RU2443807C1

RU2443807C1 - Method of producing carbon fibre materials via catalytic pyrolysis

Info

Publication number: RU2443807C1
Application number: RU2010130364/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Мищенко (RU); Сергей Владимирович Мищенко; Алексей Григорьевич Ткачев (RU); Алексей Григорьевич Ткачев; Александр Васильевич Мележик (RU); Александр Васильевич Мележик; Артем Викторович Рухов (RU); Артем Викторович Рухов; Евгений Николаевич Туголуков (RU); Евгений Николаевич Туголуков; Елена Юрьевна Филатова (RU); Елена Юрьевна Филатова
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-02-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: dust-like or granular solid substance is continuously sprayed onto the outer surface of a hollow drum substrate 2. After deposition, the catalyst on the revolving substrate enters reaction zone 3, into which carbon-containing gas is continuously fed through a gas-distributing collector 17, and gaseous pyrolysis products are continuously output through a nozzle 18. The reaction zone is heated with infrared heaters 7. The end product is removed from the substrate using a blade 9 and a cylinder brush 10, and then unloaded from the apparatus by an auger 14.

EFFECT: invention enables continuous synthesis of carbon fibre materials.

5 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к химической технологии осуществления гетерофазных реакций взаимодействия твердых веществ с газом или термического разложения.The invention relates to chemical technology for the implementation of heterophase reactions of the interaction of solids with gas or thermal decomposition.

Технология получения волокнистых углеродных материалов заключается в проведении пиролиза углеродсодержащих газов, либо углеродсодержащих материалов в присутствии металл- металлоксидных катализаторов, преимущественно на основе ультрадисперсных переходных 3d металлов (никеля, железа, кобальта), либо сплавов на их основе с последующим охлаждением продуктов пиролиза.The technology for producing fibrous carbon materials consists in the pyrolysis of carbon-containing gases or carbon-containing materials in the presence of metal-metal oxide catalysts, mainly based on ultrafine transition 3d metals (nickel, iron, cobalt), or alloys based on them, followed by cooling of the pyrolysis products.

Изобретение охватывает углеродные волокна, характеризующиеся в основном постоянным диаметром, отношение длины к диаметру как 5:1, с упорядоченной кристаллической структурой атомов углерода, имеющих наружный диаметр в диапазоне между 1,5 и 80 нанометрами.The invention encompasses carbon fibers, characterized mainly by a constant diameter, a length to diameter ratio of 5: 1, with an ordered crystalline structure of carbon atoms having an outer diameter in the range between 1.5 and 80 nanometers.

Известен способ карбонизации углеродсодержащих материалов, включающий подачу жгутов обрабатываемого углеродсодержащего материала в реактор, содержащий теплоизолированный корпус с муфелем, перемещение жгутов через полость реактора при одновременной подаче горячего и холодного инертного газа и отвода продуктов пиролиза, с дополнительным температурным воздействием на газ при проведении пиролиза и отбор обработанных жгутов в промежуточный объем при их охлаждении (Патент Великобритания GB 2184819 МПК D01F 9/22, D01F 9/32, 1987).A known method of carbonization of carbon-containing materials, including feeding the bundles of the processed carbon-containing material into a reactor containing a thermally insulated body with a muffle, moving the bundles through the reactor cavity while supplying hot and cold inert gas and removing pyrolysis products, with additional temperature effect on the gas during pyrolysis and selection processed bundles into an intermediate volume when they are cooled (GB Patent GB 2184819 IPC D01F 9/22, D01F 9/32, 1987).

Недостатком такого способа 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, что влечет за собой ухудшение его свойств. Другим недостатком является необходимость обработки исходного материала перед карбонизацией.The disadvantage of this method is the low productivity of the carbonization process, due to the inability to maintain a constant temperature when moving harnesses with the processed material in the furnace cavity, as well as temperature restrictions due to the danger of overheating of the product, which entails a deterioration in its properties. Another disadvantage is the need to process the starting material before carbonization.

