АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМЕННО-СТИМУЛИРОВАННОГО УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА

Предложение относится к технологии получения новых материалов на основе углерода.
В технологии получения углеродсодержащих материалов используются различные конструкции аппаратов, наиболее представительными из которых являются устройства для обработки углеродного материала, содержащие реактор, энергетический агрегат, систему охлаждения корпуса реактора, источник инертного газа, подаваемого в полость реактора [RU 2186022, C01B 11/02, 2002; RU 38333, C01B 31/00, 2004; RU 90062, 2009].
Существенными и очевидными недостатками указанных аппаратов являются: значительная металлоемкость; высокие энерго- и трудозатраты на обслуживание; незначительная производительность ввиду цикличности работы, связанной с необходимостью замены деталей энергоагрегата, принудительным охлаждением полости реактора, ведущим к сверхнормативным простоям, отрицательно сказывающимися на эффективности процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для тепловой обработки углеродного материала, содержащее термокамеру, источник хладагента, источник инертного газа, контейнер с исходным компонентом, магистраль отвода обработанного материала [RU 92655, C01B 31/02, 2010]. Обладая преимуществом перед аналогами, данное устройство обладает также существенным недостатком, заключающемся в его принципиальной конструктивной схеме, обладающей несовершенной, по требованиям современной технологии, рабочей камерой, не имеющей узлов для активации процесса обработки исходного материала и его плазменного стимулирования в рабочей камере. Это ограничивает технологические возможности и не позволяет получать новый тип и вид углеродного материала.
Технологической задачей и положительным результатом данного предложения является получение плазменно-стимулированного углеродного материала, обладающего высокой эффективностью в процессах сорбции загрязнителей жидких сред, используемого, как самостоятельно, так и в составе сорбента, предназначенного для обработки и очистки природных и техногенных жидкостей.
Техническая задача и указанный результат достигаются разработанным техническим решением.
Аппарат для получения плазменно-стимулированного углеродного материала, содержащий корпус с теплообменным устройством, реакционную камеру, имеющую электроразрядный узел для возгонки углеродного материала, полость реакционной камеры сообщена с источником инертной газовой среды и соединена с вакуум-насосом, отличающийся тем, что корпус реакционной камеры выполнен модульным, а полость камеры оснащена концентратором перерабатываемого исходного материала, выполненным в виде спиралевидной магистрали, соединенной с источником охлаждающей жидкости, при этом реакционная камера соединена патрубком с эжекционным насосом для отвода из ее полости получаемого материала.
Аппарат для этого содержит устройство 1, оснащенное реакционной камерой 2, имеющей электроразрядный узел 3 для возгонки углеродного материала, подаваемого в камеру из его источника 4, в виде аэрозоля или газа; полость камеры оснащена концентратором 5 переработанного углеродного материала, выполненным в виде спиралевидной магистрали 6, по которой подается охлаждающая жидкость.
Реакционная камера 2 оснащена заборным патрубком 7, соединенным с эжекционным насосом 8 для пневмоотвода обработанного материала из полости камеры в накопитель 9. Камера 2 также оборудована рубашкой 10 для ее охлаждения и оснащена вакуум-насосом 11. Полость камеры заполняют инертным газом, например, гелием из баллона 12 - для ведения процесса получения указанного углеродного материала, исключающего его окисление. Полученный материал наиболее эффективно используется при производстве сорбента для очистки водных и других жидких сред.
Аппарат также имеет два модуля: - 13, являющийся энергетическим узлом и 14 - для сбора и концентрации перерабатываемого исходного материала. Корпус аппарата имеет технологические окна 15 и 16, предназначенные для контроля процесса и для периодической очистки полости камеры.
Работа Аппарата осуществляется следующим образом. Полость реакционной камеры 2 заполняют инертным газом из баллона 12, включают на несколько секунд вакуум-насос 11; на узел 3 подают разрядный ток, образуя плазменную область, в которую подают углеродный материал 4, подвергая его активной обработке за счет плазменного стимулирования в указанной области узла 3 камеры. Обработанный плазмой материал оседает на спирали 6 концентратора 5. При необходимости часть плазменно-стимулированного углеродного материала отводят насосом 8 в накопительный контейнер 9. Материал с концентратора 5 удаляют или путем рассоединения модулей 13 и 14, или через окна 15 и 16 корпуса аппарата.