RU2389836C2 - Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis - Google Patents

Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis Download PDF

Info

Publication number
RU2389836C2
RU2389836C2 RU2007100543/12A RU2007100543A RU2389836C2 RU 2389836 C2 RU2389836 C2 RU 2389836C2 RU 2007100543/12 A RU2007100543/12 A RU 2007100543/12A RU 2007100543 A RU2007100543 A RU 2007100543A RU 2389836 C2 RU2389836 C2 RU 2389836C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
screen
fibrous carbon
catalytic pyrolysis
carbon structures
Prior art date
Application number
RU2007100543/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007100543A (en
Inventor
Алексей Григорьевич Ткачев (RU)
Алексей Григорьевич Ткачев
Сергей Владимирович Мищенко (RU)
Сергей Владимирович Мищенко
Владимир Николаевич Артемов (RU)
Владимир Николаевич Артемов
Владимир Леонидович Негров (RU)
Владимир Леонидович Негров
Original Assignee
Алексей Григорьевич Ткачев
Сергей Владимирович Мищенко
Владимир Николаевич Артемов
Владимир Леонидович Негров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Григорьевич Ткачев, Сергей Владимирович Мищенко, Владимир Николаевич Артемов, Владимир Леонидович Негров filed Critical Алексей Григорьевич Ткачев
Priority to RU2007100543/12A priority Critical patent/RU2389836C2/en
Publication of RU2007100543A publication Critical patent/RU2007100543A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389836C2 publication Critical patent/RU2389836C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: reactor comprises body, in which heaters are installed, in upper part there is a unit of catalyst supply, and in lower part - collector of finished product and pipeline of hydrocarbon gas supply. Unit of catalyst supply is arranged in the form of batcher connected via a sprinkler to a cap, in which grid is installed with a movable screen. Collector of finished product is arranged in the form of disk joined to rotary drive and enclosed along perimetre into a fixed shell equipped with window, in which a scraper is installed as interacting with the disk plane, and cooling reservoir. Scraper is installed on axis with the possibility of rotation and displacement in vertical plane and is arranged from several parts. Grid in lower part and fixed shell in upper part are equipped with conical flanges. Screen is made in the form of cone, fixed on grid with its base. Screen is made in the form of turned grooves that open downwards and are fixed on grid.
EFFECT: improved yield of product and its quality.
5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов.The invention relates to a technology for producing fibrous carbon materials by the pyrolysis of aromatic and non-aromatic hydrocarbons.

Технология получения волокнистых углеродных материалов заключается в проведении пиролиза углеводородных газов либо углеродосодержащих материалов в присутствии катализаторов преимущественно на основе дисперсного никеля либо сплавов на его основе, а также других активных металлов с последующим охлаждением продуктов пиролиза.The technology for producing fibrous carbon materials consists in the pyrolysis of hydrocarbon gases or carbon-containing materials in the presence of catalysts mainly based on dispersed nickel or alloys based on it, as well as other active metals, followed by cooling of the pyrolysis products.

Известно устройство для карбонизации углеродосодержащих материалов, включающее теплоизолированный корпус с муфелем, устройство для перемещения жгутов обрабатываемого углеродосодержащего материала, патрубки подачи горячего и холодного инертного газа и продуктов пиролиза, теплообменник для дополнительного температурного воздействия при проведении пиролиза и промежуточный объем для отбора обработанных жгутов при пониженной температуре, а также уплотнительные узлы ввода жгутов в печь и вывода из нее в виде газовых затворов (см., например, патент Великобритании GB 2184819, МПК D01F 9/22, D01F 9/32 от 1.07.1987 года).A device for carbonizing carbon-containing materials is known, including a thermally insulated body with a muffle, a device for moving bundles of processed carbon-containing material, nozzles for supplying hot and cold inert gas and pyrolysis products, a heat exchanger for additional temperature effects during pyrolysis and an intermediate volume for selecting treated bundles at low temperature as well as sealing units for introducing the bundles into the furnace and out of it in the form of gas locks (see, e.g. measures, the UK Patent GB 2184819, IPC D01F 9/22, D01F 9/32 from 07.01.1987 years).

