RU166734U1 - DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE Download PDFInfo
- Publication number
- RU166734U1 RU166734U1 RU2016103176/05U RU2016103176U RU166734U1 RU 166734 U1 RU166734 U1 RU 166734U1 RU 2016103176/05 U RU2016103176/05 U RU 2016103176/05U RU 2016103176 U RU2016103176 U RU 2016103176U RU 166734 U1 RU166734 U1 RU 166734U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- unit
- phase
- oxidized graphite
- feed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/22—Intercalation
- C01B32/225—Expansion; Exfoliation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Устройство для получения термически расщепленного графита, включающее последовательно установленные и соединенные блок подачи исходного окисленного графита, блок расщепления на основе трубчатых нагревателей и приемный бункер, отличающееся тем, что блок подачи исходного графита выполнен в виде трех параллельных шнековых питателей в горизонтальной плоскости с общим приводом вращения, а блок расщепления выполнен на основе трех вертикально размещенных труб-реакторов из силицированной углеткани, причем каждая из них подключена к источнику трехфазного напряжения по схеме 0-фаза.A device for producing thermally split graphite, which includes serially mounted and connected an oxidized graphite feed unit, a tubular heater splitting unit and a receiving hopper, characterized in that the feed graphite feed unit is made in the form of three parallel screw feeders in a horizontal plane with a common rotation drive , and the splitting unit is made on the basis of three vertically placed tubes-reactors of siliconized carbon fabric, each of which is connected to a source three-phase voltage circuit according to the 0-phase scheme.
Description
Полезная модель относится к области получения термически расщепленного графита (ТРГ) и может найти применение в производстве этого материала, применяемого в черной и цветной металлургии, выпуске полупроводниковых кристаллов, атомной, авиационной, автомобильной, судостроительной и химической промышленности, а также для зашиты поверхностей от разливов нефтепродуктов.The utility model relates to the field of production of thermally split graphite (TEG) and can find application in the production of this material used in ferrous and non-ferrous metallurgy, the production of semiconductor crystals, nuclear, aviation, automotive, shipbuilding and chemical industries, as well as for the protection of surfaces from spills petroleum products.
Известно устройство для получения ТРГ (Фиалков А.С., Малей Л.С. Некоторые аспекты технологии изготовления расширенного графита. В сб.: Электроугольные и металлокерамические изделия для электротехники. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 65-72) [1], содержащее приспособление для подачи исходного графитового материала и удаления готового продукта и камеру термообработки с нагревателем, осуществляющим прямой нагрев ленты-носителя с обрабатываемым материалом. Недостатками известного устройства являются низкая производительность (менее 0,2 кг/час), быстрый выход оборудования из строя и неоднородность готового продукта.A device for producing TRG is known (Fialkov A.S., Maley L.S. Some aspects of the manufacturing technology of expanded graphite. In Sat: Electric-carbon and metal-ceramic products for electrical engineering. - M .: Energoatomizdat, 1985, pp. 65-72) [ 1], containing a device for supplying the original graphite material and removing the finished product and a heat treatment chamber with a heater that directly heats the carrier tape with the processed material. The disadvantages of the known device are low productivity (less than 0.2 kg / h), quick equipment failure and heterogeneity of the finished product.
Известна установка для получения пенографита (ТРГ по используемой нами терминологии) (патент РФ №2102315, МПК СО1В 31/04, опубл. 20.01.1998) [2], включающая последовательно установленные и соединенные средства для подачи окисленного графита, смеситель окисленного графита с газом-носителем, нагревательную камеру с нагревательными элементами, промежуточную камеру разрежения и накопитель ТРГ.A known installation for the production of penografite (TEG according to the terminology used by us) (RF patent No. 2102315, IPC СО1В 31/04, publ. 01.20.1998) [2], including sequentially installed and connected means for supplying oxidized graphite, a mixer of oxidized graphite with gas -carrier, a heating chamber with heating elements, an intermediate rarefaction chamber and a TRG accumulator.
Выше приведенное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому устройству, поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is closest in technical essence to the claimed device, therefore, is selected as a prototype.
