УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА Российский патент 1998 года по МПК C01B31/04 

Заявляемое изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к устройствам для получения терморасширенного графита, применяемого при изготовлении высокопроводящих гибких изделий, композитов с высокой удельной поверхностью, катализаторов, прокладок, уплотнений и покрытий в химических аппаратах, антифрикционных и теплозащитных материалов для различных отраслей техники - металлургии, теплотехники, химического машиностроения, электротехники и др.

Аналогом заявляемого изобретения является печь, представляющая собой цилиндрическую камеру шахтного типа с расположенными в ее нижней части газовой горелкой и отверстием для загрузки предварительно обработанного серной кислотой, промытого и обезвоженного до сыпучего состояния графита и введения воздуха (патент Франции N 1585066, кл. C 01 B, 1970).

Существенные признаки аналога "вертикальная камера вспучивания" и "газовая горелка" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Это устройство, имея низкую производительность, обеспечивает получение графита хорошего качества, но с высоким остаточным содержанием соединений серы.

Другим аналогом предлагаемого технического решения служит устройство для получения терморасширенного графита, состоящее из топочной камеры с газовой горелкой и газораспределительной решеткой, вертикальной камеры вспучивания с псевдоожиженным слоем зернистого теплоносителя, камеры прокаливания с двумя горелками, загрузочным патрубком и газоходом для отвода газовоздушного потока из установки (а.с. СССР N 1664743, кл. C 01 B 31/04, 1991).

Существенные признаки аналога "вертикальная камера вспучивания", "камера прокаливания", "газовые горелки" и "загрузочный патрубок" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

При высокой производительности установки имеет место сложность аппаратурного оформления и большая энергоемкость процесса.

Наиболее близкий аналог предлагаемого изобретения - устройство для получения терморасширенного графита, состоящее из подрешеточной камеры, оборудованной воздуховодом, вертикальной цилиндрической камеры вспучивания, оснащенной двумя газовыми горелками и отделенной от подрешеточной камеры газораспределительной решеткой, над которой расположен слой инертного теплоносителя, камеры прокаливания и патрубка для подачи графитового полупродукта (а.с. СССР N 1761667, кл. C 01 B 31/04, 1992).

Существенные признаки наиболее близкого аналога "вертикальная цилиндрическая камера вспучивания с двумя газовыми горелками", "камера прокаливания" и "патрубок для подачи графитового полупродукта" совпадают с существенными признаками предлагаемого устройства.

Однако, в получаемом в известном устройстве продукте содержится зола и соединения серы в значительном количестве.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества терморасширенного графита за счет снижения зольности и содержания соединений серы. Другой вид технического результата, получение которого может обеспечить заявляемое изобретение по сравнению с наиболее близким аналогом, заключается в снижении энергоемкости процесса.

Для достижения указанного технического результата устройство для получения терморасширенного графита содержит вертикальную цилиндрическую камеру вспучивания, оснащенную двумя газовыми горелками, установленными под углом α от 15^o до 100^o друг к другу, и патрубком, размещенным в створе последних, и последовательно расположенную за ней камеру прокаливания.

Существенные отличительные от наиболее близкого аналога признаки предлагаемого устройства выражены в установке газовых горелок под углом друг к другу и размещении патрубка между ними.

Для повышения производительности устройства под камеры вспучивания имеет возможность вертикального перемещения.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для получения терморасширенного графита, вид спереди; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство содержит вертикальную цилиндрическую камеру 1 вспучивания с двумя газовыми горелками 2 и патрубком 3 для подачи графитового полупродукта. Горелки 2 установлены под углом α от 15 до 100^o друг к другу, а патрубок 3 размещен в створе горелок 2. Камера 1 вспучивания соединена последовательно с камерой 4 прокаливания и газоходом 5. К устройству присоединены система подачи сырья в камеру 1 вспучивания через патрубок 3, система разделения отходящего газовоздушного потока и расширенного графита и приемник-накопитель готового продукта (на фиг. не показано).

При установке горелок 2 под углом α от 15 до 100^o в зоне факелов поддерживается постоянная температура; при расположении горелок 2 под углом α, меньшим 15^o и большим 100^o, снижается стабильность насыпного веса расширенного графита и производительность устройства (при α > 100^o).

С целью очистки пода 6 камера 1 вспучивания от золы во время работы установки он имеет возможность вертикального перемещения.

Устройство работает следующим образом: топливный газ смешивают с воздухом, вдувают через горелки 2 и поджигают в соплах последних. Высушенный окисленный графит загружают через патрубок 3, сжатый воздух подхватывает графитовый полупродукт и подает его в зону слияния двух факелов, температура которой 1000^oC и выше. Распыленный в потоке воздуха графит здесь нагревается с высокой скоростью до температуры теплоносителя и вспенивается. При этом из него выделяется вода, серная кислота, продукты ее разложения и здесь же происходит осаждение золы. Затем графит выбрасывается из камеры 1 вспучивания в камеру 4 прокаливания. Чешуйки графита, расширяясь, приобретают форму "червячков", их подхватывает восходящий газовоздушный поток. В камере 4 прокаливания (температура 700 - 900^oC) из чешуек расширенного графита удаляются остатки серной кислоты, и они вместе с отходящими газами направляются по газоходу 5 на сетчатый фильтр, через который газы удаляются на очистку в скруббер, а графит осаждается в приемник-накопитель.

Таким образом, заявленное устройство позволяет получить терморасширенный графит с зольностью менее 2 мас.% при исходной зольности графитового полупродукта 7 мас. %, насыпной плотностью 2 - 4 кг/м³, pH водной вытяжки 6,7 - 6,9 и снизить энергоемкость процесса его получения за счет уменьшения расхода топливного газа до 0,2 м³/кг графита.

Изобретение предназначено для металлургии, теплотехники, электротехники, химического машиностроения и может быть использовано при получении гибких графитовых изделий, композитов, катализаторов, уплотнений, антифрикционных и теплозащитных материалов. Устройство содержит вертикальную цилиндрическую 1 с двумя газовыми горелками 2, патрубком 3 для подачи графитового продукта, подом 6 с возможностью вертикального перемещения. Горелки 2 установлены под углом L от 15 до 100^o друг к другу, патрубок 3 - в створе горелок 2. Температура в зоне слияния факелов 2 - не менее 1000^oC. Зольность терморасширенного графита менее 2 мас.%, насыпная плотность 2-4 кг/м³, рН водной вытяжки 6,7 - 6,9, расход топливного газа - не более 0,2 м³/кг графита. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

\ \ \1 1. Устройство для получения терморасширенного графита, содержащее вертикальную цилиндрическую камеру вспучивания, оснащенную двумя газовыми горелками, и последовательно расположенную за ней камеру прокаливания, патрубок для подачи графитового полупродукта, отличающееся тем, что горелки установлены под углом $$$ от 15 до 100<198> друг к другу, а патрубок размещен в створе горелок. \\\2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под камеры вспучивания имеет возможность вертикального перемещения.