Недостатком такого устройства является низкая производительность процесса карбонизации, связанная невозможностью поддержания постоянства температуры при перемещении в полости печи жгутов с обрабатываемым материалом, а также ограничениями по температуре из-за опасности перегрева продукта, приводящего к термическому разложению готового продукта, что влечет за собой ухудшение его свойств. Другим недостатком является необходимость обработки исходного материала перед карбонизацией.The disadvantage of this device is the low productivity of the carbonization process, due to the inability to maintain a constant temperature when moving bundles with processed material in the furnace cavity, as well as temperature restrictions due to the risk of overheating of the product, leading to thermal decomposition of the finished product, which entails a deterioration in its properties . Another disadvantage is the need to process the starting material before carbonization.

Частично эти недостатки устранены в патенте РФ №2046846, 6 МПК D01F 9/14, В29В 13/02, опубл. бюл. №30/95. Печь карбонизации для получения волокнистых углеродных материалов содержит корпус, муфель, теплообменник, нагревательные элементы, трубопроводы для холодного и горячего инертного газа и продуктов пиролиза, устройство для заправки жгутов обрабатываемого материалы и газовые затворы, причем корпус печи образован соосно расположенным наборам унифицированных цилиндрических модулей с муфелями, соединенных посредством подвижных соединений, на торцах крайних из которых выполнены перекрытые газовыми затворами прорези для входа и выхода жгутов обрабатываемого материала. Устройство для заправки жгутов выполнено в виде бесконечных струн, натянутых на направляющие ролики, верхняя ветвь которых расположена в корпусе, нижняя - под ним. Каждый муфель снабжен установленным с зазором графитовым вкладышем с графитовыми запорными кольцами, образующими полость, соединенную трубопроводами горячего инертного газа и газообразных продуктов пиролиза, при этом вкладыш выполнен со сквозными парными отверстиями, оси каждой пары которых размещены с возможностью пересечения в середине горизонтальной плоскости, проходящей через прорези для входа и выхода жгутов.Partially, these disadvantages are eliminated in RF patent No. 2046846, 6 IPC D01F 9/14, B29B 13/02, publ. bull. No. 30/95. The carbonization furnace for producing fibrous carbon materials contains a housing, a muffle, a heat exchanger, heating elements, pipelines for cold and hot inert gas and pyrolysis products, a device for refueling bundles of processed materials and gas closures, the furnace body being formed by coaxially arranged sets of unified cylindrical modules with muffles connected by means of movable joints, at the ends of the extremes of which are made cuts blocked by gas shutters for the entry and exit of the burn UTA of the processed material. The device for refueling the harnesses is made in the form of endless strings stretched on guide rollers, the upper branch of which is located in the housing, the lower branch is underneath. Each muffle is equipped with a graphite insert installed with a gap with graphite locking rings forming a cavity connected by pipelines of hot inert gas and gaseous pyrolysis products, while the insert is made with through pair openings, the axes of each pair of which are placed with the possibility of intersection in the middle of a horizontal plane passing through slots for entry and exit of harnesses.

Недостатком такого устройства является сложность конструкции и сложность поддержания оптимального термического режима из-за изменяющихся в процессе пиролиза теплофизических свойств исходного материала, что обуславливает низкую производительность процесса карбонизации. Усложнение конструкции вызвано опасностью перегрева продукта, приводящего к термическому разложению готового продукта и ухудшению его свойств. Другим недостатком является необходимость обработки исходного материала перед карбонизацией.The disadvantage of this device is the complexity of the design and the difficulty of maintaining the optimal thermal regime due to the thermophysical properties of the starting material changing during the pyrolysis process, which leads to a low productivity of the carbonization process. The complexity of the design is caused by the danger of overheating of the product, leading to thermal decomposition of the finished product and the deterioration of its properties. Another disadvantage is the need to process the starting material before carbonization.