Наиболее перспективным является способ, позволяющий обрабатывать исходные газообразные углеводородные продукты. В этом случае предварительная обработка исходного материала сводится к минимуму. В патенте США №5165909, МПК D01F 9/10, 1992 описан способ непрерывного получения углеродных волокон, который включает контактирующее формирование волокон на катализаторе, содержащем металлические частицы, с газом, содержащим углерод. Процесс синтеза осуществляют непрерывно за счет постоянной подачи в реакционную зону содержащего атомы углерода газа и содержащего металл катализатора и выведение из реакционной зоны продуктов пиролиза, причем газ после очистки вновь возвращают в реакционную зону. В качестве содержащего углерод газа может использоваться окись углерода, различные углеводороды, в том числе содержащие кислород, такие как формальдегид, уксусный альдегид, ацетон, метанол, этиловый спирт, или их смесь, а также ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилол, кумол, этилбензол, нафталин, фенантрен, антрацен или их смеси. Кроме того, могут использоваться неароматические углеводороды, такие как метан, этан, пропан, этилен, пропилен или ацетилен или их смеси. При этом предпочтение отдается углеводороду - метану. В качестве катализатора используют сплавы и металлы: железо, кобальт или никель в виде частиц, имеющих диаметр между 3,5 и 70 нанометров с жаропрочной добавкой оксида алюминия, силиката алюминия, и химических соединений на основе углерода.The most promising is a method that allows you to process the source of gaseous hydrocarbon products. In this case, pre-processing of the starting material is minimized. US Pat. No. 5,165,909, IPC D01F 9/10, 1992 describes a continuous process for producing carbon fibers, which involves contacting the formation of fibers on a catalyst containing metal particles with a gas containing carbon. The synthesis process is carried out continuously due to the constant supply of a gas containing carbon atoms and a metal containing catalyst to the reaction zone and removal of pyrolysis products from the reaction zone, the gas being again returned to the reaction zone after purification. Carbon monoxide can be used as carbon monoxide, various hydrocarbons, including those containing oxygen, such as formaldehyde, acetic aldehyde, acetone, methanol, ethyl alcohol, or a mixture thereof, as well as aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, xylene, cumene, ethylbenzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene or mixtures thereof. In addition, non-aromatic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, ethylene, propylene or acetylene or mixtures thereof can be used. In this case, preference is given to hydrocarbon - methane. As a catalyst, alloys and metals are used: iron, cobalt or nickel in the form of particles having a diameter between 3.5 and 70 nanometers with a heat-resistant additive of aluminum oxide, aluminum silicate, and carbon-based chemical compounds.

Согласно патенту синтез ведут при контакте газа с катализатором в течение от 10 секунд до 30 минут и при давлении от одной десятой до десяти атмосфер, и температуре - от 900°С до 1150°С. Способ получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом заключается в том, что в реактор подают исходный продукт - углеводородный газ и распыляют катализатор в виде сплава на основе никеля, который нагревают до температуры 600-1150°С, при этом непрерывно подают в реактор углеводородный газ и отводят газообразные продукты пиролиза. Готовый продукт вместе с катализатором охлаждают на поверхности фильтра, установленного на входе циркуляционного компрессора. Пиролиз проводят в вертикальной печи, в верхней части которой располагают патрубок подачи углеводородного газа, ленточные нагреватели и бункер с катализатором. На нижней части бункера с катализатором располагают питательный клапан, который подает в реакционную зону печи катализатор в виде порошкообразного никеля с добавлением окиси алюминия. В нижней части располагают 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, полость между фильтром и нижней частью корпуса реактора соединена с входом циркуляционного компрессора.According to the patent, the synthesis is carried out by contacting the gas with the catalyst for from 10 seconds to 30 minutes and at a pressure of one tenth to ten atmospheres, and a temperature of from 900 ° C to 1150 ° C. The method of producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis is that a hydrocarbon gas source product is fed into the reactor and the catalyst is sprayed in the form of a nickel-based alloy, which is heated to a temperature of 600-1150 ° C, while hydrocarbon gas is continuously fed into the reactor and removed gaseous pyrolysis products. The finished product along with the catalyst is cooled on the surface of the filter installed at the inlet of the circulation compressor. 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 located on the bottom of the hopper with the catalyst, which supplies the catalyst in the form of powdered nickel with the addition of alumina to the reaction zone of the furnace. In the lower part, a second hydrocarbon gas supply pipe is arranged. The distance between the supply 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 collector of the finished product before unloading, the cavity between the filter and the lower part of the reactor vessel is connected to the inlet of the circulation compressor.

