Реактор для фторирования углеграфитовых материалов Советский патент 1981 года по МПК C01B31/00 

I

Изобретения относится к области получении твердых соединений углерода со фтором фторированием порошкообразных или волокнистых углеграфитовых материалов. Получаемые соединения предназначены для применения в качестве электродов гальванических элементов, смазок, наполнителей композиционных материалов для изготовления вкладь1шей подшипников, фторированных алмазов и др.

Ч Л

Известен реактор дйя фторировайия угле- графитовых материалов, включающий камеру с размещенными в ней углеграфитовым материалом, патрубками подачи и отвода газа, вибратор и высокочастотный генератор 1.

Однако данная конструкция реактора весьма сложна и малопроизводительна.

Наиболее близким к изобретеншо является реактор для фторирования углеграфитовых материалов, содержащий камзру с установленными в ней газопроницаемой оснасткой для размещения углеграфитового материала н патрубками подачи и отвода газа, и нагреватель, в котором размещается камера 2.

Недостатком данной конструкции реактора является то, что она не позволяет обеспечить поддержание оптимальной температуры в зоне реакции с требуемой точностью при загрузке в реактор количества фторируемого материала, приемлемого для промышленного масштаба производства. Этот нодостаток обусловлен большой тепловой инерцией конструкции и наличием значительных тепловыделений в ходе фторирования и приводит к повышению рабочей температуры и, как следствие, к снижению выхода фторированного материала с необходимым соотношением углерода со фтором или к ограничению количества материала, загружаемого в реактор.

Целью изобретения является повышение производительности реактора и выхода фторированного углеграфитового материала с требуемым соотношением углерода со фтором.

Поставленная цель достигается за счет того, что реактор содержит камеру с установленными в ней газопроницаемой оснасткой для углеграфитового материала, в которой размещен нагреватель, патрубкаин для подачи н отвода 3 газа, дополнительно - перфо{жрованным кожухом над оснасткой и взаимосвязанными датчико температуры, размещенным в углеграфитовом материале, и регуляторами мощности нагревател расхода и состава газа. На фиг. 1 изображена схема реактора (продольный разрез); на фиг. 2 - блок -схема управления реактора. Реактор состоит из корпуса 1 и съемной крышки 2, образующих реакционную камеру 3, снабженную патрубками 4 и 5 подачи и отвода газа, в которой горизонтально установлена газопроницаемая оснастка 6 для углеграфитового материала, с размещенным в ней нагревателем двумя сетками 8 и 9, между которыми размещен фторируемый углеграфитовый материал 10, прижимным кольцом 11 и съемным перфорированным кожухом 12. Нижняя часть корпуса до уровня газопроницаемой оснастки покрыта слоем теплоизоляции 13. В слой углеграфитового материала введен датчик 14 температуры Все элементы конструкции, контактирующие с фтором, выполнены из никеля. Датчик температуры 14 электрически связан с командным устройством 15 и регуляторами 17 и 18 мощности нагревательного устройства 16 расхода газов (фтора 17 и инертного носителя, например аргона 18). Регуляторы расхода газов размещаются соответственно на трубопроводах 19 и 20, соединенных со смесительны устройством 21, находящимся в соединении с патрубком 4 подачи газа камеры 3. Выпускной патрубок 5 соединен трубопроводом с газоочис тительным устройством 22. Предлагаемый реактор работает следующим образом. С корпуса 1 с теплоизоляцией 13 снимают крыщку 2, кожух 12, прижимное кольцо 11, прижимную сетку 9. На сетку 8 с размером ячейки меньшим, чем размер частиц материала, помещают углеграфитовый материал 10 (порощок, гранулы, ткань), предназначенный для фторирования. В обратной последовательности операций производят сборку реакционной камеры 3. Включают подачу инертного газа по трубопроводу 20, затем включают нагревательное устройство 7. При выходе реактора на рабочий температурный режим по сигналу датчика 14 температуры командное устройство 15 включает подачу фтора по трубопроводу 19 и при помощи регуляторов 17 и 18 расхода газов устанавливают состав и расход газа про ходящего последовательно через смесительное устройство 21, входной ттрубок 4, газопрони цаемую оснастку 6, обрабатьшаемый материал 10, реакционную камеру 3, выходной патрубок 5 и газоочистительное устройство 22. С помощ регулятора мощности нагревательного устройст ва 16 поддерживают заданный температурный режим в реакционной камере. После достижения необходимой степени фторирования обраба тываемого углеграфнтового материала, определяемой длительностью проведения процесса фторирования, командное устройство 15 выключает нагревательное устройство 7 и прекращает подачу фтора в смесительное устройство 21. После охлаждения обрабатываемого материала до заданной температуры командное устройство 15 отключает подачу инертного газа. После этого производят выгрузку продукта - фторированного углерода - в последовательности операций, предшествующих загрузке материала в реактор. Использование предлагаемого реактора обеспечивает в отличие от известного меньшую тепловую инерцию всего устройства, что облегчает оперативное управление рабочей температурой процесса фторирования (с точностью до +2° С) без ограничения количества обрабатываемого углеродного материала при загрузке реактора из расчета 100 кг на 1 м рабочей поверхности газопроницаемой оснастки при 100%-ном выходе твердого фторированного углерода с требуемым соотношением углерода и фтора. Формула изобретения 1.Реактор для фторирования углеграфитовых материалов, содержащий камеру с установленными в ней газопроницаемой оснасткой для углеграфитового материала и патрубками подачи и отвода газа, и нагреватель, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности реактора и выхода фторированного углеграфитового материала с требуемым соотнощением углерода со фтором, нагреватель размещен в оснастке. 2.Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он снабжен перфорированным кожухом, расположенным в камере над оснасткой. 3.Реактсф по п. 1, отличающийс я тем, что он дополнительно снабжен взаимосвязанными датчиком температуры, размещенным в углеграфитовом материале, и регуляторами мощности нагревателя, расхода и состава газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3904501, кп. 204-164, опублик. 09.09.75. 2.Патент США N 3674432, кл. 23-205, опублик. 04.07.72 (прототип).

I

15