SU791255A3 - Способ получени ацетиленовой сажи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к получению ацетиленовой сажи, используемой,глав ным образом, при изготовлении гальва нических элементов. Известен способ получени  ацетиленовой сажи, включающий сжигание ацетилена с воздухом при мольном отношении кислорода к ацетилену 0,250 ,9 при давлении выше атмосферного Однако по этому способу нельз  получить сажу с высокой электропроводностью и структурностью. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ получени  ацетиленовой сажи, включающий предварительный нагрев потока кислорода до 320°С и углеводородного газа ( , С.Н(,) до температуры, близкой к температуре их термического распада, и последующее неполное сжигание углеводорода в печи при мол рном отноше нии кислорода к углеводороду менее 1 (0,4-0,5) при давлении ниже атмос ферного . Недостатком данного способа  вл  етс  получение сажи только с удельным электросопротивлением не ниже 0,4 ОмСМ и структурностью (козффициент ДБФ) не более 320 мл на 100 г сажи. Цель изобретени  - повышение структурности и электропроводности сажи. Указанна  цель достигаетс  тем, что в предложенном способе, включающем предварительный нагрев потоков углеродного и кислородсодержащего газа и последующее неполное сжигание углеводорода в печи при давлении ниже атмосферного и выделение сажи, в качестве углеводорода используют ацетилен, в качестве кислородсодержащего газа - воздух, предварительно нагретый до 600-850°С, и сжигание ведут при мол рном отношении кислорода к ацетилену 0,08-0,20, ацетилен предварительно нагревают до температуры не более 100°С и стенки печи нагревают до 1500°С. Предлагаемым способом получают ацетиленовую сажу с более высокими характеристиками, то есть, с удельным электросопротивлением, замеренным при давлении 6,3 бар, меньше 0,3 Ом-см и с коэффициентом ДВР,большим 320 мл на 100 г сажи. Неполное сгорание осуществл етс  . следующим образом: ацетилен предварительно подогретый в печи (стенки которой снаружи нагреты или нет) вводитс  в контакт с предварительно подогретым до температуры выше или равной 600°С воздухом, причем мол рное соотношение вводимого ацетилена и воздуха равно 0,08-0,20.

Температура предварительного подогрева ацетилена не превьлшает , а воздуха - .

Стенки печи обычно не подогреты снаружи. Предпочтительно поддерживат стенки печи в зоне, где образуетс  ацетиленова  сажа при температуре выше или равной 1500°С путем подвода тепла извне. Температура, при которо поддерживают стенки печи, не превышает 20000с (вы1ие 2300°С) .

Поток воздуха ввод т в печь в зону , непосредственно прилегающую к зоне введени  потока ацетилена, к периферии и тангенциально к ней.

Неполное сгорание ацетилена происходит в верхней части вертикальной печи, стенки которой нагреты или нет электрически. Аэрозоль, образованный частицами газовой сажи и остаточными газами реакции, направл етс  по линии, в которой аэрозоль охлаждаетс  естественной конвекцией, и через вентил тор в циклоны - отделители, а сажа собираетс  в бункере.

При непрерывном протекании процесса ток ацетилена прерываетс  врем  от времени на очень короткое врем  (от нескольких секунд до минуты) и в течение этого прерывани  в печь ввод т ток сжатого воздуха, чтобы отделить газовую сажу, котора  фиксируетс  на стенках печи.

Температура сажеобразовани  2000°С. Ацетиленова  сажа, полученна  по предложенному способу, обладает высокой кристаллической упор доченностью и высокоразвитой структу- . рой.

Свойства ацетиленовых саж {средний диаметр частиц и удельна  поверхность (или поверхность определенна  по методу БЕТ) определ ютс  соответственно путем исследовани  под электронным микроскопом и по адсорбции азота.

Электрическое удельное сопротивление определ етс  следующим образом

Сажу помещают в. цилиндрическую, непривод щую трубку, содержащую в своей нижней части металлическую заглушку , образующую электрод. Над сажей помещают металлический поршень, конец которого образует другой элекрод . На этот поршень воздействуют давлением 6,3 бар. Количество сажи, введенное в цилиндр, под давлением занимает высоту 1,5 см. Два электрода св заны с мостом Уитстона и измер ют электрическое сопротивление : столба сажи. Удельное сопротивление р сажи .определ ют по формуле

(S/J), где R - выражено в омах;

S - представл ет собой .сечение столба (колонны), выраженное в см , г

3 .- означает высоту столба (колонны ) , выраженную в см.

Абсорбционна  способность по отношению к жидкост м, котора  представл ет собой до некоторой степени меру структуры сажи, характеризуетс  данными различных показателей (коэффициентов), в частности показателем фильтрации и показателем ДБФ.

Показатель фильтрации определ етс  следующим образом.

