Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2470858

(19)

RU

(11)

2470858

(13)

C1

(51) МПК C01B31/08 (2006.01)

B01J20/20 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.12.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011116875/05, 27.04.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.04.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.04.2011

(45) Опубликовано: 27.12.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2415808 C1, 10.04.2011. RU 2221745 C1, 20.01.2004. US 4051098 A, 27.09.1977. US 4528281 A, 09.07.1985.

Адрес для переписки:

144001, Московская обл., г. Электросталь, ул. К. Маркса, 4, ОАО "ЭНПО "Неорганика"

(72) Автор(ы):

Васьковский Евгений Борисович (RU),

Гурьянов Василий Васильевич (RU),

Кателевский Вадим Яковлевич (RU),

Осипова Ангелина Васильевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЦИОННО-АКТИВНОГО УГЛЕРОДНОГО ПРОДУКТА ИЗ ТЕКСТОЛИТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области получения адсорбционно-активных углеродных продуктов. Берут изделие заданной формы, изготовленное из текстолита, засыпают его активным углем с размерами частиц 0,5-1,5 мм и осуществляют карбонизацию при подъеме со скоростью 4-12°С/мин до 850-870°С в среде углекислого газа. Продукт выдерживают при конечной температуре 25-35 минут и активируют водяным паром при 820-840°С до развития предельного сорбционного объема пор 0,25-0,50 см 3 /г. Техническим результатом является высокая адсорбционная емкость получаемых углеродных продуктов и снижение энергетических затрат при их изготовлении. 2 пр.

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способам получения адсорбционно-активных углеродных продуктов с требуемыми геометрическими характеристиками, используемых в конструкциях различных приборов для поглощения и дозирования микропримесей.

Известен способ получения активного угля из текстолита путем его карбонизации, дробления и парогазовой активации (см. пат. РФ 2221745, кл. С01В 31/08, опубл. 20.01.2004 г.).

Недостатком известного способа является невозможность по заявленной технологии получить адсорбционно-активный продукт заданной формы и линейных размеров.

Прототипом изобретения может служить способ получения активного угля из полимерного сырья-текстолита (РФ, з. 2009133964 от 11.09.2009, кл. С01В 31/08, с положительным решением) путем его карбонизации со скоростью подъема температуры 5-10°С/ч, дробления карбонизованных пластин, обезлетучивания дробленого продукта при 720-760°С и активации водяным паром при 850-900°С до обгара 45-55%. Недостатком данного способа является его многостадийность, небольшая скорость подъема температуры при карбонизации, снижающая технико-экономические показатели процесса. Кроме того, недостатком данного способа является невозможность получения адсорбционно-активных продуктов заданной формы и размеров, что необходимо, например, при создании устройств для поглощения и дозирования микропримесей в газовую фазу.

Задача изобретения состоит в создании адсорбционно-активных продуктов заданной формы и размеров при высоких технико-экономических показателях процесса.

Техническим результатом является высокая адсорбционная емкость получаемых фигурных продуктов ввиду их развитой микро- и мезопористости и снижение энергетических затрат при их изготовлении.

Указанный технический результат достигается с помощью предлагаемого способа, заключающегося в том, что берут продукт требуемой формы, изготовленный из текстолита с учетом коэффициента усадки при термообработке, и засыпают его активным углем с размером частиц 0,5-1,5 мм, затем осуществляют карбонизацию путем нагревания до температуры 850-870°С в среде углекислого газа со скоростью подъема температуры 4-12°С/мин, с выдержкой при конечной температуре 25-35 минут, а активацию проводят водяным паром при температуре 820-840°С до развития предельного сорбционного объема пор 0,25-0,50 см 3 /г.

Предварительно изготавливают из текстолита продукт заданной формы и размеров с учетом его усадки в процессе дальнейшей карбонизации за счет выделения летучих веществ и протекания процессов графитизации при повышенных температурах. Для этого из текстолита вырезают небольшие пластинки размером 5×15×30 мм и проводят их карбонизацию в реторте в среде диоксида углерода до 850-870°С со скоростью подъема температуры 4-12°С в минуту. После карбонизации замеряют линейные размеры пластин для определения коэффициента усадки К, равного отношению начальных размеров пластин к их размерам после карбонизации. С учетом этого коэффициента (К 1,29) изготавливают фигурный текстолитовый продукт для дальнейшей термообработки.

