Установка для получения фуллерена
Предложение относится к физико-технологическим процессам получения фуллеренсодержащих материалов (ФСМ) путем термической и комбинированной переработки углеродсодержащих материалов (УСМ). Установка содержит реакционную камеру 1 с контуром 2 ее охлаждения, энергоподающие и энергетические узлы 3, оснащенную узлом 4 первичной активной обработки УСМ, рабочее пространство которого соединено с полостью камеры 5 вторичной обработки материала; каждая камера оснащена магистралями подачи УСМ; камеры соединены между собой последовательно, имеют свои контуры охлаждения. Узел 4 выполнен в виде генератора высокотемпературной газовой среды, рабочая камера этого генератора соединена: с источником энергии 7, источником 8 подачи жидкой среды и - газовой среды 9. Камера 5 выполнена в виде коаксиально расположенных цилиндров 10, 11, 12, ограниченных с двух сторон конусами 13 и 14; один из конусов соединен с реакционной камерой, другой - с магистралью отвода продуктов переработки материала. Полости цилиндров оснащены дополнительными энергетическими узлами 15 и 16, активно участвующими в процессе получения ФСМ. Илл. - 5; форм. - 3 п.
Предложение относится к физико-технологическим процессам получения фуллеренсодержащих материалов (ФСМ) путем термической и комбинированной переработки углеродсодержащих материалов (УСМ).
В настоящее время известны несколько принципиальных направлений совершенствования технических средств для получения фуллеренсодержащих материалов, из которых наиболее представительными являются установки, содержащие реакционную камеру для тепловой обработки исходного материала, канал подачи компонентов и канал отвода материала для последующей его обработки в среде жидкого реагента для выделения получаемого фуллеренсодержащего материала [US 5227038, 13.07.1993; RU 2205790, 10.04.2001; JP 10045407, 17.02.1998; W 603/038163, 30.10.2001].
Существенными и очевидными недостатками таких технических решений является однотипность камер возгонки исходных компонентов и использование для процесса возгонки одного материала и однотипной энергии за счет камер разрядного типа с тупиковой зоной накопления материала, что, как показала практика, ведет к низкой производительности и незначительной эффективности всего процесса.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка, содержащая рабочую реакционную камеру, контур охлаждения, узлы подвода электроэнергии, контейнеры с исходными компонентами, магистрали ввода компонентов и удаления получаемого материала [RU 2187456, С01В 31/00, 2002].
Обладая некоторым преимуществом перед аналогами, за счет модульной схемы подачи исходных компонентов и более эффективного использования энергии возгонки, эта установка имеет существенные недостатки: используется однотипная рабочая камера для обработки однородного компонента, при отсутствии в ее конструкции узлов и агрегатов для активации процессов обработки и повышения эффективности по удельному выходу готового продукта, что приводит к низкой эффективности технологии получения фуллеренсодержащих материалов.
Технической задачей и положительным результатом данного предложения является создание установки, позволяющей повысить удельный выход материала при снижении удельных энергозатрат и времени на процесс возгонки, обработки и фракционирования материалов с одновременным повышением современной технологической культуры этого процесса.
Указанная задача и эффективность достигается конструкцией разработанной установки для получения фуллерена, содержащей реакционную камеру, контур охлаждения, магистрали подачи исходного материала и отвода продуктов переработки, энергоподающие узлы, при этом в ней реакционная камера снабжена узлом активной обработки исходного материала, соединенным своим рабочим пространством с камерой вторичной его обработки, при этом каждая отмеченная камера имеет энергоподающий узел и контур подачи хладагента, оснащена магистралями подачи углеродсодержащего материала, причем камеры соединены последовательно одна с другой.
Установка характеризуется тем, что узел активной обработки материала выполнен в виде генератора высокотемпературной газовой среды, рабочая камера которого соединена: с источником энергии, источниками подачи жидкой и газовой сред.
Установка характеризуется также тем, что камера вторичной обработки материала выполнена в виде коаксиально расположенных цилиндров, ограниченных с двух сторон полыми конусами, один из которых соединен с реакционной камерой, другой - с магистралью отвода продуктов переработки материала.
На фиг.1 показан общий вид установки;
на фиг.2 - деталь установки на фиг.1.
Установка содержит реакционную камеру 1 с контуром 2 ее охлаждения, энергоподающие и энергетические узлы 3, оснащенную узлом 4 первичной активной обработки УСМ, рабочее пространство которого соединено с полостью камеры 5 вторичной обработки материала; каждая камера оснащена магистралями подачи УСМ; камеры соединены между собой последовательно, имеют свои контуры охлаждения 6. Узел 4 выполнен в виде генератора высокотемпературной газовой среды, рабочая камера этого генератора соединена: с источником энергии 7, источником 8 подачи жидкой среды и - газовой среды 9. Камера 5 выполнена в виде коаксиально расположенных цилиндров 10, 11, 12, ограниченных с двух сторон конусами 13 и 14; один из конусов соединен с реакционной камерой, другой - с магистралью отвода продуктов переработки материала. Полости цилиндров оснащены дополнительными энергетическими узлами 15 и 16, активно участвующими в процессе получения ФСМ.
Работа установки осуществляется следующим образом. В контур охлаждения 2 подают хладагент (вода; СO2), в полость 4 камеры 1 подают исходный УСМ и с помощью энергетических узлов 3 ведут тепловую переработку этого материала, который далее подают в камеру 5 вторичной и более целенаправленной (по выходу, по фракциям и качеству) обработки за счет дополнительного воздействия на обрабатываемый материал энергией узлов 15 и 16 в высокотемпературном и акустическом спектрах обработки.
Высокая производительность и эффективность процесса получения ФСМ в данной установке достигается также за счет подачи одновременно нескольких исходных компонентов в их различных фазовых состояниях (газообразное, жидкое, аэрозольное), - это позволяет использовать данное техническое решение для получения фуллеренов практически из любых углеродсодержащих материалов.
Установка для получения фуллерена, содержащая реакционную камеру, контур охлаждения, источник электроэнергии, магистрали подачи исходного материала и отвода продуктов переработки, отличающаяся тем, что реакционная камера оснащена узлом обработки исходного материала, выполненным в виде высокотемпературного генератора, сообщенного с источником электроэнергии, источником жидкой, газовой и аэрозольной сред, рабочее пространство этого генератора соединено с камерой вторичной обработки материала, выполненной в виде коаксиально расположенных цилиндров, ограниченных с двух сторон полыми конусами, один из которых соединен с реакционной камерой, другой - с магистралью отвода продуктов переработки.