Однако полученные таким способом продукты пиролиза подвергаются длительному нагреву потоком циркулирующего горячего газа, содержащего смесь углеводородного газа, продуктов пиролиза и катализатора, что обусловливает разброс свойств готового продукта, т.е. в продукте кроме углеродных волокон могут образовываться вкрапления графита и сажи, которые являются нетоварной формой и снижают качество продукта в целом, а для некоторых приложений (например, микроэлектроника, электрохимия и др.) применение такого продукта является невозможным. Другими недостатками известного способа является невозможность равномерного распределения порошкообразного катализатора по всему живому сечению печи и неравномерность температурного поля в реакционной зоне. Это приводит к снижению эффективности пиролиза.However, the pyrolysis products obtained in this way are subjected to prolonged heating by a flow of circulating hot gas containing a mixture of hydrocarbon gas, pyrolysis products and a catalyst, which causes a spread in the properties of the finished product, i.e. in addition to carbon fibers, inclusions of graphite and soot can form in the product, which are a non-marketable form and reduce the quality of the product as a whole, and for some applications (for example, microelectronics, electrochemistry, etc.), the use of such a product is impossible. Other disadvantages of this method is the impossibility of a uniform distribution of the powder catalyst over the entire living section of the furnace and the uneven temperature field in the reaction zone. This leads to a decrease in the efficiency of pyrolysis.

Перечисленные недостатки устраняет принятый за прототип способ получения волокнистых углеродных структур каталитическим пиролизом (Патент РФ №2296827, МПК D01F 9/127, D01F 9/133, 2005). Этот способ заключается в том, что в продутый аргоном реактор распыляют катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля, нагревают до температуры 600-1150°С, после чего производят непрерывную подачу углеводородного газа и отвод газообразных продуктов пиролиза, и по окончании процесса пиролиза готовый продукт вместе с катализатором охлаждают, в реактор с нагревателями, размещенными над и под установленным диском, струйным распылителем подают инертный газ и катализатор, поступающий в распылитель через дозатор в камеру - осадитель, имеющую вид перевернутого стакана с сечением в виде сектора вращающегося диска, в котором производят осаждение пылевидного катализатора на верхнюю поверхность диска при включенном приводе вращения диска слоем 1-3 мм, затем подают углеводородный газ со стороны нижней поверхности диска, который нагревают, при этом отвод газообразных продуктов пиролиза осуществляют через патрубки, которые размещены в верхней части реактора и камеры - осадителя. По окончании процесса пиролиза включают привод вращения диска и скребком удаляют твердые продукты пиролиза в охлаждаемую емкость отбора продуктов пиролиза, в которую также подают инертный газ.These shortcomings are eliminated by the prototype method for producing fibrous carbon structures by catalytic pyrolysis (RF Patent No. 2296827, IPC D01F 9/127, D01F 9/133, 2005). This method consists in spraying a catalyst in the form of a nickel-based pulverized alloy into an argon-purged reactor, heating it to a temperature of 600–1150 ° С, after which a continuous supply of hydrocarbon gas and removal of gaseous pyrolysis products is carried out, and at the end of the pyrolysis process, the finished product together with the catalyst, it is cooled, an inert gas is fed to the reactor with heaters located above and below the installed disk, the inlet gas and the catalyst entering the atomizer through the dispenser into the precipitating chamber having a view of an inverted cup with a section in the form of a sector of a rotating disk, in which a dust-like catalyst is deposited on the upper surface of the disk with the drive rotating the disk 1-3 mm thick, then hydrocarbon gas is supplied from the side of the lower surface of the disk, which is heated, while the gaseous Pyrolysis products are carried out through pipes, which are located in the upper part of the reactor and the precipitating chamber. At the end of the pyrolysis process, a disk rotation drive is turned on and solid pyrolysis products are removed with a scraper to a cooled pyrolysis product recovery tank, which is also supplied with an inert gas.

Однако этому способу присущ недостаток, заключающийся в образовании нетоварного углеродного материала на разогретых некаталитических поверхностях конструкционных элементов, способного образовать смеси с готовым продуктом. Также в качестве недостатка необходимо отметить невозможность организации непрерывного процесса и появления вспомогательных операций (нагрев, охлаждение и др.), резко снижающих производительность оборудования.However, this method has an inherent disadvantage in the formation of non-marketable carbon material on the heated non-catalytic surfaces of structural elements capable of forming mixtures with the finished product. Also, as a drawback, it is necessary to note the impossibility of organizing a continuous process and the appearance of auxiliary operations (heating, cooling, etc.), which sharply reduce the productivity of the equipment.

Задачей изобретения является организация непрерывного процесса получения углеродных волокнистых материалов и повышение качества продукта.The objective of the invention is the organization of a continuous process for producing carbon fiber materials and improving the quality of the product.

