RU2610596C1 - Способ получения терморасширенного графита - Google Patents
Способ получения терморасширенного графита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610596C1 RU2610596C1 RU2015144358A RU2015144358A RU2610596C1 RU 2610596 C1 RU2610596 C1 RU 2610596C1 RU 2015144358 A RU2015144358 A RU 2015144358A RU 2015144358 A RU2015144358 A RU 2015144358A RU 2610596 C1 RU2610596 C1 RU 2610596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- thermal expansion
- particles
- temperature
- urea
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/536—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite based on expanded graphite or complexed graphite
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в производстве уплотнительных материалов, низкоплотных теплораспределяющих материалов и сорбентов. Сначала частицы гидролизованного нитрата графита смешивают с гранулированными частицами карбамида в количестве от 5 до 20 масс. %. Полученную смесь нагревают до температуры термического расширения – не ниже 1000°С и выдерживают при этой температуре. Полученный терморасширенный графит имеет насыпную плотность 1-5 г/л и рН от 7 до 8. Изобретение позволяет уменьшить трудоёмкость процесса и количество вредных газовых выбросов в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к получению терморасширенного графита (ТРГ) из интеркалированного по нитратной технологии графита (синонимы: окисленного нитрата графита; гидролизованного нитрата графита) и может найти применение в производстве уплотнительных материалов, низкоплотных теплораспределяющих материалов, сорбентов и другой продукции на основе ТРГ.
Предшествующий уровень техники
Гидролизованный нитрат графита представляет собой нестехиометрический аддукт, состоящий из дефектного графита, высших ступеней нитрата графита, остаточной азотной кислоты, воды. Его получают гидролизом нитрата графита II-IV ступеней.
При последующем нагреве в атмосфере продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива на воздухе вышеперечисленные вещества разлагаются с получением пенографита и вредных газообразных продуктов (NO, NO2, СО, СО2).
Основными методами очистки газообразных выбросов от окислов азота являются некаталитический и каталитический дожиг в присутствии восстановителя. Последний отличается более низкой температурой реакции и в целом меньшими количествами остаточных газов (см. Открытая информационная система «Наилучшие доступные перспективные природоохранные технологии в энергетике России»).
http://osi.ecopower.ru/ru/2010-10-18-10-35-22/itemlist/category/50-113-%D0%BE%D1%87%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0-%D0%B4%D1%8B%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D1%85-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2-%D0%BE%D1%82-%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4%D0%BE%D0%B2-%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%82%D0%B0-%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%B5%D1%80-%D0%B2%D 1%80-%D0%BE%D0%B0%D0%BE-%D0%B2%Dl%82%D0%B8.html
Восстановительный агент, в качестве которого обычно применяют аммиак или мочевину, инжектируется в поток дымовых газов до катализатора. Вблизи поверхности катализатора в диапазоне температур 170-510°С происходят с разной степенью интенсивности восстановительные реакции, в результате которых оксиды азота переходят в молекулярный азот. При использовании аммиака основные реакции имеют вид:
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O;
6NO2+8NH3=7N2+12H2O
Если используется более дорогой реагент, но в то же время более безопасный - мочевина, то восстановление происходит по реакциям:
4NO+2(NH2)2CO+2Н2O+O2=4N2+6Н2O+2СO2;
6NO2+4(NH2)2CO+4Н2O=7N2+12Н2O+4СO2
Данные методы позволяют уменьшить количество вредных выбросов до 80%, однако требуют дополнительного дорогостоящего оборудования и катализатора. При этом необходимо использовать либо опасный в производстве аммиак, либо коррозионно-активный раствор мочевины.
Кроме методов традиционной очистки от окислов азота делались попытки избавиться от окислов азота путем оптимизации параметров нагрева, при котором осуществлялось термическое расширение гидрализованного нитрата графита.
Из патента RU 2525488 на способ изготовления низкоплотных материалов известен способ получения терморасширенного графита, включающий нагрев частиц гидролизованного нитрата графита в атмосфере продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива на воздухе с коэффициентом избытка воздуха в пересчете на топливо λ=0,8-1,1.
Данный способ является наиболее близким к предложенному.
Параметры нагрева и состав атмосферы в известном способе подбирались таким образом, что в получаемом ТРГ отсутствовали кислотные коррозионно-активные по отношению к металлу примеси, соответственно водная вытяжка ТРГ характеризовалась нейтральным или щелочным значениями рН, увеличивался выход по углероду, а полученный из ТРГ низкоплотный материал обладал высокими прочностными и упругими свойствами.
Однако известный способ обладает высокой трудоемкостью, обусловленной необходимостью регулирования и поддержания заданной удельной энергии нагрева, а при его осуществлении в процессе термического расширения неконтролируемо выделяется большое количество газов, которые загрязняют атмосферу.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является уменьшение газовыделения (окислов азота и углерода) при термическом расширении гидролизованного нитрата графита.