Таким образом, наиболее перспективным являются устройства, позволяющие обрабатывать исходные газообразные углеводородные продукты. В патенте США №5165909, МПК D01F 9/10, от 24 ноября 1992 года предпочтение отдано таким газам, как ацетилен (температура карбонизации 500°С) и метан (температура карбонизации ниже 1000°С). Согласно патенту пиролиз проводится в вертикальной печи, в верхней части которой расположены патрубок подачи углеводородного газа, ленточные нагреватели и бункер с катализатором. В нижней части бункера с катализатором установлен питательный клапан, который подает в реакционную зону печи катализатор в виде порошкообразного никеля с добавлением алюминия. В нижней части расположен второй патрубок подачи углеводородного газа. Расстояние между питающим клапаном и вторым патрубком подачи углеводородного газа является реакционной зоной, ниже которой расположено основание печи, снабженное фильтром, являющимся сборником готового продукта перед его выгрузкой.Thus, the most promising are devices that allow you to process the source of gaseous hydrocarbon products. In US patent No. 5165909, IPC D01F 9/10, dated November 24, 1992, preference is given to gases such as acetylene (carbonization temperature 500 ° C) and methane (carbonization temperature below 1000 ° C). According to the patent, pyrolysis is carried out in a vertical furnace, in the upper part of which there is a pipe for supplying hydrocarbon gas, belt heaters and a hopper with a catalyst. A feed valve is installed at the bottom of the catalyst hopper, which feeds the catalyst into the reaction zone of the furnace in the form of powdered nickel with the addition of aluminum. At the bottom there is a second hydrocarbon gas supply pipe. The distance between the feed valve and the second hydrocarbon gas supply pipe is the reaction zone, below which is the base of the furnace, equipped with a filter, which is the collection of the finished product before unloading.

Однако в такой печи полученные продукты пиролиза подвергаются длительному нагреву циркулирующим горячим газом, содержащим смесь углеводородного газа, продуктов пиролиза и катализатора, что может привести к термическому разложению готового продукта. Другим недостатком известного устройства является невозможность равномерного распределения порошкообразного катализатора равномерно по всему живому сечению печи. Это приводит к снижению эффективности пиролиза из-за неравномерности распределения катализатора (смесь никеля с 10% алюминия).However, in such a furnace, the resulting pyrolysis products are subjected to prolonged heating by circulating hot gas containing a mixture of hydrocarbon gas, pyrolysis products and a catalyst, which can lead to thermal decomposition of the finished product. Another disadvantage of the known device is the inability to uniformly distribute the powder catalyst evenly over the entire living section of the furnace. This leads to a decrease in the pyrolysis efficiency due to the uneven distribution of the catalyst (a mixture of nickel with 10% aluminum).

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по патенту США №5165909.Based on the totality of common features, the device according to US patent No. 5165959 is selected as a prototype.

Задачей изобретения является повышение выхода продукта и повышение его качества.The objective of the invention is to increase the yield of the product and increase its quality.

Задача решается тем, что в реакторе для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом, содержащем корпус, в котором установлены нагреватели, в верхней части расположен узел подачи катализатора, а в нижней - сборник готового продукта и трубопровод подачи углеводородного газа, причем узел подачи катализатора выполнен в виде дозатора, соединенного через распылитель с колпаком, в котором установлена решетка с подвижным экраном, а сборник готового продукта выполнен в виде соединенного с приводом вращения диска, заключенного по периметру в неподвижную обечайку, снабженную окном, в котором установлен взаимодействующий с плоскостью диска скребок, и охлаждаемой емкости.The problem is solved in that in the reactor for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis containing a housing in which the heaters are installed, a catalyst supply unit is located in the upper part, and a finished product collector and a hydrocarbon gas supply pipeline are located in the lower part, and the catalyst supply unit is made in in the form of a dispenser connected through a spray to a cap in which a grating with a movable screen is installed, and the finished product collector is made in the form of a disk connected to a drive of rotation, including Nogo perimeter in a stationary shroud provided with a window in which a disc interacts with the plane of the scraper, and a cooled vessel.

Скребок установлен на оси с возможностью поворота и перемещения в вертикальной плоскости и выполнен из нескольких частей.The scraper is mounted on an axis with the possibility of rotation and movement in a vertical plane and is made of several parts.

Решетка в нижней части и неподвижная обечайка в верхней части снабжены коническими отбортовками.The grill in the lower part and the stationary shell in the upper part are equipped with conical flanges.

Экран выполнен в виде конуса, своим основанием закрепленного на решетке.The screen is made in the form of a cone, its base mounted on a grid.

Экран выполнен в виде расходящихся книзу перевернутых желобков, закрепленных на решетке.The screen is made in the form of inverted grooves diverging downward, mounted on a grate.

