- •Дипломная работа
- •Введение.
- •2. Литературный обзор.
- •2.1 Технический углерод.
- •2.1.1 Строение и свойства технического углерода.
- •2.1.1.1 Строение частиц. Методы исследования [18,19].
- •Рентгеноструктурный анализ.
- •Электронная микроскопия высокого разрешения.
- •Исследование окисленных саж.
- •2.1.1.2 Дисперсность и методы ее определения [19].
- •Методы определения дисперсности.
- •2.1.1.3 Адсорбционные свойства. Методы исследования.
- •2.1.1.4 Структурность [19].
- •Метод комплексного анализа саж (метод ''КомпАс'').
- •2.1.2 Получение саж. [19, 63].
- •2.1.2.1 Печной способ.
- •2.1.2.2 Канальный способ [18].
- •2.1.2.3 Термический способ [19].
- •2.1.2.4 Ацетиленовые сажи [19].
- •2.1.3. Способы получения ацетиленсодержащих газов и сажи [19].
- •2.1.3.1. Термоокислительный пиролиз природного газа.
- •2.1.3.2. Электрокрекинг природного газа.
- •2.1.3.3. Разложение жидких углеводородов в различных видах электрических разрядов [19,71].
- •2.2 Волокнистый углерод.
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Постановка задачи исследования.
- •3.2 Характеристика объектов исследования.
- •Характеристики волокнистого углерода.
- •3.3 Описание лабораторной установки и методик проведения экспериментов.
- •3.3.1 Описание лабораторной установки.
- •3.3.2 Методика проведения исследований.
- •3.3.2.1 Газохроматографическое определение адсорбционной поверхности.
- •3.3.2.2 Получение углеродных композиционных материалов.
- •3.3.2.3 Окисление углеродных композиционных материалов.
- •3.4 Полученные результаты и их обсуждение.
- •3.4.1. Обсуждение результатов процесса окисления исходных углеродных матриц.
- •3.4.2. Обсуждение результатов исследования процесса получения углеродных композиционных материалов путем разложения газа электрокрекинга на поверхности исходных матриц.
- •4. Технологическая часть.
- •Описание блок схемы.
- •Блок – схема исследований.
- •5.Экономическая часть. Введение.
- •5.1. Сетевой график исследования.
- •5.2. Смета затрат на проведение исследования.
- •5.2.1 Расчет заработной платы.
- •5.2.2 Затраты на сырье, материалы и реактивы (табл. 5.3.).
- •5 .2.3 Расчет затрат на электроэнергию для технологических целей (табл 5.5.).
- •Расчет затрат на электроэнергию
- •5.2.4 Расчет амортизации приборов и оборудования.
- •5.2.5 Накладные расходы
- •5.2.6 Суммарные затраты на проведение исследования .
- •5.3 Оценка эффективности работы [96, 97].
- •6. Охрана труда и промышленная экология.
- •6.1 Промышленная экология.
- •6.2 Охрана труда.
- •6.2.1 Токсические и пожароопасные свойства веществ.
- •6.2.2 Обобщенный анализ потенциальных опасностей.
- •6.2.3 Обоснование мер безопасности при проведении потенциально опасных операций.
- •6.2.4. Электробезопасность.
- •6.2.5. Санитарно-гигиенические условия в лаборатории.
- •6.2.6 Пожарная безопасность в лаборатории и средства пожаротушения.
- •7. Выводы.
- •8. Список литературы.
2.1.2.3 Термический способ [19].
Термический способ получения сажи основан на пиролизе углеводородов без доступа воздуха. Сырьем для производства служит природный газ, разлагаемый на углерод и водород под воздействием высокой температуры. Термическую сажу получают в регенеративных печах периодического действия. Они представляют собой цилиндрическую камеру, футерованную огнеупорным материалом и заключенную в металлический кожух. Печь заполнена регенеративной насадкой из огнеупорного кирпича. В нижней ее части имеются патрубки для ввода воздуха и отопительного газа, а также для вывода продуктов горения. Последний соединен с холодильником, из которого сажа поступает на охлаждение и улавливание. В верхней части печи устроен ввод технологического газа – сырья для разложения, а в центре верхнего свода установлен дымовой клапан, служащий для вывода продуктов горения в атмосферу. Процесс периодический и состоит из двух циклов. Чтобы создать необходимую температуру для разложения газа, сначала печь разогревают до 1600°С сжиганием природного газа, а затем через нее пропускают технологический газ, в результате разложения которого образуется сажа. Процесс ее образования происходит с поглощением тепла, и температура понижается. Когда она достигает 1200°С, подачу технологического газа прекращают и начинают снова разогревать печь. Степень разложения метана ~ 85%, и отходящие газы содержат 85% водорода. Этот газ можно добавить к сырьевому и получать, так называемую, тонкую термическую сажу. Недостатком этого способа являются периодичность и неоднородность получаемого продукта.
Основные показатели технологического процесса получения термической сажи (при расчете на 1000 м3 или 800 кг газа): расход газа на нагревание генератора – 200–250 м3, на получение сажи – 700-800 м3, выход сажи 170-220 кг, период разогрева и разложения продолжается 20-25 мин [64].
Термическая сажа имеет низкую стоимость и используется как дешевый малоактивный наполнитель в производстве резинотехнических изделий и пластмасс.
2.1.2.4 Ацетиленовые сажи [19].
Промышленные марки саж, получаемые из ацетилена, отличаются от печных, канальных и термических высокой структурностью, более упорядоченной микроструктурой частиц, на поверхности которых содержится относительно небольшое количество летучих, их удельные геометрические поверхности составляют 60-100 м2/г.
Образование сажи происходит по реакции
С2Н2 = 2С + Н2 + 54,2 ккал/г-моль.
За счет выделяемого при реакции тепла из 1 м3 ацетилена производится 1 кг сажи, 1 м3 водорода. При этом выделяется 2420 ккал тепла.
Технологически процесс оформлен в двух вариантах: непрерывное разложение ацетилена при атмосферном давлении и периодическое разложение при повышенном (т.н. взрывной способ) [64].
2.1.3. Способы получения ацетиленсодержащих газов и сажи [19].
Рассмотренные выше методы производства саж направлены на получение только этого продукта, а сопутствующие его образованию реакционные газы как сырье не используются. В некоторых вариантах технологических схем они утилизируются как источники тепла, в других – выбрасываются в атмосферу.
Наряду с этим в химической промышленности действуют установки по переработке углеводородного сырья, основным назначением которых является производство ацетилена, совместно с которым и другими газами образуется сажа. К таким процессам относятся термоокислительный пиролиз и электрокрекинг природного газа. Перспективным, достаточно подготовленным для реализации в промышленности способом получения ацетилена и сажи является метод переработки жидких органических продуктов в электрических разрядах.