Инновационные технологии 21 века в области химии, химической технологии, новых материалов

1. Инновационные технологии 21 века в области химии, химической технологии, новых материалов Получение углерод-минеральных сорбентов на основе белой сажи и нефтяного пека

2. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФилиал федерального государственного бюджетного образовательногоучреждения высшего профессионального образования«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате) Автор проекта: студент гр. ТП-09-21 В.Ф. Нигматуллин Руководитель: канд. техн. наук П.В. Кугатов

3. Актуальность проекта • Целесообразно выделить следующие основные области использования пористых углеродных материалов: • адсорбция паров и газов из их смесей с воздухом и разделение и очистка газов; • адсорбция из растворов (в пищевой и химической технологии, для очистки сточных вод); • в области катализа ( в качестве катализаторов или носителей для катализаторов) • в области медицины, хроматографии. В основном пористые материалы обладают высокой стоимостью из-за высоких эксплуатационных затрат на их производство. Также технологии получения данных материалов экологически опасны и энергоемки. Поэтому есть необходимость в создании дешевого углеродного материала с требуемыми значениями удельной поверхности, прочности, который мог бы использоваться в качестве сорбента или носителя для катализаторов.

4. Сырье В качестве сырья используются: • Белая сажа (в работе представлены марки белой сажи БС-50, БС-100, БС-120, У-333) представляет собой диоксид кремния, который получается осаждением из раствора силиката натрия (жидкого стекла) кислотой (соляной в РФ и серной за рубежом), с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой. Химическая формула - mSiО2·nН2О. Получение суспензии полупродукта - силиката кальция: Na2O·mSiO2 + CaCl2 + pH2O = CaO·mSiO2·nH2O + 2NaCl + (p-n)H2O. Получение суспензии белой сажи: CaO·mSiO2·nH2O + 2HCl = mSiO2·nH2O + CaCl2 + H2O. • Пек представляет собой битуминозный материал черного или бурого цвета с блестящим раковистым изломом. При нормальных условиях - обычно твердое вещество, а при нагревании выше температуры размягчения переходит в вязко-текучее состояние. Спекающая способность пека в большей степени оценивается его коксуемостью, коксовым остатком и содержанием α- и β-фракций, а связующая способность - преимущественно температурой размягчения, плотностью, вязкостью и содержанием α-фракций.

5. Исследование влияния содержания пека на характеристики образцов Снимки были сделаны на электронном микроскопе JEOL JSM-6610LV. В7 10/90 В5 50/50 В3 30/70

6. Прокалка белой сажи БС-100 и исследование свойств полученных образцов из прокаленной белой сажи

7. Исследование влияния температуры карбонизации на характеристики гранул Исследования проводились при температуре карбонизации 700-1000 °С. Содержание пека в смесях 30%.

8. Исследование влияния марок белой сажи на характеристики образцов Образцы сделаны с содержанием пека в смеси 30% и при температуре карбонизации 1000°С.

9. Получение образцов по двустадийной схеме На первой стадии количество добавляемого пека относительно невелико (1-10%), температура термообработки - 1000 °С. На второй стадии количество пека – 30%, температура карбонизации – 700 °С.

10. Измерение удельной поверхности. Метод БЭТ

11. Поверхность макропор и объем микропор рассчитан с помощью αS метода.

12. Исследование влияния количества пека, добавляемого на второй стадии, на характеристики образцов Наиболее оптимальными значениями удельной поверхности и прочности обладает образец В15 с содержанием пека на второй стадии 30%. Суммарный объем пор у образцов сопоставим. Данный образец можно использовать в качестве носителя для катализаторов.

13. Процесс выщелачивания Для увеличения удельной поверхности образцов был применен процесс выщелачивания 3М NaOH. После процесса выщелачивания у образцов вдвое увеличилась удельная поверхность и значительно увеличился объем пор, что позволяет данные образцы использовать в качестве сорбентов.

14. Рекомендуемые значения основных параметров приготовления гранул пористого материала

15. Продукция проекта Защита интеллектуальной собственности Подача заявки на получение патента предусмотрена в скором времени.

16. Технологическое оформление процесса I – нефтяной пек; II – сырьевая смесь (белая сажа (БС-100) с 5% содержанием пека и карбонизированная при 1000 °С); III – бензин; IV – химически очищенная вода; V – топливно-воздушная смесь; VI – готовый углеродный носитель; VII – дымовые газы; VIII – щелочь (NaOH 3M); IX – отработанная щелочь на утилизацию; X – готовый углеродный сорбент; Д-1 – молотковая дробилка; БМ-1, БМ-2 – барабанные мельницы; Г-1, Г-2 – грохоты; М-1, М-2 – мешалки; Е-1, Е-2, Е-3 – емкости; И-1 – испаритель; КХ-1 – конденсатор-холодильник; ТМ-1 – таблеточная машина; П-1 – барабанная печь; Х-1 – холодильник; КУ-1 – котел-утилизатор; Р-1 – реактор для процесса выщелачивания

17. Расчет капитальных затрат Расчет капитальных затрат включает затраты на оборудование, здания и сооружения. Основываясь на величине проектной мощности оборудования, определяем стоимость технологического оборудования. Затраты на силовое оборудование, КИП, на его доставку ,монтаж, а также затраты на строительство зданий и сооружений рассчитываем в виде процентной стоимости от стоимости технологического оборудования.

18. Расчет себестоимости

19. Расчет эффективности инвестиционного проекта

20. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! Контактная информация: Почтовый адрес: 453265 РБ г. Салават ул. Калинина 54-42 Контактный телефон: 89177600261