Поставленная задача решается способом получения терморасширенного графита, включающим нагрев частиц гидролизованного нитрата графита до температур термического расширения и выдержку частиц при этих температурах для термического расширения, в соответствии с которым перед нагревом частицы гидролизованного нитрата графита смешивают с гранулированными частицами карбамида в количестве от 5 до 20 масс. %, а термическое расширение проводят при температуре не ниже 1000°С.
В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что в способе термическое расширение проводят при температуре 1100°С и выше.
В наилучших воплощениях изобретения в качестве гранулированных частиц карбамида используют частицы с фракцией менее 1 мм.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Для уменьшения выделения газов при вспенивании гидролизованного нитрата графита его смешивают с гранулированным карбамидом в заявленном количестве, а вспенивание осуществляют при температурах выше 1000°С.
Для достижения технического результата важны все эти признаки в совокупности.
Введение карбамида позволяет осуществить при вспенивании нитратов графита реакции, приводящие к уменьшению образующихся при вспенивании газов. При этом если содержание карбамида будет меньше заявленных значений, то его количества будет недостаточно для осуществления этих реакций. При увеличении количества карбамида выше заявленных значений дальнейшего уменьшения выделяющихся газов не происходит. Кроме того, для термического расширения графита требуются большие температуры.
Карбамид должен находиться в гранулируемом состоянии. Только в этом случае может быть реализован декларируемый результат. Добавление карбамида в виде водного раствора приводит к трудностям при дозировании окисленного графита в печь. Также его влияние на уменьшение газовыделения при вспенивании будет ничтожно по следующим причинам: значительная часть мощности печи будет расходоваться на нагрев и испарение воды в силу ее высокой теплоемкости, поэтому локальная температура термического расширения будет меньше необходимой для проведения эффективного восстановления.
Фракционный состав карбамида не так важен - карбамид устраняет газы с любым фракционным составом гранул.
Однако использование гранул карбамида с фракцией менее 1 мм позволяет получить более равномерный состав смеси частиц гидролизованного нитрата графита с карбамидом, что приведет к резкому уменьшению выделившихся газов при термическом расширении.
Немаловажным аспектом изобретения является температура термического расширения нитратного графита.
Общеизвестно, что гидролизованные нитраты графита обладают широким интервалом температур термического расширения - вспенивание возможно начиная с температур 200°С и выше. Температуры вспенивания широко раскрыты в предшествующем уровне техники.
Однако для решения поставленной задачи необходимы достаточно высокие температуры термического расширения - процесс уменьшения газообразования при вспенивании может быть запущен с температур термического расширения более 1000°С. Уменьшение температуры расширения, например, до 800°С приводит к снижению эффективности восстановления в 2 раза (рисунок 1), а также к росту выделения угарного газа более чем в 3 раза (рисунок 2). Верхний предел температур ограничен только возможностями устройств, в которых происходит термическое расширение графита, однако для некоторых типов устройств такие температуры могут быть ограничены. Например, если термическое расширение осуществляется в электрических печах, то целесообразно проводить термическое расширение нитрата графита при температурах 1000-1100°С.
Для проведения термического расширения с использованием газопламенных горелок возможно температуры термического расширения от 1100°С и выше. При этом достигается не только эффективное удаление окислов азота и углерода, но и дополнительный результат - растет производительность способа получения термически расширенного графита за счет уменьшения времени на вспенивание, а также удешевляется процесс: денежные затраты на достижение одной и той же мощности нагрева будут меньше для газового нагрева.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Для осуществления способа брали гидролизованный нитрат графита, полученный путем химического или электрохимического взаимодействия природного графита с азотной кислотой и последующего гидролиза полученных интеркалированных соединений графита.
Данный гидролизованный нитрат графита смешивали с 5-20 масс. % гранулированного карбамида с фракцией менее 1 мм и подвергали нагреву до 800, 1000 или 1100°С. Нагрев проводили в электрической печи трубчатого типа. Для вспенивания смеси осуществляли ее выдержку в печи.
Образующиеся при вспенивании газы удаляли.
В результате получали ТРГ с насыпной плотностью 1-5 г/л, содержанием углерода более 99,7% и рН=7-8.
Было изучено газовыделение при термическом разложении окисленного графита с добавкой мочевины в массовом соотношении 5, 10 и 20% (соответственно образцы OG-5, OG-10 и OG-20) при температурах от 800 до 1100°С (таблица 1).
Добавление мочевины к окисленному графиту приводит к росту количества выделяющегося Со при вспенивании при 800°С, однако при вспенивании при температурах выше 1000°С его количества резко уменьшаются.
Самое значительное сокращение выделяющихся окислов азота наблюдалось для образца с максимальным содержанием мочевины, причем оно тем больше, чем выше температура термического расширения. Для образца OG-20 зафиксировано падение выделения NOx до 72% при 1100°С и всего 58% при 800°С.
