Главная -> Словарь

Упорядоченной структурой

Прокаливание нефтяного кокса проводится" с целью придания ему высокой плотности, низкого электрического сопротивления, малой реакционной способности и достаточной механической прочности. Прокаленный кокс используют в цветной металлургии для изготовления анодов, катодов и графитированных электродов. Сущность прокаливания заключается в нагревании кокса до температуры, обеспечивающей глубокое протекание процесса дегидрирования и образование упорядоченной структуры углеродистого остатка. Установки прокаливания нефтяного кокса целесообразно строить па месте его производства и комбинировать с установками замедленного коксования.

- карбонизацию - разложение органических соединений и формирование молекулярной упорядоченной структуры углерод-кокса; предкристаллизацию - упорядочение атомов углерода в более совершенную структуру с образованием так называемых переходных форм углерода;

Известно, что чем выше ароматизированность исходного продукта, тем выше пороговая концентрация асфальтенов, при которой раствор застудневает и начинается коксообразование. Высокая пороговая концентрация выделения из раствора асфальтеновой фазы приводит к образованию твердого углеродистого вещества с участием ароматической среды, что способствует формированию упорядоченной структуры нефтяных коксов.

Склонность остатков к образованию упорядоченной структуры кокса оценивалась по отношению К435: А. К, названному коэффициентом реакционной способности , где К435 - удельный коэффициент поглощения на длине волны 435 нм, полученный при определении коксообразующей способности С д К ) методом УФ-спектро-фотометрии. Величина КРС зависит от строения ароматических структур остатка и возрастает при замещении атомов водорода в ароматическом кольце гетероатомами и радикалами - алифатическими, нафтеновыми или ароматическими ЕЮ))) .

Прокаливание нефтяного кокса проводится с целью придания ему высокой плотности, низкого электрического сопротивления, малой реакционной способности и достаточной механической прочности. Прокаленный кокс используют в цветной металлургии для изготовления анодов, катодов и графитированных электродов. Сущность прокаливания заключается в нагревании кокса до температуры, обеспечивающей глубокое протекание процесса дегидрирования и образование упорядоченной структуры углеродистого остатка. Установки прокаливания нефтяного кокса целесообразно строить на месте его производства и комбинировать с установками замедленного коксования.

совершенствования взаимного расположения ПСС и возникновения упорядоченной структуры со значительными областями эффективного сопряжения, что подтверждают рост длинноволнового поглощения

Школлер и Угай полагают, что отощающие добавки типа ВПК и КП сорбируют на своей поверхности жидкоподвижные продукты пиролиза, обогащенные как водородом, так и кислородом. Каталитическое влияние пирита на процессы перераспределения водорода способствует трансформации форм связей кислорода, тормозит вследствие этого реакции конденсации, что приводит к накоплению и существованию в широком интервале температур значительных количеств относительно стабильных веществ, мезофазы. Следствие этого - формирование более упорядоченной структуры и образование более прочных обуглероженных продуктов пиролиза, полукокса и кокса.

Склонность остатков к образованию упорядоченной структуры кокса оценивалась по отношению К435: д. К, названному коэффициентом реакционной способности , где У-л^5 ~ УДелъный коэффициент поглощения на длине волны 435 нм, полученный при определении коксообразующей способности методом УФ-спектро-фотометрии. Величина КРС зависит от строения ароматических структур остатка и возрастает при замещении атомов водорода в ароматическом кольце гетероатомами и радикалами - алифатическими, нафтеновыми или ароматическими С 10 ))) .

бавлении к смоле высокоалифатического остаточного нефтепродукта), то последние в первую очередь подвергаются распаду. Благодаря"реакциям присоединения молекулы ароматических соединений удлиняются, осуществляется поликонденсация, образуются крупные молекулы?. и.^. процесс развивается в направлении роста кристаллов кокса. SrtHsnje» раз подтверждает,что для образования упорядоченной структуры кокса в случае использования смол необходима более высокая склонность ароматических структур к конденсации по сравнению с тем случаем, когда сырьем коксования служат остатки от крекинга газойлей, у которых ароматичность ниже.