Выполнение узла подачи катализатора в виде дозатора, соединенного через распылитель с колпаком, в котором установлена решетка с подвижным экраном, обеспечивает достижение равномерности распределения катализатора в процессе каталитического пиролиза в реакционной зоне за счет перемещения экрана относительно решетки. Зона с наибольшим слоем катализатора перекрывается экраном для уменьшения количества оседающих частиц и за счет этого достигается равномерность распределения частиц катализатора на поверхности вращающегося диска. Равномерность слоя катализатора обеспечивает более полное протекание процесса пиролиза. Тем самым исключается попадание в готовый продукт непрореагировавших частиц углерода в форме сажи, что обеспечивает повышение выхода продукта и повышение его качества.The implementation of the catalyst supply unit in the form of a dispenser connected through a spray gun to a cap in which a grating with a movable screen is installed ensures that the catalyst distribution is uniform during catalytic pyrolysis in the reaction zone by moving the screen relative to the grating. The zone with the largest catalyst layer is covered by a screen to reduce the amount of settling particles and due to this, a uniform distribution of catalyst particles on the surface of the rotating disk is achieved. The uniformity of the catalyst layer provides a more complete course of the pyrolysis process. This eliminates the ingress of unreacted carbon particles in the form of soot into the finished product, which ensures an increase in the yield of the product and an increase in its quality.

Выполнение сборника готового продукта в виде соединенного с приводом вращения диска, заключенного по периметру в неподвижную обечайку, снабженную окном, в котором установлен взаимодействующий с плоскостью диска скребок, и охлаждаемой емкости обеспечивает:The implementation of the collection of the finished product in the form of a disk connected to the drive rotation, enclosed around the perimeter in a stationary shell equipped with a window in which a scraper interacting with the plane of the disk, and a cooled tank provides:

- исключение сдувания потоком газа с поверхности вращающегося диска частиц готовой продукции, которые, находясь за пределами вращающегося диска, подвергаются перегреву, ведущему к термическому разложению углеродных волокон;- the exception of blowing off a stream of gas from the surface of the rotating disk of particles of the finished product, which, being outside the rotating disk, are overheated, leading to thermal decomposition of carbon fibers;

выравнивание скоростей потока продукционного газа над слоем катализатора, так как неподвижная обечайка направляет поток продукционного газа от периметра вращающегося диска к его середине, что повышает эффективность процесса пиролиза;alignment of the production gas flow rates over the catalyst bed, since the stationary shell directs the production gas flow from the perimeter of the rotating disk to its middle, which increases the efficiency of the pyrolysis process;

- удаление готового продукта с вращающегося диска скребком в охлаждаемую емкость, в которой продукт может находиться продолжительное время, не ухудшая своих свойств, обеспечивает повышение производительности за счет увеличения количества циклов подачи катализатора и проведения процесса пиролиза, а также повышение качества готового продукта.- removal of the finished product from the rotating disk with a scraper to a cooled container, in which the product can be stored for a long time without compromising its properties, provides increased productivity by increasing the number of catalyst supply cycles and the pyrolysis process, as well as improving the quality of the finished product.

Установка скребка на оси с возможностью поворота и перемещения в вертикальной плоскости и выполнение его из нескольких частей обеспечивает более полное прилегание скребка к поверхности вращающегося диска. Это очень важно из-за необходимости удаления готового продукта из реакционной зоны, так как в противном случае может происходить термическое разложение продукта. За счет установки скребка на оси обеспечивается удаление готового продукта даже при значительном нарушении плоскостности верхней поверхности диска из-за коробления под действием высоких температур. Таким образом, обеспечивается повышение выхода продукта и повышение его качества.The installation of the scraper on the axis with the possibility of rotation and movement in the vertical plane and its execution from several parts provides a more complete fit of the scraper to the surface of the rotating disk. This is very important because of the need to remove the finished product from the reaction zone, since otherwise thermal decomposition of the product may occur. Due to the installation of the scraper on the axis, the finished product is removed even with a significant violation of the flatness of the upper surface of the disk due to warping under the influence of high temperatures. Thus, an increase in product yield and an increase in its quality is provided.

