Спосіб одержання терморозширеного графіту

Реферат: Винахід належить до способу одержання терморозширеного графіту шляхом термообробки окисленого графіту в горючій суміші, у якому окислений графіт стиснутим первинним повітрям транспортують у відповідну зону змішування, куди також подають вторинне повітря і газоподібне паливо, а одержану суміш подають у камеру турбулентності і запалюють. UA 99875 C2 (12) UA 99875 C2 UA 99875 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований спосіб належить до області одержання графіту (а саме - спученого графіту). Спосіб може бути використаний при отриманні гнучких виробів, композитів, каталізаторів, прокладок, ущільнень, покриттів, антифрикційних і теплозахисних матеріалів для різних галузей техніки - металургії, теплотехніки, хімічного машинобудування, електротехніки та ін. Відомий спосіб роботи пристрою для отримання терморозширеного графіту (А. С. СРСР № 1761667, МПК С01В 31/04, 1992). Розширений графіт отримують в псевдозрідженому шарі інертного теплоносія, який нагрівають пальниками (сумішшю паливного газу з повітрям). Графітовий напівпродукт у вигляді вологих грудок завантажують на поверхню псевдозрідженого шару, де його підсушують і подають у високотемпературну зону. Там його за 0,3-0,5 с нагрівають до 600-800 °C. Після прожарення графіт осаджують в ємності-накопичувачі. Терморозширений графіт, виготовлений відомим способом, має низьку якість завдяки: частковому стиранню (руйнуванню) червоподібних часток терморозширеного графіту у псевдозрідженому шарі, періодичність подачі початкового матеріалу через відсутність завантажувального пристрою для вологого окисленого графіту і плавний нагрів окисленого графіту у зв'язку з необхідністю його сушіння та підвищення енерговитрати для випарювання вологи. Відомий спосіб отримання терморозширеного графіту (А. С. РФ № 2118942, МПК С01В31/04, 1998 г.), який здійснюють таким чином. Паливний газ змішують з повітрям, подають через пальники і підпалюють в соплах останніх. Принаймні два факели газового полум'я направляють в реактор для поєднання під кутом від 15 до 100° один до одного. Як газове паливо можуть бути використані вуглеводні, окис вуглецю, метан, природний газ, вугільний або нафтовий газ. Пересічні факели утворюють міжфакельну зону, в центральну частину якої за допомогою стиснутого повітря подають висушений окислений графіт. Графітовий напівпродукт подають в область злиття факелів, температура якої 1000 °C та вище. Тут його нагрівають з високою швидкістю до температури теплоносія і спучують. Лусочки графіту, розширюючись по одній з осей в 300-500 разів, набувають форми черв'ячків. Висхідним газоповітряним потоком їх подають у верхню частину реактора, з якої - в бункер-накопичувач. Терморозширений графіт, виготовлений відомим способом, має досить високу якість. Спосіб технологічний за рахунок застосування завантаження сухого окисленого графіту за допомогою стиснутого повітря. Проте, не економічний і не інтенсивний завдяки пом'якшеному термоудару за рахунок розбавлення гарячих продуктів згорання - повітрям для пневмотранспорту. В основу пропозиції поставлено задачу удосконалення способу отримання терморозширеного графіту, в результаті завдяки попередньому змішуванню сировини з повітрям забезпечується безпосередня його присутність поблизу полум'я займання, а отже факела, і інтенсивне його перемішування з факелом, і за рахунок цього покращується якість терморозширеного графіту. Поставлена задача вирішена завдяки тому, що в способі отримання терморозширеного графіту шляхом термообробки окисленого графіту в горючій суміші, згідно з пропозицією, окислений графіт попередньо змішують з первинним повітрям для горіння, після чого до суміші додають вторинне повітря і газоподібне паливо, а суміш, що утворилася, подають в пальник на горіння і спучення окисленого графіту. Запропонованими відмітними ознаками можна вирішити поставлену задачу тому, що при попередньому змішуванні сировини з повітрям виникає можливість підвищити температуру реакції, що приводить до підвищення якості готового продукту і інтенсифікації процесу, а також зниження енерговитрат для його отримання. Пропонований