Задача решается тем, что согласно способу получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом, заключающемуся в том, что в продутый инертным газом реактор распыляют катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля, нагревают, после чего производят непрерывную подачу углеводородного газа и отвод газообразных продуктов пиролиза, и по окончании процесса пиролиза готовый продукт вместе с катализатором охлаждают и выгружают, согласно изобретению в реакторе помещают цилиндрическую подложку в виде соединенного с приводом вращения барабана, на верхнюю поверхность подложки наносят катализатор и проводят синтез углеродных волокнистых материалов, а выгрузку продукта осуществляют с нижней поверхности барабана.The problem is solved in that according to the method for producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis, namely, the catalyst is sprayed into an inert gas-blown reactor in the form of a nickel-based pulverized alloy, heated, after which a continuous supply of hydrocarbon gas and removal of gaseous pyrolysis products is carried out, and at the end of the pyrolysis process, the finished product together with the catalyst is cooled and discharged; according to the invention, a cylindrical substrate in the form of a water by rotating the drum, a catalyst is applied to the upper surface of the substrate and the synthesis of carbon fiber materials is carried out, and the product is unloaded from the lower surface of the drum.

Углеродсодержащий газ подают в реакционную зону через коллектор навстречу направлению вращения подложки, а газообразные продукты пиролиза удаляют из аппарата по направлению вращения подложки.Carbon-containing gas is fed into the reaction zone through the collector towards the direction of rotation of the substrate, and gaseous pyrolysis products are removed from the apparatus in the direction of rotation of the substrate.

Полученный продукт с поверхности подложки удаляют ножом и цилиндрической щеткой.The resulting product from the surface of the substrate is removed with a knife and a cylindrical brush.

В зонах выгрузки продукта и нанесения катализатора создают подпор инертного газа.In the areas of product discharge and catalyst deposition, inert gas is backed up.

Нанесение катализатора осуществляют прохождением сектора подложки через замкнутый объем с механически активированным аэрозолем.The application of the catalyst is carried out by passing the substrate sector through a closed volume with a mechanically activated aerosol.

Помещение в реакторе цилиндрической подложки в виде соединенного с приводом вращения барабана, на верхнюю поверхность которого наносят катализатор и проводят синтез углеродных волокнистых материалов, а выгрузку продукта осуществляют с нижней поверхности барабана, обеспечивает непрерывный синтез волокнистых углеродных наноматериалов.A cylindrical substrate is placed in the reactor in the form of a drum connected to a rotation drive, on the upper surface of which a catalyst is applied and synthesis of carbon fibrous materials is carried out, and product unloading is carried out from the lower surface of the drum, provides continuous synthesis of fibrous carbon nanomaterials.

Подача углеродсодержащего газа в реакционную зону через коллектор навстречу направлению вращения подложки и удаление газообразных продуктов пиролиза из аппарата по направлению вращения подложки обеспечивает контакт углеродсодержащего газа с катализатором при вращении вала-подложки.The supply of carbon-containing gas to the reaction zone through the manifold towards the direction of rotation of the substrate and the removal of gaseous pyrolysis products from the apparatus in the direction of rotation of the substrate ensures that the carbon-containing gas contacts the catalyst during rotation of the substrate shaft.

Удаление полученного продукта с поверхности подложки ножом и цилиндрической щеткой исключает повторное попадание синтезированного продукта в реакционную зону, что приводит к снижению выхода продукта и его необратимому браку.Removing the resulting product from the surface of the substrate with a knife and a cylindrical brush eliminates the re-entry of the synthesized product into the reaction zone, which leads to a decrease in the yield of the product and its irreversible rejection.

Создание в зонах выгрузки продукта и нанесение катализатора подпора инертного газа исключает попадание во внутренний объем аппарата воздуха, что недопустимо по технике безопасности.The creation of inert gas in the product discharge zones and the deposition of an inert gas catalyst eliminates the ingress of air into the internal volume of the apparatus, which is unacceptable for safety reasons.

Нанесение катализатора осуществляют прохождением сектора подложки через замкнутый объем с механически активированным аэрозолем, что обеспечивает повышение выхода готового продукта за счет исключения комкования катализатора и обеспечения его равномерного распределения на подложке.The application of the catalyst is carried out by passing the substrate sector through a closed volume with a mechanically activated aerosol, which ensures an increase in the finished product yield by eliminating clumping of the catalyst and ensuring its uniform distribution on the substrate.

На представленных чертежах показан общий вид реактора для синтеза углеродных волокнистых материалов каталитическим пиролизом:The drawings show a General view of the reactor for the synthesis of carbon fiber materials by catalytic pyrolysis:

на фиг.1 показан реактор в разрезе;figure 1 shows the reactor in section;

на фиг.2 - то же, поперечное сечение.figure 2 is the same, cross section.