Снабжение коническими отбортовками решетки в нижней части и неподвижной обечайки в верхней части обеспечивает более равномерное распределение катализатора в реакционной зоне за счет исключения оседания пылевидных частиц на боковых стенках колпака, а отбортовка верхней кромки обечайки способствует более равномерному потоку продукционного газа над поверхностью вращающегося диска. Это обеспечивает повышение выхода продукта и повышение его качества.The conical flanging of the grating in the lower part and the stationary shell in the upper part provides a more uniform distribution of the catalyst in the reaction zone by eliminating the deposition of dust particles on the side walls of the hood, and flanging of the upper edge of the shell contributes to a more uniform flow of production gas over the surface of the rotating disk. This provides an increase in product yield and increase its quality.

Выполнение экрана в виде конуса, своим основанием закрепленного на решетке, обеспечивает исключение оседания частиц катализатора на верхней поверхности экрана, что обеспечивает повышение надежности системы подачи катализатора, что, в свою очередь, способствует повышению выхода продукта.The implementation of the screen in the form of a cone, its base mounted on a grate, eliminates the precipitation of catalyst particles on the upper surface of the screen, which improves the reliability of the catalyst supply system, which, in turn, increases the yield of the product.

Вариант выполнения экрана в виде расходящихся книзу перевернутых желобков, закрепленных на решетке, обеспечивает достижение равномерности распределения катализатора на вращающемся диске. Оседающие частицы могут проходить в зазоре между желобками, чем достигается повышение равномерности оседания катализатора на вращающемся диске, тем самым обеспечивая достижение повышения выхода продукта и его качества.An embodiment of the screen in the form of inverted grooves diverging downward, mounted on a grate, ensures uniform distribution of the catalyst on the rotating disk. The settling particles can pass in the gap between the grooves, thereby increasing the uniformity of the precipitation of the catalyst on a rotating disk, thereby ensuring an increase in product yield and quality.

На представленных чертежах изображены: на фиг.1 показан общий вид устройства для получения волокнистых углеродных материалов; на фиг.2 - сечение по А-А, на котором показаны взаимное расположение вращающегося диска, колпака, скребка и сборника готового продукта; на фиг.3 показана конструкция неподвижной обечайки, выноска I; на фиг.4 показана конструкция решетки, выноска II; на фиг.5 показана конструкция скребка, сечение по Б-Б; на фиг.6 показана конструкция экрана в виде конуса; на фиг.7 показан вариант экрана в виде набора желобков; на фиг.8 показан вариант фиг.7, вид по стрелке В; на фиг.9 показана конструкция желобка, сечение по Г-Г.In the drawings shown: figure 1 shows a General view of a device for producing fibrous carbon materials; figure 2 is a section along aa, which shows the relative position of the rotating disk, cap, scraper and collector of the finished product; figure 3 shows the design of the stationary shell, callout I; figure 4 shows the design of the lattice, leader II; figure 5 shows the design of the scraper, a cross-section along BB; figure 6 shows the design of the screen in the form of a cone; 7 shows a variant of the screen in the form of a set of grooves; on Fig shows a variant of Fig.7, a view along arrow B; figure 9 shows the design of the groove, a cross-section along G-G.

Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом содержит корпус, выполненный в виде смонтированного на раме 1 основания 2 и крышки 3. На крышке 3 смонтирован узел подачи катализатора в виде дозатора 4 и распылителя 5, сообщающегося трубопроводом 6 с линией подачи нейтрального газа-аргона, а трубопроводом 7 - с колпаком 8, установленным в крышке 3 над соединенным с содержащим электродвигатель, муфты и редуктор приводом вращения 9 и взаимодействующим со скребком 10 вращающимся диском 11, смонтированным на основании 2. Вращающийся диск 11 заключен в неподвижную обечайку 12, снабженную конической отбортовкой в верхней части 13 и окном 14 для пропуска скребка 10, установленного на оси 15, закрепленной на неподвижной обечайке 12 (не показано). В основании 2 выполнено отверстие, соединенное со сборником 16. На внутренней поверхности основания 2 установлены нагреватели 17 и патрубок 18 подачи углеводородного газа-метана, расположенные под вращающимся диском 11. На крышке 3 и колпаке 11 расположены патрубки 19 и 20 отвода газообразных продуктов пиролиза. Сборник 16 соединен с линией подачи инертного газа (например, аргона) 21. В линии подачи инертного газа 6 установлен нагреватель 22. В верхней части полости колпака 11 установлена снабженная конической отбортовкой решетка 23, на которой в пазах решетки закреплен экран 24, установленный на стойке 25 и выполненный в виде конуса (фиг.6). Экран 24 может быть выполнен в виде расходящихся книзу перевернутых желобков 26, закрепленных на решетке 11, как показано на фиг.7-9. На вращающемся диске 11 показан также слой катализатора и продуктов пиролиза 27.The reactor for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis comprises a housing made in the form of a base 2 and a cover 3 mounted on the frame 1. A catalyst supply unit is mounted on the cover 3 in the form of a dispenser 4 and a spray 5 communicating by a pipeline 6 with a neutral argon gas supply line, and the pipeline 7 - with a cap 8 installed in the cover 3 over a rotary drive 9 connected to the electric motor, couplings and gearbox and interacting with the scraper 10 and the rotating disk 11 mounted on the base 2 The rotary disk 11 is enclosed in a stationary shell 12, equipped with a conical flange in the upper part 13 and a window 14 for passing a scraper 10 mounted on an axis 15, mounted on a stationary shell 12 (not shown). A hole is made in the base 2, connected to the collector 16. On the inner surface of the base 2, heaters 17 and a pipe 18 for supplying hydrocarbon gas-methane are installed, located under the rotary disk 11. On the cover 3 and cap 11 there are pipes 19 and 20 for removing gaseous pyrolysis products. The collector 16 is connected to the inert gas (for example, argon) supply line 21. A heater 22 is installed in the inert gas supply line 6. A grating 23 equipped with a conical flange is installed in the upper part of the hood 11, on which a screen 24 is mounted on the strut in the grooves of the grating 25 and made in the form of a cone (Fig.6). The screen 24 may be made in the form of upside-down inverted grooves 26 mounted on the grill 11, as shown in Fig.7-9. The rotary disk 11 also shows a layer of catalyst and pyrolysis products 27.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Перед работой полость реактора продувается аргоном для удаления из нее атмосферного воздуха, так как в смеси с метаном или другим углеводородным газом в полости реактора может образоваться взрывоопасная смесь, что недопустимо исходя из правил техники безопасности. Для этого через линию подачи инертного газа 21 в сборник 16 подается аргон, который вытесняет атмосферный воздух из полости реактора в виде смонтированного на раме 1 основания 2 и крышки 3 через патрубки 19 и 20. Для ускорения вытеснения воздуха может включаться привод вращения диска 11, так как обеспечивается эффективное перемешивание газовой среды, обеспечивая снижение концентрации кислорода до безопасной величины. Через трубопровод 6 и трубопровод 7 в колпак 8 подается аргон и при включенном дозаторе 4 через распылитель 5 в полость колпака 8 подается катализатор в пылевидной форме. При оседании пылевидного катализатора последний взаимодействует с решеткой 23 и ее отбортовкой и ее экраном 24, чем достигается равномерность пятна оседания катализатора на внешней поверхности вращающегося диска 11. При использовании конструкции экрана, показанной на фиг.7, 8, 9, достигается еще большая равномерность распределения пылевидного продукта за счет взаимодействия с желобками 27, однако такой вариант более сложен в изготовлении и наладке.Before operation, the reactor cavity is purged with argon to remove atmospheric air from it, since an explosive mixture may form in the mixture with methane or other hydrocarbon gas in the reactor cavity, which is unacceptable based on safety regulations. To do this, argon is supplied through the inert gas supply line 21 to the collector 16, which displaces atmospheric air from the reactor cavity in the form of a base 2 and a cover 3 mounted on the frame 1 through nozzles 19 and 20. To accelerate the displacement of air, the drive of rotation of the disk 11 can be turned on, so how efficient mixing of the gaseous medium is ensured, providing a decrease in oxygen concentration to a safe value. Argon is supplied through pipe 6 and pipe 7 to cap 8 and, when dispenser 4 is turned on, through the nozzle 5, catalyst is fed into the cavity of cap 8 in pulverized form. When the dust-like catalyst settles, the latter interacts with the grating 23 and its flanging and its screen 24, thereby achieving uniformity of the catalyst settling spot on the outer surface of the rotating disk 11. When using the screen design shown in Figs. 7, 8, 9, even more uniform distribution a pulverized product due to interaction with the grooves 27, however, this option is more difficult to manufacture and commission.

