| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2086502
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ вуглецевого матеріалу І ВОДНЮ
Ім'я винахідника: Чесноков В.В .; Буянов Р.А .; Молчанов В.В .; Кувшинов Г.Г .; Могильних Ю.І.
Ім'я патентовласника: Інститут каталізу ім.Г.К.Борескова СО РАН
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.04.11
Використання: отримання феромагнітних чорнил, графітових пігментів для копіювання, синтетичних і природних каучуків і пластиків. Суть винаходу: никельсодержащий каталізатор завантажують в проточний реактор, нагрівають в потоці водню до 475 o C, включають подачу метану. Проводять розкладання при 550-600 o C. Після падіння активності каталізатора в 3-5 разів температуру піднімають до 700 o C. Замість метану можна використовувати пропан і вести розкладання при 475-500 o C. Співвідношення C n H m: H 2 = 3 -10: 1-10 (л / ч). Вихід вуглецю 114,8-386,4 г / г відновленого каталізатора.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до виробництва вуглецю, переважно нитевидного, і водню з вуглеводнів. Ниткоподібний вуглець утворюється у вигляді клубка ниток, що мають діаметр в кілька сот ангстрем і довжиною до декількох мікрон. Завдяки наявності високодисперсних частинок нікелю ниткоподібний вуглець має феромагнітні властивості і може бути використаний для отримання феромагнітних чорнил, графітових пігментів для копіювання, синтетичних і природних каучуків і пластиків. Поряд з цим вуглецевий матеріал може бути використаний як при виплавці сталей, так і в якості відновника в порошкової металургії.
Відомий спосіб отримання вуглецю і водню шляхом пропускання метану над потужним каталізатором (Fe, Co, Ni) при температурах 650-720 o C і атмосферному тиску.
Недоліками цього способу є: відносно невисокі загальні виходи вуглецю і водню; швидка дезактивація каталізатора (протягом 0,5-1,0 год); низька продуктивність процесу, масивний металевий каталізатор має невисокою питомою поверхнею і відповідно характеризується низькою швидкістю розкладання метану на вуглець і водень.
У винаході використовуються наукові дослідження щодо впливу водню на каталітичне освіту вуглецю з вуглеводнів на нікелі. Зокрема, встановлено, що в разі розведення бутадієну-1,3 інертним розчинником при зауглерожіваніі нікелевих каталізаторів вуглець відкладається у вигляді плівки, яка блокує поверхню і уповільнює процес. Заміна інертного розчинника на водень зменшує на початку процесу швидкість утворення вуглецю на нікелі внаслідок того, що водень гидрируются вуглець, утворюється на поверхні нікелю, доступною реакційної середовищі. У міру протікання реакції спостерігається збільшення швидкості утворення вуглецю. Це пояснюється утворенням зародків фази вуглецю у внутрішніх межкристаллических порожнинах агрегатів нікелю, диспергированием нікелю і освітою нитевидного вуглецю.
Завданням винаходу є підвищення виходу вуглецевого матеріалу і водню з одиниці каталізатора.
Завдання виконується в такий спосіб.
На відновленому никельсодержащая каталізаторі розкладання парафінів ведуть при температурах 475-700 o C в середовищі вуглеводню, розведеного воднем, в співвідношенні C n H m: H 2 3-10: 1-10 (л / ч) або розкладання парафінів ведуть при температурах 475- 600 o C в середовищі вуглеводню, розведеного воднем з поступовим підйомом температури після падіння активності каталізатора в 3-5 разів до 700 o C.
Розведення воднем в даному процесі можна забезпечити за рахунок водню, що виділяється при розкладанні вуглеводнів в самому цільовому процесі отримання вуглецевого матеріалу. Для цього можна застосувати відомі методи рециркуляції реакційної суміші з дозуванням в неї необхідної кількості разлагаемого вуглеводню.
Кількістьутворюється водню відповідає стехіометрії реакції C n H m = nC + 0,5mH 2: CH 4 C + 2H 2 або C 3 H 8 = 3C + 4H 2.
Суть винаходу ілюструється прикладами і підтверджується даними таблиці.
