оси волокнаАвторами работы [78] были предложены три типа структур идеальногоуглеродного нановолокна (рисунок 2.2).абвРисунок 2.2 - Зигзаг (а), креслообразная (б), хиральная (в) структураидеальных однослойных углеродных нанотрубокРазличие в структуре волокна заключается в ориентации шестиугольниковотносительно ее оси. Так, выделяют «зигзаг» (рисунок 2.2 а) - две стороны56каждогошестиугольникаориентированы«креслообразная» (рисунок 2.2 б) -параллельноосиволокна,две стороны каждого шестиугольникаориентированы перпендикулярно оси волокна и «хиральная» (рисунок 2.2 в) пара сторон шестиугольников расположены к оси волокна под углом отличным от0 и 90.Следует отметить, что экспериментально образующиеся УНВ отличаютсяот идеализированных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