Реализацию предлагаемого способа осуществляют в реакторе для получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом.The implementation of the proposed method is carried out in a reactor for producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis.

Реактор состоит из корпуса 1, внутри которого установлен барабан-подложка 2. Объем аппарата барабаном-подложкой 2 разделен на две зоны, реакционную зону 3 и зону нанесения катализатора и выгрузки продукта 4. Трубопровод 5 подачи инертного газа соединен с зоной нанесения катализатора и выгрузки продукта 4. Нанесение катализатора осуществляют в камере напыления 6, в которую непрерывно подают катализатор и смесь инертного газа и водорода в соотношении от 1:0 до 0:1 соответственно, перевод катализатора в состояние аэрозоля осуществляют за счет энергии газа и механической активации. Интенсивность механической активации определяет удельную массу катализатора осаженного на барабан - подложку 2. Обогрев реакционной зоны осуществляют инфракрасным нагревателем 7. Для очистки рабочей поверхности барабана - подложки 2 в нижней части корпуса 1 используют нож 8 и цилиндрическую щетку 9, под которыми находится коническая часть корпуса аппарата 10. Из нее продукт непрерывно или периодически выгружают шнеком 11 через выходную часть с крышкой 12. Герметизации зоны нанесения катализатора и выгрузки продукта от окружающей среды осуществляют путем создания избыточного давления инертного газа (аргон, азот, диоксид углерода), которые подают через штуцер 13. Шнек приводят во вращение от внешнего механического привода с переменной частотой вращения (не показан) через вал 14. Барабан-подложку 2 приводят во вращение от механического привода также с регулируемой частотой вращения через вал 15. Подачу углеродсодержащего газа в реакционную зону осуществляют через коллектор и штуцер 16. Выход газообразных продуктов пиролиза осуществляют через штуцер 17. Корпус аппарата помещен в теплоизоляцию 18.The reactor consists of a housing 1, inside of which a drum-substrate 2 is installed. The volume of the apparatus by the drum-substrate 2 is divided into two zones, a reaction zone 3 and a catalyst deposition zone and product discharge 4. The inert gas supply pipe 5 is connected to the catalyst deposition and discharge zone 4. The application of the catalyst is carried out in the spraying chamber 6, into which the catalyst and a mixture of inert gas and hydrogen are continuously supplied in a ratio of 1: 0 to 0: 1, respectively, the catalyst is transferred to the aerosol state due to ene ology gas and mechanical activation. The intensity of mechanical activation determines the specific gravity of the catalyst deposited on the drum - substrate 2. The reaction zone is heated by an infrared heater 7. To clean the working surface of the drum - substrate 2 in the lower part of the housing 1, use a knife 8 and a cylindrical brush 9, under which there is a conical part of the apparatus housing 10. From it, the product is continuously or periodically discharged by a screw 11 through the outlet with a cover 12. Sealing of the catalyst deposition zone and unloading of the product from the environment is carried out They are created by creating an inert gas overpressure (argon, nitrogen, carbon dioxide), which are supplied through the nozzle 13. The screw is rotated from an external mechanical drive with a variable speed (not shown) through the shaft 14. The drum-substrate 2 is rotated from mechanical drive also with an adjustable speed through the shaft 15. The supply of carbon-containing gas to the reaction zone is carried out through the collector and the nozzle 16. The output of the gaseous pyrolysis products is carried out through the nozzle 17. The apparatus housing is loizolyatsiyu 18.

Пример 1. Вал барабана-подложки приводят во вращение со скоростью 0,5 об/мин. Включают инфракрасный нагреватель, средняя температура на поверхности подложки равна 740°С, градиент температуры отсутствует. Подают катализатор на основе смеси оксида никеля и оксида магния и проводят его механическую активацию до состояния аэрозоля. Одновременно с этим в реакционную зону подают углеродсодержащий газ. На выходе из реактора производят анализ выходящего газа. Время работы реактора 30 минут. После этого нагрев выключают и шнековым питателем выгружают готовый продукт. Готовый продукт проверяют на наличие сажевых включений.Example 1. The shaft of the drum-substrate is brought into rotation at a speed of 0.5 rpm They include an infrared heater, the average temperature on the surface of the substrate is 740 ° C, there is no temperature gradient. A catalyst based on a mixture of nickel oxide and magnesium oxide is fed and mechanically activated to an aerosol state. At the same time, carbon-containing gas is supplied to the reaction zone. At the outlet of the reactor, an analysis of the outgoing gas is performed. The operating time of the reactor is 30 minutes. After that, the heating is turned off and the finished product is unloaded with a screw feeder. The finished product is checked for soot inclusions.

