ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

1. Способ получения отдельных твердых гранул полимерного материала, включающий следующие шаги:
а) формирование объединенного потока из потока полимеризуемого жидкого исходного вещества и потока жидкой дисперсионной среды, с которой жидкое исходное вещество по существу или полностью не поддается смешению,
б) обработка объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в дисперсионной среде в виде капель,
в) обеспечение полимеризации капель в ламинарном потоке дисперсионной среды с целью образования отдельных твердых гранул, не способных к агломерации, и
г) извлечение этих гранул из дисперсионной среды,
причем диспергирование осуществляется за короткое время по сравнению с продолжительностью полимеризации в ламинарном потоке, так что по существу исключается агломерация жидкого исходного вещества во время диспергирования.
2. Способ по п.1, в котором поток полимеризуемого жидкого исходного вещества представляет собой полимеризуемые компоненты в растворе первой полярной органической жидкости, а жидкая дисперсионная среда представляет собой вторую неполярную органическую жидкость, причем первая и вторая органические жидкости по существу не поддаются смешению.
3. Способ по п.2, включающий любую из следующих особенностей:
первой органической жидкостью является этиленгликоль или диэтиленгликоль;
второй органической жидкостью является минеральное масло;
второй органической жидкостью является трансформаторное масло.
4. Способ по п.1, включающий образование полимеризуемого жидкого исходного вещества путем объединения и смешения потоков его первого и второго компонентов в совмещенном с трубой смесителе.
5. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
объединение потока первого компонента, содержащего фенольный нуклеофильный компонент, растворенный в порообразователе, с потоком второго компонента, содержащим сшивающий агент, растворенный в порообразователе;
порообразователем является этиленгликоль;
фенольным нуклеофильным компонентом является новолак;
новолак имеет молекулярную массу менее 1500;
сшивающим агентом является гексаметилентетрамин;
сшивающим агентом является меламин или гидроксиметилированный меламин.
6. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
подача первого и второго потоков из первой и второй емкости путем повышения давления в вышеуказанных емкостях;
подача первого и второго потоков из первой и второй емкостей с помощью безымпульсных насосов;
безымпульсные насосы представляют собой шестеренчатые или роторные лопастные насосы.
7. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
смешивание объединенных потоков первого и второго компонентов в совмещенном с трубой смесителе при температуре, которая не менее чем на 20°С ниже температуры полимеризации в ламинарном потоке, при которой полимеризация до получения твердых частиц завершается менее чем за 2-4 мин;
нагрев потока жидкой дисперсионной среды до температуры, которая не более чем на 10°С ниже температуры полимеризации в ламинарном потоке, до его объединения с потоком полимеризуемого жидкого исходного вещества;
нагрев потока жидкой дисперсионной среды до температуры, которая не более чем на 10°С ниже температуры полимеризации в ламинарном потоке, до его объединения с потоком полимеризуемого жидкого исходного вещества.
8. Способ по п.1, включающий осуществление диспергирования в совмещенном с трубой смесителе.
9. Способ по п.8, включающий любую из следующих особенностей:
диспергирование осуществляют в турбулентном режиме;
диспергирование осуществляют в переходном турбулентном режиме;
объемная скорость потока жидкой дисперсионной среды в 3-10 раз выше скорости потока полимеризуемого жидкого исходного вещества;
объемная скорость потока жидкой дисперсионной среды примерно в 5 раз выше скорости потока полимеризуемого жидкого исходного вещества;
осуществляют завершение обработки объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в виде капель в суспензионной среде в течение 0,2-5 с;
осуществляют завершение обработки объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в виде капель в суспензионной среде в течение 0,5-3 с;
осуществляют обработку объединенного потока до образования капель, из которых получают гранулы полимера, имеющие средний размер в пределах 100-1000 мкм;
осуществляют обработку объединенного потока до образования капель, из которых получают гранулы полимера, имеющие средний размер от 300 до 1000 мкм;
осуществляют обработку объединенного потока до образования капель, из которых получают полимеризованные гранулы с распределением частиц по размерам D90/D10 - не более 10;
осуществляют обработку объединенного потока до образования капель, из которых получают полимеризованные гранулы с распределением частиц по размерам D90/D10 - не более 5.
10. Способ по п.1, включающий подачу потока жидкой дисперсионной среды с диспергированным в ней в виде капель полимеризуемым жидким исходным веществом в вертикальную колонну полимеризации с нисходящим потоком жидкой суспензионной среды, причем плотность капель больше, чем плотность жидкой суспензионной среды.
11. Способ по п.10, включающий любую из следующих особенностей:
дисперсионная среда опускается в низ колонны за 0,5-1,5 ч;
диспергированные капли среднего размера, около 400 мкм, опускаются в низ колонны в среднем примерно за 1-5 мин;
диспергированные капли опускаются в низ колонны в среднем примерно за 2-4 мин.