Предлагаемый способ получения фигурного адсорбционно-активного углеродного продукта из текстолита осуществляется следующем образом. Предварительно изготовленный фигурный текстолитовый продукт помещают в стальную реторту и засыпают активным углем с размером частиц 0,5-1,5 мм с целью равномерного подвода тепла к поверхности термообрабатываемых продуктов. При размере частиц менее 0,5 мм теплопроводность слоя засыпки снижается, что приводит к существенному перепаду температуры по объему реторты. При использовании частиц размером более 1,5 мм площадь контакта частиц с продуктом снижается и не обеспечивается равномерность подвода тепла к его поверхности. Последующую карбонизацию проводят в среде диоксида углерода в шахтной электропечи при тех же условиях, что и карбонизацию текстолитовых пластин - конечная температура карбонизации 850-870°С, скорость подъема температуры 4-12°С в минуту. Опытным путем установлено, что при скорости подъема температуры более 12°С в минуту ввиду резкого выделения летучих веществ (до 60 мас.%) при 450-550°С происходит «коробление» и растрескивание продукта. При скоростях подъема температуры менее 4°С в минуту возрастает глубина процесса графитизации структуры с образованием крупных плохо активируемых кристаллитов углерода. Кроме того, превышение конечной температуры карбонизации более 870°С и увеличение времени выдержки при конечной температуре более 35 минут также приводит к графитизации продукта, что снижает его реакционную способность при дальнейшем активировании. Снижение конечной температуры карбонизации продукта до менее 850°С и выдержки при конечной температуре до менее 25 минут не обеспечивает полного удаления летучих веществ и завершения процесса усадки продукта в результате формирования пакетов углеродных сеток циклически полимеризованного углерода.

После окончания процесса карбонизации в той же реторте проводят активацию продукта водяным паром при температурах 820-840°С, не превышающих конечную температуру карбонизации, для недопущения дальнейшей усадки продукта. Кроме того, при высоких температурах активации (более 840°С) ввиду возрастания скорости реакции процесс смещается из кинетической в диффузионную область и помимо внутреннего обгара происходит поверхностный обгар продукта, что также приводит к изменению его линейных размеров.

При температурах активации менее 820°С резко снижается скорость взаимодействия водяного пара с углем по реакции:

С+2Н 2 O=СO 2 +2Н 2 , что приводит к значительному увеличению времени активирования.

Активирование продукта при 820-840°С проводят до развития суммарного объема сорбирующих микро- и мезопор W s =0.25-0.50 см 3 /г, определяемого эксикаторным методом по адсорбции паров бензола при относительном давлении паров P/P s =l.

При развитии сорбционного объема W s менее 0,25 см 3 /г формируется тонкопористая структура микропор, характеризующихся высокой удерживающей способностью адсорбированных паров, что затрудняет их дальнейшее дозирование за счет десорбции в газовый поток. При значениях сорбционного объема W s больших 0,5 см 3 /г прочностные свойства продукта резко снижаются и не соответствуют предъявляемым требованиям к их использованию в конструкционных изделиях.

ПРИМЕР 1. Для получения адсорбционно-активного углеродного продукта заданной формы и размеров используют листовой текстолит по ГОСТ 2910-74. С учетом коэффициента усадки при термообработке К=1,29 изготавливается продукт, в 1,29 раза больший по размерам, чем требуемые адсорбционно-активные углеродные продукты. Текстолитовый продукт помещают в металлическую реторту и засыпают активным углем с размером частиц 0,5-1,5 мм. Реторту помещают в шахтную печь и нагревают продукт в среде диоксида углерода до 850°С со скоростью подъема температуры 4°С в минуту и выдерживают при конечной температуре в течение 25 минут. Активацию продукта проводят в той же реторте при 820°С парами воды в течение двух часов. После остывания реторты углеродные изделия отсеивают от пыли и определяют их адсорбционные свойства. Значение их предельного сорбционного объема W s =0,31 см 3 /г.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляется аналогично ПРИМЕРУ 1 за исключением того, что карбонизацию проводят до конечной температуры 870°С при скорости подъема температуры 12°С в минуту и выдержке при конечной температуре - 35 мин, а активацию осуществляют при температуре 840°С. Значение предельного сорбционного объема W s полученного адсорбционно-активного углеродного продукта составило 0,47 см 3 /г.

Таким образом, предлагаемый технологический режим обработки текстолита обеспечивает оптимальные условия получения бездефектного адсорбционно-активного углеродного продукта заданной формы и размеров, необходимого, например, при создании устройств для поглощения и дозирования микропримесей в газовую среду.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ получения адсорбционно-активного углеродного продукта из текстолита, включающий его карбонизацию, активацию, отличающийся тем, что берут продукт требуемой формы, изготовленный из текстолита с учетом коэффициента усадки при термообработке, и засыпают его активным углем с размерами частиц 0,5-1,5 мм, затем осуществляют карбонизацию до температуры 850-870°С в среде углекислого газа со скоростью подъема температуры 4-12°С/мин, с выдержкой при конечной температуре 25-35 мин, а активацию проводят водяным паром при температуре 820-840°С до развития предельного сорбционного объема пор 0,25-0,50 см 3 /г.