3. Выявлено, что в вышеуказанных условиях выход кокса составляет 20,3$, при этом получается кокс упорядоченной структуры, отвечающий требованиям ГОСТа на электродные коксы.

Наличие в коксе водорода, а возможно, и метальных заместителей, не способствует образованию трехмерно упорядоченной структуры, подобной графиту. Такое упорядочение наступает при температуре выше 1200-1500 °С, когда удаляется почти весь водород.

При охлаждении фракций твердых углеводородов, не образующих карбамидные комплексы , фиксируется температурная точка, ниже которой отмечается излом рефрактометрической кривой и кривой интенсивности ИК-полосы при 720 см~' и не наблюдается показатель преломления, т. е. точка излома представляет собой точку исчезновения жидкой фазы . Наличие точки излома рефрактометрической кривой, а не разрыва, как в случае углеводородов, образующих комплекс, показывает, что в точке исчезновения расплава не происходит изменения объема и состояния обеих фаз в этой точке совпадают. Смеси углеводородов, образующих карбамидный комплекс, характеризуются упорядоченной структурой твердых фаз, образованием в процессе затвердевания гексагональной структуры и затем после полиморфного перехода — структуры с ромбической подъячейкой. Смеси углеводородов, не образующих комплекса, претерпевают своеобразные фазовые превращения: они образуют из расплава стеклоподобную фазу, превращающуюся затем в твердую фазу с ромбической подъячейкой. Для них характерно сохранение значительной области температур существования молекул с неупорядоченной конфигурацией алкильных цепей. Эти исследования

При охлаждении фракций твердых углеводородов, не образующих карбамидные комплексы , фиксируется температурная точка, ниже которой отмечается излом рефрактометрической кривой и кривой интенсивности ИК-полосы при 720 см-1 и не наблюдается показатель преломления, т. е. точка излома представляет собой точку исчезновения жидкой фазы . Наличие точки излома рефрактометрической кривой, а не разрыва, как в случае углеводородов, образующих комплекс, показывает, что в точке исчезновения расплава не происходит изменения объема и состояния обеих фаз в этой точке совпадают. Смеси углеводородов, образующих карбамидный комплекс, характеризуются упорядоченной структурой твердых фаз, образованием в процессе затвердевания гексагональной структуры и затем после полиморфного перехода — структуры с ромбической подъячейкой. Смеси углеводородов, не образующих комплекса, претерпевают своеобразные фазовые превращения: они образуют из расплава стеклоподобную фазу, превращающуюся затем в твердую фазу с ромбической подъячейкой. Для них характерно сохранение значительной области температур существования молекул с неупорядоченной конфигурацией алкильных цепей. Эти исследования

Термодинамическая трактовка Я. И. Френкелем плотности, ряда тел при переходе их из жидкого состояния в твердое может быть допущена в отношении нефтяных коксов при переходе их из аморфного состояния с неупорядоченной структурой в кристаллическое с упорядоченной структурой. При этом переходе происходит общее уменьшение теплосодержания с временным возрастанием его в термодинамически неустойчн-

При охлаждении мыльного расплава протекают одновременно два процесса: зарождение и формирование кристаллов и связывание их друг с другом с образованием структурного каркаса смазки. Размеры и форма волокон зависят от условий кристаллизации, прежде всего от исходной температуры охлаждения и его скорости. Быстрое охлаждение способствует образованию мелких, а медленное — крупных волокон загустителя. Изотермическое охлаждение приводит к образованию однородных по размерам кристаллов, что способствует получению смазки с наиболее упорядоченной, структурой.