12. Способ по п.1, включающий любую из следующих особенностей:
сбор полимеризованных гранул из колонны полимеризации в сборную емкость;
сбор полимеризованных гранул в указанную емкость путем осаждения;
осуществляют рециркуляцию дисперсионной среды, из которой центрифугированием были извлечены полимеризованные гранулы;
осуществляют промывку извлеченных центрифугированием гранул водой для удаления порообразователя;
осуществляют вакуумную сушку гранул для выделения порообразующего растворителя и рециркуляцию выделенного порообразующего растворителя для получения раствора гексамина в растворителе и (или) раствора смолы в растворителе.
13. Способ по п.1, включающий шаг карбонизации и активирования гранул, на котором осуществляют подачу гранул во вращающуюся печь с внешним обогревом, в которой поддерживается необходимая для карбонизации и активирования температура и которая имеет наклон книзу для перемещения гранул при ее вращении, при этом среда в печи в основном является бескислородной, что обеспечивается встречным потоком водяного пара или диоксида углерода, а вдоль печи с интервалами установлены кольцеобразные перегородки для регулирования перемещения материала.
14. Способ по п.13, включающий любую из следующих особенностей:
по всей длине печи установлены 5-10 перегородок;
гранулы образует слой, который поднимают в атмосфере печи частями вверх и сбрасывают каскадом вниз с помощью подъемных планок, установленных под углом в продольном направлении и разнесенных между перегородками;
высота подъемных планок над внутренней цилиндрической поверхностью печи составляет приблизительно 50% высоты перегородок;
печь имеет входную зону, предназначенную для сушки или удаления растворителя из углеродного материала;
печь имеет входную зону для приема гранул, в которой поддерживают температуру не выше 300°С;
перегретый водяной пар вводится на разгрузочной стороне печи и проходит в противотоке по отношению к гранулам для создания атмосферы печи;
водяной пар подают при температуре около 150°С;
обеспечивают пребывание в печи углеродного материала в течение 2-5 ч.
15. Устройство для формирования отдельных твердых гранул полимерного материала, содержащее
первый трубопровод для подачи потока полимеризуемого жидкого исходного вещества,
второй трубопровод для подачи потока дисперсионной среды, с которой полимеризуемое жидкое исходное вещество в основном или полностью не поддается смешению,
совмещенный с трубой смеситель, предназначенный для приема объединенного потока из первого и второго трубопроводов и диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в дисперсионной среде в виде капель,
вертикальную колонну полимеризации, предназначенную для приема дисперсионной среды с диспергированными в ней каплями и полимеризации полимеризуемого жидкого исходного вещества во время его перемещения к низу колонны в нисходящем потоке полимеризационной среды, и
емкость у основания колонны для приема нисходящего потока дисперсионной среды и сбора полимеризованных твердых гранул.
16. Устройство по п.15, дополнительно содержащее
первую и вторую емкости для хранения первого и второго жидких компонентов полимеризуемого жидкого исходного вещества,
первый и второй трубопроводы для подачи этих жидких компонентов,
первый и второй безымпульсные насосы, размещенные в указанных трубопроводах для подачи по ним потоков компонентов, и
второй совмещенный с трубой смеситель, предназначенный для приема и смешивания потоков первого и второго компонентов и образования потока полимеризуемого жидкого исходного вещества.
17. Устройство по п.16, содержащее любой из следующих компонентов:
шестеренчатые или роторные лопастные насосы;
нагреватель по меньшей мере в одном из трубопроводов для первого и второго компонентов для нагрева потока, поступающего во второй совмещенный с трубой смеситель;
емкость для хранения дисперсионной среды, трубопровод, ведущий из этой емкости для хранения в совмещенный с трубой смеситель, и третий безымпульсный насос, размещенный в указанном трубопроводе для подачи потока дисперсионной среды;
третий безымпульсный насос, представляющий собой шестеренчатый или роторный лопастной насос;
теплообменник для нагрева потока дисперсионной среды из емкости для хранения, который включает трубопровод для дисперсионной среды;
третий совмещенный с трубой смеситель, предназначенный для приема нагретой дисперсионной среды из теплообменника и подачи прошедшей через него дисперсионной среды в первый совмещенный с трубой смеситель;
емкость у основания колонны, представляющую собой отстойник, имеющий разгрузочное устройство для гранул, осаждающихся в этой емкости.
18. Способ карбонизации и активирования углеродного материала, в котором осуществляют подачу материала во вращающуюся печь с внешним обогревом, в которой поддерживается необходимая для карбонизации и активирования температура и которая имеет наклон книзу для перемещения материала при ее вращении, при этом среда в печи в основном является бескислородной, что обеспечивается встречным потоком водяного пара или диоксида углерода, а вдоль печи с интервалами установлены кольцеобразные перегородки для регулирования перемещения материала, и способ по выбору включает любую из следующих особенностей:
углеродный материал представляет собой материал растительного происхождения;
углеродный материал представляет собой гранулы смолы;
углеродный материал представляет собой гранулы фенолоальдегидной смолы;
гранулы являются мезопористыми гранулами, а продукт в виде активированного угля имеет макропоры, мезопоры и микропоры.