Недостатками устройства [2] являются горизонтальное размещение нагревательных элементов (труб), что требует использования смесителя окисленного графита с газом-носителем, а также промежуточной камеры разрежения. В описании к патенту [2] указано число нагревательных элементов от 1 до 5-7. В предположении, что источником электропитания устройства является трехфазная система, желательно, чтобы число нагревателей было равным или кратным числу 3. В противном случае неизбежен сдвиг фаз источника питания с утечкой паразитного тока через нулевой проводник, что неприемлемо при использовании относительно маломощного (тем более при мобильном исполнении устройства) генератора энергии. Также в описании предложена транспортерная схема подачи порошка окисленного графита к блоку расщепления, что в условиях наличия сильных газовых потоков внутри устройства может приводить к сдуванию порошка с ленты транспортера, попаданию его на токоведущие части и снижению технической безопасности. Использование промежуточной камеры разрежения связано с горизонтальной компоновкой нагревательных элементов, поскольку без искусственно созданного разрежения ТРГ не будет поступать в накопитель.The disadvantages of the device [2] are the horizontal placement of the heating elements (pipes), which requires the use of an oxidized graphite mixer with a carrier gas, as well as an intermediate rarefaction chamber. In the patent specification [2], the number of heating elements is from 1 to 5-7. Under the assumption that the device’s power source is a three-phase system, it is desirable that the number of heaters be equal to or a multiple of 3. Otherwise, a phase shift of the power source with leakage of stray current through the neutral conductor is unavoidable, which is unacceptable when using relatively low-power (especially mobile performance of the device) power generator. The description also proposes a conveyor scheme for supplying oxidized graphite powder to a splitting unit, which, in the presence of strong gas flows inside the device, can lead to blowing of powder from the conveyor belt, its contact with live parts and lowering technical safety. The use of an intermediate rarefaction chamber is associated with the horizontal layout of the heating elements, since without the artificially created vacuum the TEG will not enter the storage ring.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в упрощении конструкции известного устройства и снижении удельного расхода электроэнергии.The technical result, the achievement of which is directed by a utility model, is to simplify the design of the known device and reduce the specific energy consumption.
Для достижения указанного технического результата в известном устройстве для получения ТРГ, включающем последовательно установленные и соединенные средства для подачи окисленного графита, смеситель окисленного графита с газом-носителем, нагревательную камеру с нагревательными элементами, промежуточную камеру разрежения и накопитель пенографита (ТРГ), блок подачи исходного графита выполнен в виде трех параллельных шнековых питателей в горизонтальной плоскости с общим приводом вращения, а блок расщепления выполнен на основе трех вертикально размещенных труб-реакторов из силицированной углеткани, причем каждая из них подключена к источнику трехфазного напряжения по схеме 0-фаза.To achieve the specified technical result in a known device for producing TWG, including sequentially installed and connected means for supplying oxidized graphite, a mixer of oxidized graphite with a carrier gas, a heating chamber with heating elements, an intermediate rarefaction chamber and a penografite accumulator (TEG), the feed unit graphite is made in the form of three parallel screw feeders in a horizontal plane with a common rotation drive, and the splitting unit is made on the basis of three vertices silicon-plated carbon-fiber pipe reactor reactors, each of which is connected to a three-phase voltage source according to the 0-phase scheme.
