Производство технического углерода
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
Производство технического углерода
Содержание
Введение
. Виды сажи
. Способы производства сажи
. Процессы образования сажи
. Продукты процессов сажеобразования
. Сырье для производства сажи
. Приемка, хранение сырья на сажевых заводах
. Очистка газообразного сырья
. Получение форсунчатой и ламповой сажи
. Получение антраценовой активной сажи
Заключение
Список литературы
Введение
Углерод технический (сажа) - высокодисперсный продукт неполного сгорания или частичного разложения углеводородов, содержащихся в природном и промышленном газах, а так же в нефтяных и каменноугольных маслах. Состоит главным образом из углерода (не менее 90%); содержит 0,3 - 0,8 Н; до 10% хемосорбированного О; 0,05 - 0,5% минеральных примесей. Средний диаметр частиц (преимущественно сферической формы) 10 - 40 нм; плотность: 0,8 - 1,95 г/см.
По степени кристалличности сажа занимает промежуточное положение между кристаллическим графитом и аморфным углеродом. Ее часто называют турбостратической (неупорядоченно слоевой) формой углерода. Частицы сажи связаны между собой в первичные агрегаты (состоят из параллельно-слоевых пакетов, кристаллитов, образованных обломками графитовых плоскостей, беспорядочно расположенных) вокруг общей для всех слоев нормали.
По способу производства сажи делят на три группы: канальные, печные и термические. Каждая группа включает несколько типов (марок) сажей.
канальные (диффузионные) сажи получают при неполном сгорании природного газа или его смеси с маслом (напр. антраценовым) в так называемых горелочных камерах, снабженных щелевыми горелками. Внутри камер расположены охладительные поверхности (каналы), на которых сажа осаждается из диффузионного пламени.
печные сажи получают при неполном сгорании масла, природного газа или их смеси в факеле, создаваемым специальным устройством в реакторах (печах). Сажа в виде аэрозоля выносится из реактора продуктами горения и охлаждается водой.
термические сажи получают в специальных генераторах при термическом разложении природного газа или ацетилена без доступа воздуха.
Основными задачами на сажевых заводах являются: прием и хранение сырья, очистка газообразного сырья, получение сажи, улавливание сажи и обработка сажи.
1. Виды сажи
В настоящее время известно значительное число различных видов сажи. Основными видами являются:
а) газовая канальная, газовая печная, термическая - из газообразного сырья;
б) форсунчатая и ламповая - из жидкого сырья;
в) антраценовая активная - из смеси паров углеводородов каменноугольного происхождения с коксовым газом.
Кроме этих важнейших видов, вырабатывают в небольших количествах ацетиленовую сажу и специальные виды сажи для высококачественных лаков и красок.
Каждый вид сажи характеризуется определенными физическими и химическими свойствами. Важнейшими физико-химическими свойствами сажи являются степень дисперсности, характер вторичных структур (сажевых цепочек) и свойства поверхности сажевых частиц.
Степень дисперсности сажи обычно характеризуют средним арифметическим значением диаметра сажевых частиц. Сада каждого вида состоит из частиц различных размеров. Так, газовая канальная и активная антраценовая сажа содержат частицы диаметром от 100 до 900 , печная - от 100 до 1400 , форсунчатая - от 250 до 3000 . Еще менее однородной является ламповая сажа с частицами диаметром 250 - 4500 и термическая сажа, диаметр частиц которой колеблется в пределах 500 - 5500 .
Удельная поверхность сажи непосре5дственно связана со степенью дисперсности. Чем меньше размер частиц сажи, тем больше ее удельная поверхность.
Степень дисперсности влияет на многие свойства сажи и, в первую очередь, на ее усиливающее действие на каучук, так как величина адсорбционных сил, связывающих сажу с каучуком, зависит от величины удельной поверхности сажи. Усиливающее действие послужило основанием для классификации сажи по типам. Согласно этой классификации газовая канальная и активная антраценовая сажи относятся к типу активно усиливающих саж; печная и форсунчатая - к типу полуусиливающих; ламповая и термическая - малоусиливающие сажи.
Частицы большинства известных видов сажи уже в процессе образования соединяются в цепочки или образуют более сложные (разветвленные) вторичные структуры. Природа связи между сажевыми частицами не установлена. Связь между частицами настолько прочна, что сажевые цепочки не разрушаются при уплотнении сажи на сажевых заводах и при большинстве операций в процессе производства резины и красок. Наиболее сложные структуры образуют частицы ацетиленовой, активной антраценовой и форсунчатой саж. Ламповая, печная и газовая канальная сажи имеют менее сложную вторичную структуру. Термическая сажа цепочек не образует и только незначительное количество частиц этой сажи связано между собой попарно. Чем сложнее вторичная структура, тем меньше объемный вес сажи и тем труднее она поддается уплотнению. Сажа с более развитой вторичной структурой имеет более высокую электропроводность, чем сажа, не образующая вторичных структур (увеличение содержания летучих веществ вызывает снижение электропроводности). Способность сажи адсорбировать масла повышается с увеличением сложности вторичных структ?/p>