Сажу предварительно пропускают через сито, отверсти   чеек которог составл ет 0,074 мм, 5 г просе нной сажи смачивают смесью вода-ацетон, содержащей 3 вес.% ацетона, дл  получени  кашицы. Кашицу фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом 200 мм вод.ст. Слой сажи , образовавшийс  на дне воронки Бюхнера, после удалени  большей части воды отжимают , оставл   его на 20 мин на воронке Бюхнера, поддержива  все врем  вакуум 200 мм вод. ст. Затем определ ют путем взвешивани  вес водноацетоновой смеси, абсорбированной 5 г сажи. Этот вес называют показателем фильтрации.

ПоказательДБФ определ ют по методу французской нормы NF Т 45-122, видоизмененному следующим образом;

Дл  каждого образца ацетиленовой сажи делаетс  по 7 измерений показател  ДБФ, соответственно вз тым дл  испытани  1,2,3,4,5,6 и 7 г сажи , и черт т кривую показател  ДБФ (выраженного в мл на 100 г сажи) f (вз тый вес) ; эта крива  имеет точку перегиба; предпочтительной величиной показател  ДБФ  вл етс  величина , соответствующа  точке перегиба .

В табл. 1 представлены сравнительные характеристики известной и предлагаемой ацетиленовой сажи.

Свойства Содержание углерода, % Средний диаметр частиц, А 250-300 Удельна  поверхность, Удельное сопротивление . Ом-см Показатель фнльтрации Показатель ДВР {мл. на 100 г сажи) Пример 1. В вертикальную печь через форсунку ввод т 40 норм. ацетилена, предваритель но не подогретого, и.40 нЪрм. предварительно подогретого до 800°С воздуха (при отношении О tCjHj 0,2). Стенки верхней части печи электрически не нагреты. Каждые 30 мин прерывают ток ацетилена на 1 мин и в печь направл ют ток воздуха при комнатной температуре, сжатого под давлением 2 бар. Затем снова пускают ток ацетилена. Реакци  снова начинаетс  во врем  этого восстановлени  процесса. Давление в печи составл ет 200 мм вод. ст. Таким образом получают 34 кг/ч ацетиленовой сажи,обладающей электри ческим удельным сопротивлением 0,295 Ом-см и показателем ДБФ 460 мл на 100 г сажи. Кристаллические параметры кристаллической решетки (средн   высота L кристаллических наслоений,средний диаметр L слоев, рассто ни  С/2 между двум  плоскост ми решетка полученной ацетиленовой сажи определ ютс  по дифракции рентгеновских лучей (Х-лучей). В табл. 2 представлены параметры кристаллической решетки. Таб.лица Параметры Предлагаема  саж Кристаллическа  структура предла гаемой сажи приближаетс  к таковой графита (дл  графита С/2 3,41 S). , Пример 2. Провод т аналоги но примеру 1, за исключением того.

Таблица 1

Предлагаема  сажа Известна 

Claims (2)

1. сажа 100-120 0,270-0, 100-120 400-500 99 50-200 85-115 , 400-0,700 80-85 что в печь через форсунку ввод т 50 норм. ацетилена, предварительно подогретого до и 20 норм. воздуха, предварительного подогретого до (при отношении Оп:СпНп 0,08) . Получают 49 кг/час ацетиленовой сажи, имеющей показатель ДБФ 400 мл на 100 г сажи и электрическое удельное сопротивление 0,250 Ом.см. Пример 3. В вертикальную печь через форсунку ввод т 50 норм.м/ч ацетилена, предварительно не подогретого и 20 норм.мЗ/ч воздуха, предварительно подогретого до 700С (при соотношении C2H,j, 0,08). Стенки верхней части печи поддерживаютс  путем электронагрева при температуре, близкой к . Каждые 30 мин ток ацетилена прерывают на 10 сек и в печь ввод т сжатый под давление 2 бар и при комнатной температуре воздуха. Затем снова пускают ток ацетилена. Получают 49 кг/ч ацетиленовой сажи , имеющей показатель ДБФ 500 мл на 100 г сажи и электрическое удельное сопротивление 0,270 Ом-см. Формула изобретени  1. Способ получени  ацетиленовой сажи, включающий предварительный нагрев потоков углеводородного и кислородсодержащего газа и последующее неполное сжигание углеводорода в печи при давлении ниже атмосферного и выделение сажи, отличающийс  тем, что, с целью повьошени  структурности и электропроводности , в Качестве углеводородного газа используют ацетилен, в качестве кислородсодержащего газа - воздух,предварительно нагретый до 600-850°С, и 7 791 сжигание ведут при мол рном отнршеНИИ кислорода к ацетилену 0,08-0,20. 2.Способ по п.1,отличаюЩ и и с   тем, что ацетилен предварительно нагревают до температуры не более . 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс  тем, что стенки печи нагреваютс  до 1500с. 2558 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 1149908, кл. С 09 С 1/48 (СЭД), опублик. 23.04.69.
2. 2. За вка Франции № 2229744, кл. С 09 С 1/54, опублик. 13.12.74 (прототип).