Упрощение конструкции известного устройства состоит в том, что из его состава исключены смеситель окисленного графита с газом-носителем и промежуточная камера между блоком расщепления и накопителем (приемным бункером). Порошок окисленного графита поступает из шнековых питателей в трубчатые нагреватели в восходящем потоке воздуха и использование смесителя не требуется. После расщепления чешуйки ТРГ поступают в приемный бункер по трем трубопроводам без использования отдельной камеры разрежения. Снижение удельного расхода электроэнергии по сравнению с известным устройством составляет 17-20% и обеспечивается тем, что средняя по длине нагревателя температура ниже, чем в нагревателе известного устройства. Высокое качество ТРГ обеспечивается значительным градиентом температуры и, соответственно, темпом нагрева. Обеспечивается также некоторое повышение технической безопасности по сравнению с устройством [2], что обусловлено использованием закрытых от внешней среды шнековых питателей порошка окисленного графита в отличие от транспортерной ленты, применяемой в прототипе. Опыт эксплуатации оборудования для термического расщепления графита показывает, что попадание частиц токопроводящего порошка на токоведущие элементы установки может приводить к коротким замыканиям и создавать опасность для обслуживающего персонала.The simplification of the design of the known device consists in the fact that an oxidized graphite mixer with a carrier gas and an intermediate chamber between the splitting unit and the storage device (receiving hopper) are excluded from its structure. Oxidized graphite powder is supplied from screw feeders to tubular heaters in an upward flow of air and the use of a mixer is not required. After splitting the flakes, the TEGs enter the receiving hopper through three pipelines without using a separate rarefaction chamber. The reduction in specific energy consumption compared to the known device is 17-20% and is ensured by the fact that the average temperature along the length of the heater is lower than in the heater of the known device. High quality TRG is provided by a significant temperature gradient and, accordingly, the heating rate. It also provides a slight increase in technical safety compared to the device [2], which is caused by the use of screw feeders of oxidized graphite powder closed from the external environment, in contrast to the conveyor belt used in the prototype. The operational experience of the equipment for thermal splitting of graphite shows that the ingress of particles of conductive powder on the current-carrying elements of the installation can lead to short circuits and create a danger to maintenance personnel.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше и наиболее близкого к нему являются исполнение блока подачи исходного порошка окисленного графита в виде трех параллельных шнековых питателей в горизонтальной плоскости с общим приводом вращения, блока расщепления в виде трех вертикальных труб-реакторов, изготовленных из композиционного материала на основе силицированной углеткани и подключенных к источнику трехфазного электропитания по схеме 0-фаза.Distinctive features of the proposed device from the above and closest to it are the execution of the feed unit for the supply of oxidized graphite powder in the form of three parallel screw feeders in a horizontal plane with a common rotation drive, a splitting unit in the form of three vertical tube reactors made of composite material based on siliconized carbon fabric and connected to a three-phase power supply according to the 0-phase scheme.
Благодаря наличию этих признаков существенно упрощается конструкция устройства. Блок шнековых питателей в отличие от используемого в устройстве-прототипе транспортерного питателя исполняется закрытым от внешней среды, что исключает возможное попадание порошка графита на токоведущие части элементов устройства. Выполнение блока расщепления в виде трех вертикально установленных труб-реакторов позволяет обеспечить восходящие потоки воздуха (газа-носителя) снизу вверх по каждой из труб, что не требует использования смесителя окисленного графита с газом-носителем и промежуточной камеры разрежения. Чешуйки ТРГ поднимаются вверх за счет парусного эффекта и поступают при охлаждении в приемный бункер. Нагреватели на основе силицированной углеткани обеспечивают эффективное расщепление окисленного графита при температуре 1150°С в их средней части в отличие от традиционно используемых нагревателей из хромита лантана: 1350-1500°С. Это связано с полупроводниковым типом проводимости материала, обеспечивающим значительный знакопеременный градиент температуры (положительный от нижнего торца до геометрического центра и отрицательный от центра до верхнего торца трубы-реактора) по ее высоте. Градиент температуры усиливается также за счет применения водоохлаждаемых медных токоподводов, закрепленных на торцевых участках каждой из труб-реакторов. Медь выбрана в качестве материала токоподоводов как из-за высокой теплопроводности, так и в связи с тем, что не образует карбидов при контакте с нагретыми углеродосодержащими материалами.Due to the presence of these features, the design of the device is greatly simplified. The screw feeder block, in contrast to the conveyor feeder used in the prototype device, is closed from the external environment, which eliminates the possible ingress of graphite powder on the live parts of the device elements. The implementation of the splitting unit in the form of three vertically mounted pipe reactors allows for upward flows of air (carrier gas) from bottom to top along each of the pipes, which does not require the use of an oxidized graphite mixer with a carrier gas and an intermediate rarefaction chamber. TRG flakes rise up due to the sailing effect and enter the receiving hopper when cooled. Silicon carbon fabric based heaters provide effective cleavage of oxidized graphite at a temperature of 1150 ° C in their middle part, in contrast to the traditionally used lanthanum chromite heaters: 1350-1500 ° C. This is due to the semiconductor type of conductivity of the material, which provides a significant alternating temperature gradient (positive from the lower end to the geometric center and negative from the center to the upper end of the reactor pipe) along its height. The temperature gradient is also enhanced by the use of water-cooled copper current leads fixed to the end sections of each of the reactor tubes. Copper was chosen as the material of the current leads, both due to the high thermal conductivity and due to the fact that it does not form carbides upon contact with heated carbon-containing materials.
