Главная -> Словарь

Углеродных конструкционных

Существуют два предположения о механизме окисления коксовых отложений . При первом предположении исходят из возможности образования кислород—углеродных комплексов при адсорбции кислорода на поверхности углерода. Роль катализатора в данном случае сводится к ускорению процессов образования или распада этих комплексов. При втором предположении катализатор рассматривают как переносчик кислорода между газовой фазой и углеродной матрицей путем попеременного окисления-восстановления катализатора. К такого типа катализаторам обычно относят оксиды переходных металлов.

В. И. Касаточкин, А. Т. Каверов отмечают, что по размерам углеводородных сеток, межсеточной упорядоченности и электропроводности для угля при температуре около 700°С имеются точки довольно резких перегибов. Это означает, что и для других карбонизированных веществ должны существовать экстремальные состояния после прокалки при соответствующих температурах. При нагревании до 1300—1450°С происходит дальнейшее межмолекулярное и внутримолекулярное уплотнение углеродных комплексов и, как следствие этого, возрастание объемной и истинной плотностей.

сырья. Торможение в процессе уплотнения углеродных комплексов продолжается до превращения кокса в графит, и требуются более высокие температуры для завершения этого процесса. В связи с этим можно сказать, что чем меньше истинная плотность кокса, тем больше энергия активации его графитации.

постепенно возрастает с 1,4— \?Ь г/г.м? пп 2,12—2,14 г/СМ3. "В~~этот период материал различных" коксов уплотняется с различной интенсивностью. Кокс из малосернистого крекинг-остатка при 1300 °С имеет Наивысшее значение с?ист. по сравнению с коксом из сернистого крекинг-остатка и пиро-Зщзным коксом. Это можно объяснить меньшим содержанием в нем при 1300°С водорода и серы, тормозящих процесс уплотнения углеродных комплексов. Для достижения

углеродных комплексов и разрыв длинных углеродных цепей по месту наименее прочных связей. Этот процесс, как известно, является свободно-радикальным. Образовавшиеся радикалы и бирадикалы весьма реакционноспособны.

При этом резко возрастает число плоскостных углеродных сеток в результате сшивания отдельных углеродных комплексов, обладающих высокой реакционной способностью и повышенной подвижностью вследствие сравнительно небольших размеров и отсутствия жестких связей, главным образом в направлении, перпендикулярном к направлению плоскостных сеток. Экстремумы в этих пределах температур по росту числа и размеров плоскостных углеродных сеток были зафиксированы В. И. Касаточкиным и А. Т. Каве-ровым с помощью рентгеноструктурного анализа.

Окислительная регенерация закоксованных катализаторов представляет собой совокупность химических реакций, происходящих при взаимодействии кислорода с коксом, в результате которых кокс удаляется в виде газообразных продуктов окисления-оксидов углерода, паров воды, а в некоторых случаях и оксидов серы. К настоящему времени накоплены обширные сведения, указывающие на то, что окисление кокса на катализаторах протекает с образованием и разложением кислород-углеродных комплексов, т. е. по стадийному механизму. В то же время кинетические закономерности отдельных продуктов окисления существенно различны для разных катализаторов. Это объясняется различием в свойствах удаляемого кокса, условиями выжига . Кроме того, в большинстве случаев значительное влияние на закономерности удаления кокса оказывает поверхность регенерируемых катализаторов.

Общепринято, что окисление углерода кислородом-сложный процесс, протекающий через образование и разрушение кислород-углеродных комплексов с выделением в газовую фазу обоих оксидов углерода . Образование поверхностных комплексов при низких температурах окисления подтверждается непосредственным увеличением массы частицы угля и данными ИК-спектроскопии . На рис. 2.5 представлены результаты , полученные при определении изменения массы частицы каменного угля при взаимодействии с кислородом методом непрерывного взвешивания на кварцевых весах. При 400 °С и концентрации кислорода 1,0% кривая имеет два характерных максимума и минимума. При повышении концентрации до 5,0% О2 наблюдается непрерывное и значительное уменьшение массы . При более вы-

Известно , что при низкотемпературном окисления с кислородом взаимодействуют преимущественно боковые радикалы, дающие термически малостойкие пероксиды. В облаете температур 480-700 °С предполагают образование уже непосредственных связей кислорода с атомами углерода, входящими в состав ядра и более стабильных кислород-углеродных комплексов. Поэтому на кривой изменения массы углеродного образца характерно два участка ее подъема: первый отражает образование пероксидов , а второй-образование кислород-углеродных комплексов.