Результат: 833,7 г готового продукта без нетоварных примесей.Result: 833.7 g of the finished product without non-commodity impurities.

Пример 2. Вал барабана-подложки приводят во вращение со скоростью 0,8 об/мин. Включают инфракрасный нагреватель, устанавливают среднюю температуру на поверхности равной 720°С, градиент температуры отсутствует. Производят подачу катализатора на основе смеси оксида никеля и оксида магния и его механическую активацию до состояния аэрозоля. Одновременно с этим в реакционную зону подают углеродсодержащий газ. Выгрузку углеродного материала из аппарата осуществляют включением привода шнека. На выходе из реактора производят анализ выходящего газа. Время работы реактора 30 минут. После этого нагрев выключают. За время синтеза выгружено с производительностью 0.38 г/с продукта массой 681,3 г. Готовый продукт проверяют на наличие сажевых включений.Example 2. The shaft of the drum-substrate is brought into rotation at a speed of 0.8 rpm Turn on the infrared heater, set the average temperature on the surface to 720 ° C, there is no temperature gradient. A catalyst is supplied based on a mixture of nickel oxide and magnesium oxide and is mechanically activated to an aerosol state. At the same time, carbon-containing gas is supplied to the reaction zone. The carbon material is unloaded from the apparatus by turning on the auger drive. At the outlet of the reactor, an analysis of the outgoing gas is performed. The operating time of the reactor is 30 minutes. After that, the heating is turned off. During the synthesis, a product weighing 681.3 g was discharged with a productivity of 0.38 g / s. The finished product is checked for the presence of soot inclusions.

Результат: 681,3 г готового продукта без нетоварных примесей.Result: 681.3 g of the finished product without non-commodity impurities.

Предлагаемый способ обеспечивает непрерывное получение волокнистого углеродного материала с повышенным выходом и высоким качеством.The proposed method provides continuous production of fibrous carbon material with high yield and high quality.

Claims

1. Способ получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом, заключающийся в том, что в продутый инертным газом реактор распыляют катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля, нагревают, после чего производят непрерывную подачу углеводородного газа и отвод газообразных продуктов пиролиза, и по окончании процесса пиролиза готовый продукт вместе с катализатором охлаждают и выгружают, отличающийся тем, что в реакторе помещают цилиндрическую подложку в виде соединенного с приводом вращения барабана, на верхнюю поверхность подложки наносят катализатор и проводят синтез углеродных волокнистых материалов, а выгрузку продукта осуществляют с нижней поверхности барабана.1. A method for producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis, which consists in spraying a catalyst in the form of a nickel-based pulverized alloy into an inert gas reactor, heating it, and then continuously supplying hydrocarbon gas and removing gaseous pyrolysis products, and upon completion of the pyrolysis process the finished product together with the catalyst is cooled and discharged, characterized in that a cylindrical substrate is placed in the reactor in the form of a drum connected to a rotation drive, on top The catalyst is applied to the south surface of the substrate and carbon fiber materials are synthesized, and the product is unloaded from the bottom surface of the drum.

2. Способ получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащий газ подают в реакционную зону через коллектор навстречу направлению вращения подложки, а газообразные продукты пиролиза удаляют из аппарата по направлению вращения подложки.2. The method of producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the carbon-containing gas is fed into the reaction zone through the collector towards the direction of rotation of the substrate, and gaseous pyrolysis products are removed from the apparatus in the direction of rotation of the substrate.

3. Способ получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что полученный продукт с поверхности подложки удаляют ножом и цилиндрической щеткой.3. The method of producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the resulting product from the surface of the substrate is removed with a knife and a cylindrical brush.

4. Способ получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что в зонах выгрузки продукта и нанесения катализатора создают подпор инертного газа.4. The method of producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that inert gas is backed up in the zones of product discharge and catalyst deposition.

5. Способ получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом по п.1, отличающийся тем, что нанесение катализатора осуществляют прохождением сектора подложки через замкнутый объем с механически активированным аэрозолем. 5. The method of producing fibrous carbon materials by catalytic pyrolysis according to claim 1, characterized in that the deposition of the catalyst is carried out by passing the substrate sector through a closed volume with a mechanically activated aerosol.