СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCING CARBON MATERIAL

Изобретение относится к технологии получения углеродных материалов и может быть использовано в технике.
Известен способ получения углеродного материала, включающий пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора - патент RU №2258031 С1 на «Способ получения углеродного материала», опубликовано 10.08.2005.
По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявленному и принят за прототип.
В известном способе отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем растворения последнего в разбавленной соляной или азотной кислоте с последующей многократной промывкой углеродного материала в дистиллированной воде до полной нейтрализации.
Недостаток такого способа заключается в загрязнении получаемого углеродного материала хемосорбированным кислородом из катализатора, что снижает жаропрочность и надежность материала.
Указанный технический результат достигается в способе получения материала, включающего пиролиз углеводородов на катализаторе при нагревании в реакторе, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора, согласно изобретению отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде при 1400…1600°С с выдержкой в течении 5…60 минут при абсолютном давлении 1…200 Па.
х
у
Предлагаемый способ получения углеродного материала включает пиролиз углеводородов с общей формулой СН, например метана или природного газа, или пропан-бутановой смеси, или пропилена, или попутного нефтяного газа (используются на нашем предприятии), или других углеводородных газов, при их непрерывной подаче в реактор с катализатором, например смесью металлических кобальта и молибдена с оксидом магния или смесью металлического никеля и оксида магния (см., например, Ткачев А.Г., Золотухин И.В. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур. М.: «Издательство машиностроение - 1». 2007 г. гл.6.), при температуре 500…1000°С, охлаждение реактора, вывод полученного углеродного материала с катализатором из реактора и отделение углеродного материала от катализатора.
Отделение углеродного материала от катализатора выполняют путем их высокотемпературной обработки в разреженной нейтральной среде, например азота, аргона или гелия, при 1400…1600°С с выдержкой 5…60 минут при абсолютном давлении 1…200 Па (чем обеспечивается ускоренная высококачественная очистка углеродного материала от катализатора и примесных частиц другого химического состава (см. Приложение, таблица 1) возгонкой последних с использованием общедоступного оборудования, например лабораторного) и последующее охлаждение в разреженной нейтральной среде.
Способ получения углеродного материала по сравнению с прототипом обеспечивает его повышенные жаропрочность (см. Приложение, таблица 1) и, следовательно, надежность.
Приложение
Способ получения углеродного материала (результаты экспериментов
Таблица 1.
№ п/п
Параметры синтеза
Параметры очистки
Параметры испытаний
Исп.газ
Температура, °С
Давление абс., Па
Температура, °С
Время, мин.
Температура, °С
Время, мин.
Содержание примесей, % масс.
1
Природный газ
800
1<sup>+5</sup>
1400
6±1
590
480
<0,1
2
100±5
1500
38±2
468
0,1
3
200±10
1600
55±5
462
0,11
4
Метан
800
1<sup>+5</sup>
1400
6±1
480
<0,1
5
100±5
1500
38±2
480
<0,1
6
200±10
1600
55±5
468
0,1
7
Пропан-бутан
720
1<sup>+5</sup>
1400
6±1
468
0,1
8
100±5
1500
38±2
462
0,11
9
200±10
1600
55±5
450
0,15
10
Пропилен
700
1<sup>+5</sup>
1400
6±1
486
<0,1
11
100±5
1500
38±2
480
<0,1
12
200±10
1600
55±5
468
0,1
* - Испытания на окислительную стойкость проводили выдержкой в муфельной печи на воздухе.
** - Содержание примесей оценивали по дифференциально-термическому анализу.
На нашем предприятии был также получен углеродный материал по способу, описанному в прототипе, содержание примесей в котором оказалось в несколько раз больше, чем в предлагаемом нами. Кроме того, данный углеродный материал не выдержал испытания на окислительную стойкость при заданной температуре, его устойчивость составляет приблизительно 60 минут.