УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИРОУГЛЕРОДА

Заявляемая полезная модель относится к технологическому оборудованию для получения нанопорошка углерода и может быть использована в электронной, электротехнической, химической, резинотехнической, лакокрасочной, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для получения углерода и водорода из углеводородного газа (метана), в котором используется плазменный катализ процесса диссоциации в импульсно-периодическом СВЧ (микроволновом) разряде / А.И.Бабарицкий и др. Импульсно-периодический СВЧ-разряд как катализатор химической реакции. ЖТФ. 2000. т.70. вып.11. С.36-41/. Устройство содержит плазмокаталитический реактор, выполненный в виде цилиндрической металлической камеры с входом углеводородного газа и выходом водорода и углерода, расположенными на противоположных концах цилиндра. Корпус одновременно служит на основе резонатором цилиндрического сверхвысокочастотного волновода. На расстоянии четверти длины волны от «выходного» конца реактора, ортогонально оси реактора из его стенки установлена вольфрамовая игла.
Недостатки известного устройства - наличие отдельного источника предварительного подогрева газа, неизбежные потери тепла и низкий (относительно потребительских нужд) процентный выход углерода.
Известно также устройство для получения углерода и водорода из углеводородного газа /RU 2317943, С01В 3/26, 2006/, где предложено для получения углерода и водорода осуществлять предварительный нагрев и последующее разложение углеводородного газа воздействием сверхвысокочастотного электромагнитного поля с выделением и сепарацией углерода и водорода. Предварительный нагрев углеводородного газа осуществляют действием энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля в тепловой зоне проточного реактора протяженной формы, равномерно заполненной газопроницаемым, электропроводящим веществом - инициатором, выбранным из группы: титан, никель, никелид титана, никелид алюминия, молибден.
Недостатком данного устройства является то, что источником получения углерода может быть только углеводородный газ, что резко ограничивает производительность установки.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании установки для получения пироуглерода, лишенной указанного недостатка. Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение состава исходных углеродосодержащих материалов и повышение производительности.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата предлагается установка для получения пироуглерода содержащая муфельную печь, внутри которой частично размещен металлический контейнер со съемной крышкой. Во внутреннем пространстве контейнера расположен керамический стакан, заполненный расплавом свинца или висмута или их сплава. В расплав помещен конец керамической трубки, проходящей через уплотнительную систему и крышку контейнера. Внутреннее пространство контейнера соединено трубопроводом через накопитель продуктов реакции и фильтр с хроматографом, а внутреннее пространство накопителя продуктов реакции соединено с окружающей средой через гидрозатвор.
Дополнительно предлагается наружную поверхность металлического контейнера, находящуюся внутри муфельной печи покрыть футеровкой.
Дополнительно предлагается уплотнительную систему выполнить в виде последовательно размещенных в выточке контейнера под его съемной крышкой уплотнительного кольца, резинового уплотнения и кольца с центрирующей трубкой.
Также дополнительно предлагается на керамической трубке над керамическим стаканом установить, по меньшей мере, один отбойник.
Выполнение установки с вышеперечисленными признаками позволяет использовать в качестве исходного сырья не только углеродсодержащий газ, но и твердые углеродсодержащие вещества, например, древесину, торф, полимерные материалы. Известно, что концентрация углерода в них на порядки выше, а, следовательно, и выход пироуглерода. Последнее обстоятельство неизбежно ведет к значительному повышению производительности установки.
На прилагаемой иллюстрации представлена заявляемая установка, где 1 - муфельная печь, 2 - контейнер, 3 - крышка, 4 - керамический стакан, 5 - расплав свинца, висмута или их сплав, 6 - керамическая трубка. Уплотнительная система представляет собой последовательно размещенные в выточке контейнера 2 под его съемной крышкой 3 уплотнительное кольцо 7, резиновое уплотнение 8 и кольцо с центрирующей трубкой 9. Внутреннее пространство контейнера 2 соединено трубопроводом 10 через накопитель продуктов реакции 11 и фильтр 12 с хроматографом 13, а внутреннее пространство накопителя продуктов реакции 11 соединено с окружающей средой через гидрозатвор 14. Наружная поверхность металлического контейнера 2, находящаяся внутри муфельной печи покрыта футеровкой 15. На керамической трубке 6 над керамическим стаканом 4 установлены отбойники 16 и 17. Для контроля температуры используют датчик 18.
Установка работает следующим образом. Включают муфельную печь 1, температуру расплава 5, находящегося внутри керамического стакана 4 доводят до 1000°С. Контроль температуры осуществляют при помощи датчика 18. По достижении заданной температуры в стакан 4 по керамической трубке 6 подают углеродсодержащее вещество, где происходит его разложение на углерод и водород. В качестве углеродсодержащего вещества может быть использован газ - углеводород, а также измельченная древесина, торф, отходы производства полимерных материалов смешенные с газом. Продукты реакции пиролиза по трубопроводу поступают в накопитель продуктов реакции 11. Далее газ очищается на фильтре 12, выполненном из стеклоткани поступает на хроматограф 13 для анализа содержания в нем водорода и затем уже сбрасывается в атмосферу через гидрозатвор 14. По окончании процесса накопитель продуктов реакции 11 открывают и извлекают из него микрочастицы углерода. Для получения пироуглерода из различных углеродосодержащих твердых тел возможно также использование сетчатых контейнеров с помещенными в них исходными материалами. В этом случае сетчатый контейнер (не показан) закрепляют на керамической трубке 6 и осуществляют пиролитический процесс.