Технология получения углеродных нановолокон из газов электрокрекинга

• Автор: Хуссейн Али Сами Исмаил
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор научнотехнической литературы

1.1. Морфология УНВ

1.2. Механизм образования УНВ

1.3. Исходное сырье и катализаторы синтеза УНВ

1.4. Процесс электрокрекинга

1.5. Реакционные устройства и технология синтеза УНВ

1.6. Выводы по обзору литературы

Глава 2. Методика проведения исследований

2.1. Характеристика объектов исследования.

2.2. Методики подготовки и проведения экспериментов
2.2.1. Методика получения газа электрокрекинга
2.2.2. Методики приготовления катализаторов К1 и КЗ
2.2.3. Модификация катализаторов
2.3. Описание установки и методика синтеза углеродных нановолокон
2.4. Получение углеродных материалов на основе УНВ
2.4.1 Демсталлизация УНВ
2.4.2. Термообработка УНВ
2.5. Методика расчета выхода углерода
2.6. Анализ продуктов
2.6.1 Анализ газа
2.6.2 Анализ твердых продуктов
2.6.2.1. Метод КомпАС
2.6.2.2 Определение реакционной активности углеродных нановолокон
2.6.2.3 Определение сорбционной способности УНВ
Определение плотности УНВ
Глава 3. Влияние условий получения УНВ на выходные
показатели процесса
3.1. Влияние условий термического разложения газа
электрокрекинга наобразование пироуглерода
3.2. Влияние условий термокаталитического разложения газа элекгрокрекинга на образование углеродных нановолокон
Гчава 4. Механизм образования УНВ из газа электрокрекинга
4.1. Влияние модификации катализатора на выходные
параметры процесса синтеза УНВ
4.2. Схема механизма образования УНВ из газов
электрокрекинга
Глава 5. Характеристики УНВ и материалов, полученных на
их основе
Глава б. Технологическая часть
Выводы
Список литературы


Разложению подвергались не только фракции переработки нефти, но и жидкие органические отходы химической и нефтехимической промышленности, что позволяет рассматривать процесс электрокрекинга как метод их утилизации. Целью данной диссертационной работы является разработка технологии получения углеродных нановолокон из газа электрокрскинга, как одной из стадий комплексного процесса но утилизации жидких органических отходов химических и нефтехимических производств, с получением ценных продуктов и водорода. Глава 1. В настоящее время существует несколько методов получения углеродных нановолокон УНВ испарение графита в электрической дуге, термокаталитическое разложение углеводородов или диспропорционированис СО . Более перспективными и производительными считаются два последних способа. Образование углерода из монооксида углерода отмечалось в доменных процессах производства чугуна и стали, а также при синтезе углеводородов из СО и Н2. Это явление было не желательным, так как приводило к закозлению печи или закоксовыванию катализатора. Предполагалось, что углерод в этих процессах образуется по реакции . В связи с тем, что образование углерода выводило из строя дорогостоящие катализаторы и оборудование, основные исследования были направлены не на изучение морфологии и свойств выделяющегося углерода, а на предотвращение его образования. Вместе с тем, механизму образования углерода на поверхности катализатора уделяли большое внимание, т. ФишеруТропшу предполагал их образование через возникновение на поверхности катализатора карбидов металла и поверхностного углерода . Развитиеэлсктронной микроскопии позволило установить, что образующийся из СО углерод по морфологии отличается от коксов и сферических частиц сажи, а также от пироуглерода, отлагающегося на инертных поверхностях. Этот углерод представлял собой волокно, с включением частицы металла катализатора, на котором происходило его образование. Материал получил название волокнистый углерод ВУ , . В последующем за пространственными трубчатыми формированиями углерода закрепилось название углеродных нановолокон УЫВ или нанотрубок НТ. Волокна могут быть прямыми, разветвленными, скученными, спиральными, винтовыми, кольцевыми и лентообразными, в виде микротрубок. В том случае, если образование пространственных трубчатых структур происходило не из СО, а из углеводородов образовывалась смесь волокон различной морфологии, смешанных с не волокнистым углеродом. Часто углеродные волокна были покрыты слоем аморфного термоуглерода . Исследования морфологии волокнистых углеродных структур, полученных из СО на железоникелевом сплаве содержание масс. Микротрубками с полым внутренним каналом диаметр 0А. Наблюдаются при температурах синтеза 0 0С. Трубками с полым внутренним каналом. Наблюдаются при температурах синтеза 0 5С. Волокнами. Наблюдаются при температурах синтеза 0 0С. Двойными волокнами или двойными трубками. Наблюдаются при температурах синтеза 0С. Углерод, образующийся при диспропорционировании СО на железокобальтовых сплавах, может существовать в виде пластинок и нитей 0 . Несмотря на большое количество публикаций, единой классификации наночастиц углерода пока не существует. Однако следует четко различать понятия углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна. Нанотрубки вытянутые структуры, аналогичные фуллерену, но состоящие преимущественно из шестичленных колец углерода рис. Рисунок 1. Схематическое изображение нанотрубки . К нанотрубкам относят также цилиндрические, полиэдрические и даже уплощенные сплющенные цилиндрические частицы, имеющие внутреннюю полость и внешний диаметр от 0,3 до нм, закрытые с обоих концов крышками. Различают одно, двух и многослойные НТ рис. Рисунок 2. Фотография однослойной нанотрубки. Рисунок 3. Фотография многослойной нанотрубки. Однослойные углеродные НТ образуются в результате свертывания плоских графеновых слоев в бесшовные цилиндры диаметром 0. Для однослойных НТ характерно образование вторичных структур в виде сростков пучки, связки, жгуты, канаты, оси отдельных НТ в которых обычно симбатны.