При вращении диска 11 приводом 9 на верхнюю поверхность диска 11 оседает ровным слоем катализатор 27. В обескислороженную полость реактора, образованную смонтированным на раме 1 основанием 2 и крышкой 3, при включенных нагревателях 17 через патрубок 18 подается метан, который нагревается нагревателями 17 и, отражаясь от неподвижной обечайки 12 с бортом 13, взаимодействует со слоем катализатора 27 на верхней поверхности вращающегося диска 11, при этом образуется продукт 27 каталитического синтеза в виде волокнистых углеродных материалов. Этот процесс продолжается до прекращения работы катализатора, и тогда включается привод вращения диска 11. Одновременно с этим из полости реактора вытесняется аргон через патрубки 19 и 20, после его вытеснения - непрореагировавший метан. При вращении диска 11 скребком 10 продукт 27 направляется через окно 14 в сборник 16. Для исключения изменения свойств готового продукта в сборник 16 по линии инертного газа 21 подается аргон. Непрореагировавший с катализатором газ вместе с продуктами пиролиза отводится через патрубки 19 и 20 как в процессе пиролиза, так и при окончании работы. После этого отключается привод 9 вращения диска 11, и процесс повторяется. В конце работы после охлаждения продукта сборник 16 отсоединяется от основания 2 и синтезированный продукт выгружается из нее.When the disk 11 is driven by the drive 9, the catalyst 27 settles in an even layer on the upper surface of the disk 11. In the oxygen-free cavity of the reactor formed by the base 2 mounted on the frame 1 and the cover 3, with the heaters 17 turned on, methane is supplied through the pipe 18, which is heated by the heaters 17 and, being reflected from a stationary shell 12 with a bead 13, interacts with a catalyst layer 27 on the upper surface of the rotating disk 11, while the product of catalytic synthesis 27 is formed in the form of fibrous carbon materials. This process continues until the catalyst stops working, and then the drive of rotation of the disk 11 is turned on. At the same time, argon is displaced from the cavity of the reactor through nozzles 19 and 20, after its displacement, unreacted methane. When the disk 11 is rotated by the scraper 10, the product 27 is sent through the window 14 to the collector 16. To exclude changes in the properties of the finished product, argon is supplied to the collector 16 via an inert gas 21. Unreacted gas with the catalyst along with the pyrolysis products is discharged through pipes 19 and 20 both during the pyrolysis and at the end of the work. After that, the drive 9 of the rotation of the disk 11 is turned off, and the process is repeated. At the end of the work, after cooling the product, the collector 16 is disconnected from the base 2 and the synthesized product is unloaded from it.

Предлагаемое устройство просто в аппаратурном исполнении и эксплуатации и обеспечивает получение волокнистых углеродных материалов с повышенным выходом продукта и высоким качеством.The proposed device is simple in hardware design and operation and provides fibrous carbon materials with high yield and high quality.

Claims (5)

1. Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом, содержащий корпус, в котором установлены нагреватели, в верхней части расположен узел подачи катализатора, а в нижней - сборник готового продукта и трубопровод подачи углеводородного газа, отличающийся тем, что узел подачи катализатора выполнен в виде дозатора, соединенного через распылитель с колпаком, в котором установлена решетка с подвижным экраном, а сборник готового продукта выполнен в виде соединенного с приводом вращения диска, заключенного по периметру в неподвижную обечайку, снабженную окном, в котором установлен взаимодействующий с плоскостью диска скребок, и охлаждаемой емкости.1. A reactor for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis, comprising a housing in which the heaters are installed, a catalyst supply unit is located in the upper part, and a finished product collector and a hydrocarbon gas supply pipe in the lower part, characterized in that the catalyst supply unit is made in the form a dispenser connected through a spray to a cap in which a grating with a movable screen is installed, and the collector of the finished product is made in the form of a disk connected to a drive of rotation, enclosed by imetru in fixed shroud provided with a window in which a disc interacts with the plane of the scraper, and a cooled vessel. 2. Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что скребок установлен на оси с возможностью поворота и перемещения в вертикальной плоскости и выполнен из нескольких частей.2. The reactor for producing fibrous carbon structures by the catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the scraper is mounted on an axis with the possibility of rotation and movement in a vertical plane and is made of several parts. 3. Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что решетка в нижней части и неподвижная обечайка в верхней части снабжены коническими отбортовками.3. The reactor for producing fibrous carbon structures by the catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the lattice in the lower part and the stationary shell in the upper part are equipped with conical flanges. 4. Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен в виде конуса, своим основанием закрепленного на решетке.4. The reactor for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the screen is made in the form of a cone, its base mounted on a grate. 5. Реактор для получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен в виде расходящихся книзу перевернутых желобков, закрепленных на решетке. 5. The reactor for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the screen is made in the form of inverted grooves diverging downward, mounted on a grate.
RU2007100543/12A 2007-01-09 2007-01-09 Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis RU2389836C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100543/12A RU2389836C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100543/12A RU2389836C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007100543A RU2007100543A (en) 2008-07-20
RU2389836C2 true RU2389836C2 (en) 2010-05-20