Термическое расщепление графита является чисто физическим процессом, для успешной реализации которого темп нагрева важнее средней температуры. По проведенным расчетно-экспериментальным оценкам темп нагрева при реально используемых расходах газа-носителя достигает в нагревателях предлагаемого устройства 2500°С/с. Снижение удельного расхода электроэнергии достигается как за счет снижения средней по длине температуры каждой из труб-реакторов, так и за счет использования схемы их взаимного соединения. Три идентичные трубы-реактора, включенные по схеме 0-фаза, создают условия согласования с трехфазным генератором (минимальный сдвиг по фазе, что особенно важно в случае использования маломощных автономных дизель-генераторов при необходимости изготовления устройства в мобильном исполнении). Использованная схема не исключает возможности плавного регулирования температуры каждой из трех труб-реакторов по отдельности, что обеспечивается тиристорными регуляторами напряжения, установленными на фазных шинах понижающих трансформаторов блока питания.Thermal decomposition of graphite is a purely physical process, for the successful implementation of which the heating rate is more important than the average temperature. According to the calculation and experimental estimates, the heating rate for actually used carrier gas consumption reaches 2500 ° C / s in the heaters of the proposed device. Reducing the specific energy consumption is achieved both by reducing the average temperature along the length of each of the pipe reactors, and by using the scheme of their mutual connection. Three identical reactor tubes connected according to the 0-phase scheme create conditions for coordination with a three-phase generator (minimum phase shift, which is especially important when using low-power autonomous diesel generators if it is necessary to manufacture the device in a mobile version). The scheme used does not exclude the possibility of smoothly regulating the temperature of each of the three pipe reactors separately, which is provided by thyristor voltage regulators installed on the phase buses of step-down transformers of the power supply.
Предлагаемое устройство иллюстрируется принципиальной схемой Фиг. 1.The proposed device is illustrated by the circuit diagram of FIG. one.
Пульт управления 1 включает органы управления и приборы контроля режима работы устройства. Пульт оборудован тремя термопарами, подающими сигнал на регуляторы температуры. Блок расщепления 2 содержит три трубы-реактора 3, вертикально установленные в блоке из огнеупорного кирпича, окруженного водоохлаждаемым металлическим кожухом (на схеме не показан). Для подачи электрического напряжения питания к торцевым участкам труб-реакторов 3 используются медные водоохлаждаемые токоподводы 4. Поступающий в восходящем потоке воздуха в полости нагревателей 3 ТРГ по трем трубопроводам 5 оседает в приемном бункере 6. Для обеспечения водяного охлаждения труб-реакторов устройства применена балластная емкость 7 с водой (тосолом для эксплуатации устройства в мобильном исполнении в зимних условиях), из которой через клапан 8 посредством насоса 9 осуществляется циркуляция охлаждающей жидкости. Силовой блок трехфазного питания 10 содержит три понижающих печных трансформатора и три группы тиристоров с предохранителями и RC-фильтрами. В нижней части блока расщепления 2 размещен центробежный вентилятор 11 для подачи воздуха. Непрерывная подача исходного окисленного графита осуществляется блоком 12 из трех параллельных шнековых питателей, приводимых во вращение через редуктор 13 электродвигателем 14. Порошок окисленного графита периодически добавляется оператором в питающий бункер 15. Для плавного регулирования расхода воздуха используются три шаровых вентиля 16.The
Экспериментально измеренное распределение температуры стенки отдельного нагревателя без подачи газа-носителя и с максимальным его расходом приведено на Фиг. 2. Нагреватель обеспечивает высокие значения градиента температуры, что означает также высокий темп нагрева окисленного графита при относительно низкой средней температуре и, следовательно, потребляемой мощности.The experimentally measured wall temperature distribution of an individual heater without supplying a carrier gas and with its maximum flow rate is shown in FIG. 2. The heater provides high values of the temperature gradient, which also means a high rate of heating of oxidized graphite at a relatively low average temperature and, therefore, power consumption.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