спосіб представлений на кресленні. Його здійснюють таким чином: висушений окислений графіт за допомогою стиснутого повітря подають по патрубку 1 в камеру змішування 2, в яку одночасно з ним подають первинне повітря для горіння по тому ж патрубку. Додатково в камеру змішування 2 подають вторинне повітря по патрубку 3 в необхідному стехіометричному співвідношенні (газоподібне паливо - повітря). У ту ж камеру змішування 2 подають газоподібне паливо по патрубку 4 для наступного його горіння. Як газове паливо можуть бути використані вуглеводні, окис вуглецю, метан, природний газ, вугільний або нафтовий газ. Суміш, що утворилася, подають в камеру турбулентності 5, де відбувається її самозаймання, що супроводжується підвищенням температури до близько 1400 °C. Окислений графіт, що входить до складу вищезгаданої суміші, нагрівають з високою швидкістю до температури теплоносія, при цьому інтеркальовані з'єднання розкладаються з утворенням газоподібних продуктів, внаслідок чого лусочки графіту багаторазово збільшуються в об'ємі. Терморозширений графіт (ТРГ) в оточенні продуктів згорання, сірчаної кислоти, що виділилася з окисленого графіту, і продуктів її розкладання, подають в камеру горіння 6, де відбувається 1 UA 99875 C2 5 10 15 20 догорання горючого газу, а також - часткове прожарювання терморозширеного графіту. Частки графіту, що спучилися, далі надходять в бункер-накопичувач (не показано на кресленні), або в піч для прожарювання і знесірчення (не показано на кресленні). Приклад 1 (за прототипом) Паливний газ змішують з повітрям, подають через пальники, підпалюють у соплах газового полум'я і направляють в реактор для поєднання під кутом 25° один до одного. Як газове паливо використовують метан. Пересічні факели утворюють міжфакельну зону, в центральну частину якої за допомогою стиснутого повітря подають висушений окислений графіт. Графітовий напівпродукт подають в область злиття факелів, температура якої 1000 °C. Тут його нагрівають з високою швидкістю до температури теплоносія і спучують. Лусочки графіту, розширюючись по одній з осей в 300 разів, набувають форми черв'ячків. Висхідним газоповітряним потоком їх подають у верхню частину реактора, з якої - в бункер-накопичувач. Результати представлені в таблиці. Приклад 2 (за пропонованим способом) Окислений графіт подають із швидкістю 1 м/с стиснутого повітря, необхідного для пневмотранспорту, в камеру змішування одночасно з первинним повітрям для горіння горючої суміші. Додатково в камеру змішування подають вторинне повітря і газоподібне паливо. Причому, сумарний об'єм повітря (первинного і вторинного), що подають до камери змішування, і газоподібного палива - підтримують в стехіометричному співвідношенні 1:10. Отриману суміш запалюють в камері турбулентності у присутності окисленого графіту. При цьому досягається температура близько 1400 °C, при якій окислений графіт спучується з виділенням продуктів розкладання. Результати представлені в таблиці. Таблиця Порівняльні показники за прототипом і пропозицією. № 1 2 3 25 30 Одиниці виміру 3 кг/м °С 3 м /кг Показники процесу Щільність отриманого ТРГ Робоча температура в реакторі Питомі енерговитрати на 1 кг графіту Способи отримання ТРГ За прототипом За пропозицією 2-4 1-2 1000 1400 0,2 0,1 З представленої таблиці бачимо, що якість отриманого запропонованим способом терморозширеного графіту покращується у декілька разів, питомі енерговитрати зменшуються в 2 рази. 3 Пропонований спосіб дозволяє отримати терморозширений графіт високої якості (1-2 кг/м ), інтенсифікувати процес за рахунок підвищення температури процесу, і знизити енергоємність 3 процесу його отримання за рахунок зменшення витрати паливного газу до 0,1 м /кг графіту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Спосіб одержання терморозширеного графіту шляхом термообробки окисленого графіту в горючій суміші, який відрізняється тим, що окислений графіт стиснутим первинним повітрям транспортують у відповідну зону змішування, куди також подають вторинне повітря і газоподібне паливо, а одержану суміш подають у камеру турбулентності і запалюють. 2 UA 99875 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3