Хотя факт образования кислород-углеродных комплексов в настоящее время считается общепринятым, однако данные о строении и составе комплексов очень ограничены . Последнее обусловлено сложностью определения этих характеристик из-за их зависимости от состава исходного углеродсодержащего материала, а также от условий окисления. В литературе предложен целый ряд гипотез о механизме окисления углерода в твердом топливе. Но ни одна из них не позволяет описывать с необходимой точностью экспериментально установленные физико-химические закономерности протекания процесса в широком интервале изменения параметров.

Систему уравнений замыкают уравнения для поверхностных углеродных комплексов 9, уравнения для количества кокса на катализаторе и компонентов в объеме коксовых отложений (ZQ и

Производство углеродных конструкционных материалов специального назначения

Производство углеродных конструкционных материалов

КНПС-СМ Коксование в кубах смолы пиролиза Производство углеродных конструкционных материалов специального назначения

КНПС-КМ Тоже Производство углеродных конструкционных материалов

Резко отличается от рассмотренных выше остатков структура средней молекулы гидравличных смол пиролиза керосиновых фракций . Степень ароматичности этих остатков при легком фракционном составе на порядок выше, чем у ДКО , значительно выше и их реакционная способность . О высокой ароматичности гидравличных смол свидетельствуют также низкие значения отношения Н:С и высокая доля углерода в ароматических кольцах. Кокс из гидравличных смол должен иметь изотропную структуру и низкую действительную плотность,что необходимо для получения из этого кокса углеродных конструкционных материалов. Исходя из имеющихся промышленных и опытных данных, лучший по эксплуатационным свойствам изотропный кокс можно получить из первых двух образцов гидравличных смол .

Высокоплавкие пеки используются в производстве электроугольных изделий, углеродных конструкционных материалов, металлургического кокса, брикетированных углей и коксов, лаков, мастик, кровельных материалов, пеконаполненных полимеров, препарированных смол. Умеренно высокотемпературные пеки с ТРазм=105...140°С используются в цветной металлургии как связующие в производстве предварительно обожжённых и самообжигающихся анодов. Пеки с Трюм=120...)))40°С и коксуемостью 51...54% используются в чёрной металлургии для изготовления углеродных литейных форм, а пеки с ТРаш 140...160. 160...200, 200...220 и 221...250°С и коксуемостью 55...65% - для получения доменных легочных, футлярных и желобных масс, футеровочного углеродного материала для доменных печей и конверторных огнеупоров.

Цель книги — обобщить данные о свойствах углеродных конструкционных материалов отечественного производства и на этой основе более глубоко рассмотреть особенности их поведения при эксплуатации в различных условиях.

Новые виды углеродных конструкционных материалов все шире применяются в различных областях техники. Интенсивно растет в зарубежных и отечественных журналах число публикаций, посвященных этим материалам. Ниже приведено краткое описание основных новых технологических приемов и их влияние на структуру и свойства рекри-сталлизованного графита, пиролитических углеродов, стеклоуглерода и углеродных волокон. ,

Материалы на основе углерода применяются в таких условиях эксплуатации, в которых не могут работать другие конструкционные материалы, а потому созданы углеродные материалы многочисленных марок, удовлетворяющие этим условиям. Искусственный графит получил широкое распространение в атомной технике, металлургии, машиностроении, электротехнике, химической технологии и многих других отраслях промышленности. Области использования углеродных конструкционных материалов настолько обширны, что в одной главе невозможно описать все случаи их применения. Поскольку в.книге изложены свойства и технология только углеродных материалов без металлических добавок, ниже кратко рассмотрены их основные области применения в промышленности.

В производстве углеродных конструкционных иагериалов иопольвуюгся малоэольнне иал'ооерниотне коксы,в том числе пиролиеные.Основными характеристиками кокса,оказывающими влияние на процесс получения графита и его свойства,являются? ивменение объема при графигации , воеффициент теплового расширения ,опредедяеинй,обычно, я интервале 20-600°С,ко8ффициенг прессовой добротности, степень графигации,действительная плотность, прочностные характеристики '•? •

С кахднм годом растем испольеование углеродных конструкционных материалов в раэличных отраслях техники,Б свлви о чем вопрос дальнейшего расширения сырьевой базы является весьма актуальный.

Резко отличается от рассмотренных выше остатков структура средней молекулы гидравличных смол пиролиза керосиновых фракций . Степень ароматичности этих остатков при легком фракционном составе на порядок выше, чем у ДКО , значительно выше и их реакционная способность . О высокой ароматичности гидравличных смол свидетельствуют также низкие значения отношения Н:С и высокая доля углерода в ароматических кольцах. Кокс из гидравличных смол должен иметь изотропную структуру и низкую действительную плотность,что необходимо для получения из этого кокса углеродных конструкционных материалов. Исходя из имеющихся промышленных и опытных данных, лучший по эксплуатационным свойствам изотропный кокс можно получить из первых двух образцов гидравличных смол .