После включения насоса 9 и обеспечения циркуляцией устройства охлаждающей водой на трубах-реакторах 3 подают электрическое напряжение вплоть до получения сигнала каждой из термопар, подтверждающего достижение температуры 1150°С. Затем открывают шаровые краны 16 и включают центробежный вентилятор 11. В питающий бункер 15 насыпают приблизительно 2 кг порошка окисленного графита и включают привод вращения блока шнековых питателей 12. По мере заполнения ТРГ приемного бункера 6 (контролируется через прозрачные окна с подсветкой) проводят периодическую добавку порошка окисленного графита в бункер 15. После полного заполнения бункера 6 проводят разгрузку его содержимого в упаковочную тару без выключения устройства и продолжают технологический процесс. Выключение устройства по завершении процесса проводят в обратном порядке. В связи с неизбежным выделением паров кислотных остатков из окисленного графита устройство необходимо оснастить автономной системой вытяжной вентиляции, включающей скруббер для их нейтрализации.After the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103176/05U RU166734U1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103176/05U RU166734U1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU166734U1 true RU166734U1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57793257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016103176/05U RU166734U1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU166734U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112194488A (en) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 | Isostatic pressing graphite preparation process for processing craft products |
RU2771413C1 (en) * | 2021-08-04 | 2022-05-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Силур" | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation |
-
2016
- 2016-02-01 RU RU2016103176/05U patent/RU166734U1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112194488A (en) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 | Isostatic pressing graphite preparation process for processing craft products |
RU2771413C1 (en) * | 2021-08-04 | 2022-05-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Силур" | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102965518B (en) | High-purity metal refining method for limiting molten zone by utilizing electromagnetic shielding | |
RU166734U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE | |
CN201942732U (en) | Germanium zone refining equipment | |
CN104561927A (en) | Hot wall metal-organic chemical vapor deposition device | |
CN106705649A (en) | Industrial vacuum smelting furnace | |
CN102358952A (en) | Fuel-gas-heating directional solidification furnace | |
CN103805786A (en) | High-efficiency electromagnetic induction heating based mixed nickel-copper-zinc metal recovery furnace | |
CN103484898A (en) | Vacuum high-temperature continuous electrolytic furnace system and electrolytic method | |
CN103060850B (en) | The method of metal titanium is prepared in a kind of continuous fused salt electrolysis | |
CN203855414U (en) | Tubular graphitization furnace | |
CN104556024B (en) | Vertical broken artificial graphite treatment facility and technique | |
CN110280568A (en) | A kind of danger solid waste method of plasma processing and device | |
CN207113586U (en) | Heating seethes rabble furnace with stirring interlock type electromagnetism | |
CN202410646U (en) | Temperature control system for electric heating reaction kettle | |
RU132805U1 (en) | UNIT FOR AUTOMATIC CONTROL OF TEMPERATURE OF THE ELECTROLYZER | |
CN101382382A (en) | Large-sized barrel induction heating-furnace | |
CN206692327U (en) | A kind of power transmission system for graphitizing furnace | |
CN207418903U (en) | One kind is for high purity cadmium purification induction type horizontal zone smelting furnace | |
CN102878796B (en) | Well type high-temperature resistance furnace for heat treatment of PAN (polyacrylonitrile) based carbon felt | |
CN202265626U (en) | Combustion gas heating directional solidification furnace | |
CN214371676U (en) | Automatic kiln equipment for producing kaolin | |
CN107512719B (en) | Polycrystalline silicon reduction exhaust residual-heat utilization method and system | |
CN104445180B (en) | A kind of continuous production high temperature electric forge furnace | |
Gadpayle et al. | Electric melting furnace-a review | |
CN102205219B (en) | Chemical electromagnetic induction equipment |