ассоциаты - надмолекулярные структуры. На степень их ассоциации сильно влияет среда. Так, при низких концентрациях в бензоле и нафталине асфальтены находятся в молекулярном состоянии. При более высоких концентрациях в растворе формируются ассоциаты, состоящие из множества молекул. Именно способностью к ассоциатообразованию обусловливается разнобой на 1 - 2 порядка в результатах определения молекулярной массы асфальтенов различными методами, а также степень агрегатив-ной устойчивости ТНО в зависимости от концентрации асфальтенов и растворяющей способности дисперсионной среды. Строение и свойства асфальтенов существенно зависят от происхождения нефтяного остатка. Так, асфальтены из остатков деструктивного происхождения характеризуются по сравнению с нативными "рыхлыми" асфальтенами меньшей молекулярной массой, преимущественной конденсирован-ностью в плоскости, меньшими количеством и длиной алифатических структур и в связи с этим большей компактностью. Поэтому из таких остатков образуются коксы с более упорядоченной структурой. Соотношение смолы: асфальтены: ТНО колеблется в широких пределах -от 7:9:1 в остатках прямой перегонки до 1:7:1 в окисленных остат-;ках. В волокнообразующих пеках содержание асфальтенов достигает 80% и более.

Исследованиями зарубежных и отечественных ученых установлено, что эксплуатационные свойства углеродных материалов находятся в прямой зависимости от структуры и, в частности, кристаллической структуры нефтяных коксов. При высокотемпературной обработке нефтяных коксов при прокаливании и графитации происходит целый ряд физико-химических превращений, в результате которых несовершенный по своей структуре кокс перестраивается в кристаллический материал с трехмерно упорядоченной структурой. Особый интерес представляет перестройка тонкой кристаллической структуры, так как многообразие переходных форм углерода, многообразие свойств углеграфитовых материалов определяется сочетанием углерода в различных гибридных состояниях с разным типом углерод-углеродных связей, а также надмолекулярной структурой, определяемой ориентацией графитовых слоев и степенью их совершенства.

Для удаления из кокса гетероэлементов требуются более жесткие условия его обработки. Так, температура обессеривания сернистых коксов находится в пределах 1400—1600 °С. Коксы с высокомолекулярной упорядоченной структурой и специального качества получают с помощью графитации при 2200—2800 °С — превращением кристаллитов двумерной упорядоченности в кристаллы трехмерной упорядоченности . Поверхностную энергию и другие свойства сажи регулируют в процессе ее получения изменением температуры и длительности прокаливания.

Известно, что нефтяные углероды наряду с упорядоченными графитоподобными слоями содержат неупорядоченный углерод, который соединяет кристаллиты друг с другом. Межкристаллит-ные изменения сопровождаются упорядочением, в результате чего снижается межслоевое расстояние и происходит рост размеров кристаллитов по Ьа и Ьс и их сращивание с образованием кристаллов гексагональной формы со строго упорядоченной структурой базисных шлоскостей.

Коксы с высокомолекулярной упорядоченной структурой и специального качества получают с помощью графитации при 2200— 2800 °С — превращении кристаллитов двумерной упорядоченности в кристаллы трехмерной упорядоченности .

В предкристаллизацпонной стадии дегидрирование практически завершается, а затем протекает деструкция упрочненных осколков молекул, что обеспечивает подвижность кристаллитов на стадии кристаллизации. После предварительного ориентирования относительно друг друга кристаллиты срастаются и образуют кристалл гексагональной формы со строго упорядоченной структурой базисных плоскостей. Межслоевое расстояние при этом уменьшается с 3,43 до 3,358А, что является характерным для предельно графитированного углерода. Межслоевое расстояние и другие размеры кристалла, а также характер и распределение пористости в массе графита являются важными характеристиками, оказывающими существенное влияние на его физико-химические и механические свойства.

Для удаления из кокса гетероэлементов требуются более жесткие условия его обработки. Так, температура обессеривания сернистых коксов находится в пределах 1400—1600 °С. Коксы с высокомолекулярной упорядоченной структурой и специального качества получают с помощью графитации при 2200—2800 °С — превращением кристаллитов двумерной упорядоченности в кристаллы трехмерной упорядоченности . Поверхностную энергию и другие свойства сажи регулируют в процессе ее получения изменением температуры и длительности прокаливания.