Приклад 1. Каталізатор, що складається з 90 мас. NiO і 10 мас. Mg (OH) 2 і отриманий 2-ч механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,002 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 550 o C. Потім водень замінюють на метан і проводять реакцію розкладання при температурі 550 o C протягом 105 ч і витраті метану 10 л / год. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 3630 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 2. Каталізатор, що складається з 90 мас. Ni І 10 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,0026 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 550 o C. Потім водень замінюють на метан і проводять реакцію розкладання при температурі 550 o C протягом 1,5 год і витраті метану 10 л / год. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 4600 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 3. Каталізатор, що складається з 80 мас. NiO, 8 мас. Cu і 12 мас. Mg (OH) 2 і отриманий 2-ч механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,0018 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 600 o C. Потім водень замінюють на метан і проводять реакцію розкладання при температурі 600 o C протягом 4,0 год і витраті метану 3 л / год. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 7480 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 4. Аналогічний прикладу 3, відрізняється тільки складом каталізатора: 75 мас. NiO, 12,5 мас. CuO і 12,5 мас. Mg (OH) 2 і витратою метану 10 л / год. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 7670 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 5. Аналогічний прикладу 3, відрізняється тільки складом каталізатора: 75 мас. NiO, 12,5 мас. CuO і 12,5 мас. Al (OH) 3 і температурою проведення реакції 700 o C. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 570 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 6. Аналогічний прикладу 5, відрізняється тільки тим, що реакцію розкладання ведуть в середовищі метану (3 л / год), розведеного воднем (5 л / ч). Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 5820 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 7. Аналогічний прикладу 3, відрізняється тільки тим, що реакцію розкладання ведуть по середовищі метану (3 л / год), розведеного воднем (1 л / год). Приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 11480 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 8. Каталізатор, що складається з 75 мас. NiO, 12,5 мас. CuO і 12,5 мас. Mg (OH) 2 і отриманий 2-ч механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,001 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 600 o C. Потім зменшують витрати водню до 3 л / год, включають 10 л / год метану і проводять реакцію розкладання при температурі 600 o C протягом 1,5 год. протягом цього часу швидкість відкладення вуглецю зменшилася в 3 рази, а приріст каталізатора за рахунок відклався вуглецю становили 3000 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора. Далі реакцію розкладання ведуть в середовищі метану (10 л / год), розведеного водню (3 л / год) з поступовим підвищенням температури з 600 до 630 o C протягом 8,5 год. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 15720 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 9. Аналогічний прикладу 8, відрізняється тільки тим, що реакцію розкладання спочатку ведуть при 550 o C середовищі метану (10 л / год), розведеного воднем (4 л / ч), протягом 1 ч. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 600 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора. Потім реакцію розкладання метану ведуть в цій же реакційної середовищі з поступовим підвищенням температури з 550 до 630 o C протягом 6 ч. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 15751 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 10. Аналогічний прикладу 8, відрізняється тільки тим, що реакцію розкладання спочатку ведуть при 570 o C в середовищі метану (10 л / год), розведеного воднем (3 л / год), протягом 1 ч. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 900 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора. Потім реакцію розкладання метану ведуть в цій же реакційної середовищі з поступовим підвищенням температури від 570 до 700 o C. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 30400 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 11. Аналогічний приклад 10, відрізняється тільки складом каталізатора 80 мас. NiO, 8 мас. CuO і 12 мас. Mg (OH) 2. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 31400 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Аналогічні дослідження були проведені з пропаном.
Приклад 12. Каталізатор, що складається з 85 мас. NiO і 15 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,0036 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню 20 л / год до температури 500 o C. Потім водень замінюють на пропан і проводять реакцію розкладання при температурі 500 o C протягом 1,5 год і витраті пропану 5 л / ч. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю становив 7330 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 13. Каталізатор, що складається з 85 мас. NiO і 15 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,00235 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до температури 500 o C. Потім зменшують витрати водню до 10 л / год, додають пропан (10 л / год) і проводять реакцію розкладання при 500 o C протягом 6 ч. Приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 20200 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 14. Каталізатор, що складається з 85 мас. NiO і 15 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,00115 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до температури 475 o C. Потім зменшують витрати водню до 10 л / год, додають пропан (10 л / год) і проводять реакцію розкладання при 475 o C протягом 6 ч. Кількість утворився вуглецю 12450 мас. Подальше проведення реакції відбувалося з поступовим підвищенням температури з 475 до 500 o C протягом 6 ч. Кількість утворився вуглецю 6670 мас. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 19120 мас. o по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 15. Каталізатор, що складається з 80 мас. NiO, 8 мас. CuO і 12 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,00145 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 500 o C. Потім зменшують витрати водню до 5 л / ч, додають пропан (5 л / ч) і проводять реакцію розкладання при температурі 500 o C протягом 6 ч. Кількість утворився вуглецю 13340 мас. Подальше проведення реакції відбувалося з поступовим підвищенням температури з 500 до 700 o C протягом 40 год. Кількість утворився вуглецю 38660 мас. Сумарний приріст каталізатора за рахунок вуглецю склав 52000 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
Приклад 16. Каталізатор, що складається з 80 мас. NiO, 8 мас. CuO і 12 мас. Al (OH) 3 і отриманий 30-хв механохимической активацією в планетарної відцентрової млині, в кількості 0,0014 г завантажують в проточний реактор з вагами Мак-Бена, нагрівають протягом 20-30 хв в потоці водню (20 л / год) до 500 o C. Потім водень замінюють на пропан (5 л / ч) і проводять реакцію розкладання при температурі 500 o C протягом 1,5 год, після чого каталізатор дезактивируется і освіту вуглецю припиняється. Кількість що утворився вуглецю склало 4670 мас. по відношенню до ваги відновленого каталізатора.
У таблиці представлені дані по виходу вуглецю в залежності від умов реакції.
З представлених в таблиці і описі прикладів слід, що винахід дозволяє отримати вихід вуглецю 114,8-386,4 г / г відновленого каталізатора, при цьому можна використовувати порівняно невелика кількість каталізатора з високою питомою поверхнею. Активність каталізатора зберігається протягом тривалого часу, а що утворюється водень рециркулируют, що значно підвищує продуктивність процесу.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання вуглецевого матеріалу і водню, що включає розкладання парафіну на никельсодержащая каталізаторі при підвищеній температурі, що відрізняється тим, що розкладання ведуть при 475 700 o С в середовищі газоподібного граничного вуглеводню, розведеного воднем, в співвідношенні C n H m H 2 3 10 1 10 (л / ч).
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що розкладання ведуть при 475 - 600 o С і після падіння активності каталізатора в 3 5 разів температуру підвищують до 700 o С.
3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що в якості вуглеводню використовують метан і розкладання ведуть при 550 600 o С.
4. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що в якості вуглеводню використовують пропан і розкладання ведуть при 475 500 o С.
Версія для друку
Дата публікації 01.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.