Claims (3)
1. Способ получения терморасширенного графита, включающий нагрев частиц гидролизованного нитрата графита до температур термического расширения и выдержку частиц при этих температурах для термического расширения, отличающийся тем, что перед нагревом частицы гидролизованного нитрата графита смешивают с гранулированными частицами карбамида в количестве от 5 до 20 масс. %, а термическое расширение проводят при температуре не ниже 1000°C.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термическое расширение проводят при температуре 1100°C и выше.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гранулированных частиц карбамида используют частицы с фракцией менее 1 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144358A RU2610596C1 (ru) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Способ получения терморасширенного графита |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144358A RU2610596C1 (ru) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Способ получения терморасширенного графита |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610596C1 true RU2610596C1 (ru) | 2017-02-14 |
Family
ID=58458720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015144358A RU2610596C1 (ru) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Способ получения терморасширенного графита |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610596C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010018040A1 (en) * | 2000-01-29 | 2001-08-30 | Oswin Ottinger | Method for producing expandable graphite intercalation compounds using phosphoric acids, and graphite foil |
RU95592U1 (ru) * | 2010-03-15 | 2010-07-10 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество) (ИНУМиТ (ЗАО)) | Многослойный теплоизоляционный материал |
RU2415078C1 (ru) * | 2009-10-05 | 2011-03-27 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) | Способ получения интеркалированного графита |
RU2480406C2 (ru) * | 2011-08-08 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ГРАФИТИНВЕСТ" | Способ получения терморасширенного графита и фольга на его основе |
RU2525488C1 (ru) * | 2013-01-18 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") | Способ изготовления низкоплотных материалов и низкоплотный материал |
-
2015
- 2015-10-15 RU RU2015144358A patent/RU2610596C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010018040A1 (en) * | 2000-01-29 | 2001-08-30 | Oswin Ottinger | Method for producing expandable graphite intercalation compounds using phosphoric acids, and graphite foil |
RU2415078C1 (ru) * | 2009-10-05 | 2011-03-27 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) | Способ получения интеркалированного графита |
RU95592U1 (ru) * | 2010-03-15 | 2010-07-10 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество) (ИНУМиТ (ЗАО)) | Многослойный теплоизоляционный материал |
RU2480406C2 (ru) * | 2011-08-08 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ГРАФИТИНВЕСТ" | Способ получения терморасширенного графита и фольга на его основе |
RU2525488C1 (ru) * | 2013-01-18 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") | Способ изготовления низкоплотных материалов и низкоплотный материал |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yeh et al. | Semi-batch absorption and regeneration studies for CO2 capture by aqueous ammonia | |
CN105032395B (zh) | 锆掺杂钒酸铈脱硝催化剂、制备方法及应用 | |
EP2905064A1 (en) | Method and system for removal of mercury from a flue gas | |
US10913658B2 (en) | Carbon dioxide removal using lithium borate | |
KR20130062349A (ko) | 세륨 산화물 및 니오븀 산화물을 포함하는 조성물을 촉매로 사용하는, 질소 산화물(NOx)-함유 가스를 처리하는 방법 | |
CN102527206A (zh) | 一种含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置 | |
EP0232976B1 (en) | Process for removing nox and sox from a gaseous mixture | |
CN108704455A (zh) | 一种烟气脱硫脱硝除尘工艺 | |
CN108940302A (zh) | 一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
WO2013065850A1 (ja) | 窒素酸化物の除去方法 | |
JPS60500999A (ja) | 燃焼装置から排出される燃焼ガスを浄化するための方法及び装置 | |
RU2610596C1 (ru) | Способ получения терморасширенного графита | |
CN111375407B (zh) | 一种低温脱硝催化剂及其制备方法和应用 | |
CN110586124B (zh) | 一种超高比表面积FeMn氧化物低温脱硝催化剂的制备和应用 | |
KR101137469B1 (ko) | 배가스 내의 황산화물 및 질소 산화물의 동시 제거 방법 및촉매 | |
KR20080059958A (ko) | 오존 및 활성 코크스에 의한 배가스 동시 탈황 탈질 방법 | |
CN104119984A (zh) | 一种含钙铜基复合载氧体及其制备方法 | |
KR101629487B1 (ko) | 저온에서의 질소산화물 제거용 망간-세리아-텅스텐-티타니아 촉매 및 그 제조방법 | |
CN108380212B (zh) | 一种用于水泥窑分解炉烟气脱硝的无机多孔材料及其使用方法 | |
JP7061622B2 (ja) | Scr触媒を有するファブリックフィルターバッグを用いて煙道ガスから有害化合物を除去するための方法およびシステム | |
CN114247468B (zh) | 一种复合脱硝催化剂、制备方法及其应用 | |
JPS58214341A (ja) | 有害ガス浄化用触媒 | |
CN110465283A (zh) | 一种低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
CN115722246B (zh) | 一种适用于中低温条件下抗so2的联合脱硝除汞催化剂及其制备方法 | |
Yang et al. | Experimental Study on Removing NO from Flue Gas Using Microwave Irradiation over Activated Carbon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170531 |