Family

ID=42676270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100543/12A RU2389836C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389836C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013114610A1 (en) 2013-07-23 2015-01-29 Domlex Limited Plant for the production of carbon nanomaterials
DE102015100062A1 (en) 2015-01-06 2016-07-07 Universität Paderborn Apparatus and method for producing silicon carbide
WO2019137942A1 (en) 2018-01-12 2019-07-18 Universität Paderborn Device and method for producing silicon carbide
RU2778283C1 (en) * 2021-10-26 2022-08-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Device and method for the manufacture of microwave absorbers

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013114610A1 (en) 2013-07-23 2015-01-29 Domlex Limited Plant for the production of carbon nanomaterials
DE102013114610B4 (en) 2013-07-23 2019-03-07 Exset Labs B.V. Plant for the production of carbon nanomaterials
DE102015100062A1 (en) 2015-01-06 2016-07-07 Universität Paderborn Apparatus and method for producing silicon carbide
WO2019137942A1 (en) 2018-01-12 2019-07-18 Universität Paderborn Device and method for producing silicon carbide
DE102018100679A1 (en) 2018-01-12 2019-07-18 Universität Paderborn Apparatus and method for producing silicon carbide
RU2778283C1 (en) * 2021-10-26 2022-08-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Device and method for the manufacture of microwave absorbers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007100543A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0471357B1 (en) Method and apparatus for producing active carbon using carbon-containing material
RU2555889C2 (en) Method and device for using oxygen in biomass steam reforming
JP5898234B2 (en) Thermal reactor
JP2009539742A (en) Production of carbon nanofiber
US9279090B2 (en) Method for cleaning producer gas using a microwave induced plasma cleaning device
RU2389836C2 (en) Reactor for production of fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis
RU2646917C1 (en) Method of thermochemical conversion of organic containing raw material and the complex of thermochemical conversion including the rejector of conjugated heating for its implementation
CA2089725C (en) Smoke generator for food smoking kilns
RU2409711C1 (en) Method of producing nano-structured carbon fibres and apparatus for realising said method
US2558861A (en) Apparatus for production of acetylene and other hydrocarbons
CN108249436A (en) A kind of method and its vertical activation furnace with steam activation preparing active carbon
US4276120A (en) Purification of coke
RU2524933C1 (en) Method and apparatus for producing thermally expanded graphite
RU2310023C2 (en) Reactor for producing of fibrous carbon structures using catalytic pyrolysis process
RU69869U1 (en) REACTOR FOR PRODUCING FIBROUS CARBON STRUCTURES BY CATALYTIC PYROLYSIS
RU2443807C1 (en) Method of producing carbon fibre materials via catalytic pyrolysis
RU2401159C1 (en) Carbon nanotube synthesis reactor
CA2867183C (en) Apparatus and method for pyrolyzing coal with wide particle size distribution
CN104755589B (en) The apparatus and method of the material process of raw material
CN103087727B (en) External-heat vertical cylindrical dry-distillation furnace and application method thereof
RU2401798C1 (en) Carbon nanotube synthesis method
RU2353718C1 (en) Method of receiving fibrous carbonic structures by catalystic pyrolysis
CN107986260A (en) A kind of microwave-heating formula coal carbon nanotube device
RU78490U1 (en) REACTOR FOR PRODUCING FIBROUS CARBON STRUCTURES BY CATALYTIC PYROLYSIS
RU2349690C1 (en) Method for production of fibrous carbonic structures by catalytic pyrolysis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120110