ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Производство устройство для получения углеродного материала.

Рекомендуемая область пременения

- радиоэлектронная промышленность;
- сорбционная техника;
- производство полимерных материалов.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта - разработка современных высокоэффективных технологий, поиск новых способов получения углеродных материалов волокнистой структуры.

По имеющимся сведениям, совокупность существенных признаков этой модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного устройства   критерию «новизна».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных установок для получения углеродного материала волокнистой структуры методом каталитического пиролиза углеродсодержащих газов, заключающихся в повышении производительности и качества получаемого продукта.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где изображены на фиг.1 - продольный разрез устройства; на фиг. 2 — сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 показан вариант выполнения корпуса с вогнутым днищем; на фиг. 4 показана кольцевая расточка и ее примыкание к крышке аппарата.

Устройство для получения углеродного материала состоит из корпуса 1, выполненного в виде цилиндрической обечайки 2 и днища 3. Верхняя часть корпуса 1, снабжена коническим раструбом 4, верхняя часть которого примыкает к крышке 5. В корпусе 1 установлена обечайка 6, повторяющая конфигурацию конического раструба 4 и цилиндрической обечайки 2, в которой выполнены вертикальные каналы 7, перекрываемые корпусом 1. В верхней части корпуса 1 расположена расточка 8, перекрываемая обечайкой 6. Нижняя часть каналов 7 открыта вблизи днища 3. Крышка 5 снабжена патрубками подачи исходного газа 9, сообщающимся с расточкой 8 и патрубком отвода газообразных продуктов пиролиза 10. Корпус 1 установлен на виброприводе 11. С внешней стороны корпуса 1 установлен нагреватель 12. Днище корпуса 1 может быть выполнено в виде вогнутого диска 13, как показано на фиг. 3.

Устройство для  получения углеродного материала

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время  известно устройство для получения углеродного материала, состоящее из корпуса, распределительной решетки, узла подачи газа, отводящего патрубка, нагревателя и вибратора (Патент РФ №2108287, С01В31/00, С01ВЗ/26, опубл. 10.04.1998 г). Конструкция этого устройства позволяет получить гранулированный углеродный материал и водород. Однако   такая   конструкция   характеризуется   недостаточной производительностью из-за отсутствия предварительного подогрева газа. В этом устройстве нагрев осуществляется преимущественно в ходе его контакта со слоем псевдоожиженного материала. Это не обеспечивает равномерный прогрев слоя материала. Вследствие этого получается материал с различными свойствами и неоднородной структурой, что является существенным недостатком.

Указанные недостатки обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.

Известно устройство для получения углеродного материала, состоящее
из корпуса, узла подачи газа, отводящего патрубка, нагревателя и вибратора
(Патент РФ № 2064889, СО №3/26, С01В31/02, опубл. 10.08.1996 г.). Узел
подачи газа выполнен в виде трубки, расположенной вертикально в центре
крышки корпуса, один конец которой погружен в слой катализатора.

Такая      конструкция      характеризуется      недостаточной производительностью из-за отсутствия распределительного узла. Это не
обеспечивает  равномерный  прогрев  слоя  материала  и  снижает
производительность устройства. Кроме того, из-за проскока значительного
количества газа вдоль центральной вертикальной трубки не обеспечивается
необходимое время его контакта с катализатором. Из-за этого получается
материал с различными свойствами и неоднородной структурой.

Технический   результат,   обеспечиваемый   полезной  моделью,
заключается в повышении эффективности процесса путем увеличения
производительности и однородности получаемого продукта.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Устройство  для  получения углеродного  материала работает следующим образом, в обечайку 2 корпуса 1 помещается слой катализатора, реактор с помощью крышки 5 герметизируется, включается нагреватель 12 и вибропривод 11. При достижении температуры внутри корпуса заданной величины, через патрубок подачи исходного газа 9 подается исходный углеродсодержащий газ, который, попадая в кольцевую расточку 8, равномерно распределяется и проходит в каналы 7. Проходя через каналы 7, исходный газ нагревается до температуры реакции и через открытые части каналов 7 в придонной части корпуса 1 попадает в слой материала по периметру реактора, тем самым обеспечивая равномерное распределение газа в слое. Обечайка 6 препятствует попаданию газа внутрь реакционной зоны до его подогревания. При действии вибрации на реактор с плоским днищем 3 образующиеся циркуляционные контуры, материал в которых поднимается по центру аппарата и опускается вдоль стенок, выполняют роль побудителя расхода газа, захватывают подающийся газ, увлекают его внутрь слоя и
препятствуют проскоку газа вдоль стенок корпуса. Попадая в конический раструб 4, уже прореагировавший газ теряет свою скорость, а частицы материала, подхваченные им, опускаются в виброожиженный слой. Прореагировавший газ отводится через патрубок 10. Выполнение днища 13 вогнутым обеспечивает горообразное перемещение зернистой загрузки и разрушение ядра сегрегации ее. Это обеспечивает  контакт газа со всеми частицами продукта и увеличивает производительность реактора.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Предложенное устройство позволяет получить высококачественный углеродистый материал, который является основным материалом сорбционных процессов. Так, например, адсорбция является универсальным методом, позволяющим практически полностью извлечь примеси из газовой или жидкой среды. В современной химической, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности адсорбционный метод широко используют для глубокой очистки  и осушки технологических потоков, улучшения качества сырья и продуктов.

Адсорбция сегодня занимает ведущее место среди способов защиты биосферы от вредных промышленных выбросов, например, очистка промышленных газов от сульфида водорода ликвидирует выброс образующегося в процессе химической переработки вредного вещества (диоксида серы) в атмосферу, и рассматривается как один из методов защиты окружающей среды.

По результатам испытаний сделано заключение, что, например, при применении активного угля, полученного предложенным способом, его поглотительная способность увеличивается с 4 г на 100  г пара до 8-10 г на 100 г пара при прочих равных условиях (плотность пара 25 г/куб.м, давление 0,1 МПа). При значительно меньших  габаритов адсорберов, обычно применяемых на заводах вискозного полотна, применение адсорбентов, полученных с помощью данного устройства, позволит повысить производительность по газу до 40 тыс. куб. м/час.

 При  десорбции углеводородов из слоя активного угля, полученного на данной установке, может быть снижена температура, необходимая для качественного проведения процесса десорбции на 50 градусов, что позволяет экономить потребляемую энергию.

При очистке защитных экзотермических атмосфер используются серийные установки ЭКВ-0-М2 производительность современной установки до 125 куб. м./час.

Полученный денным способом материал может быть использован также для регулирования газовых сред при хранении сельскохозяйственной продукции, осветлении пива и фруктовых соков, очистке сахарных сиропов. 

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Полученный углеродный материал обладает следующими показателями природосбережения:

1. промышленная очистка газов:

- от диоксида углерода активность повышается с 1 до 8 г/100г;

- о сульфида водорода – до 50 мг/ куб.м;

- получение водорода чистотой до 99,99%.

2. защита атмосферы от загрязнения:

- степень извлечения растворителя на рекуперационных установках составляет до 99%, а остаточное содержание растворителя в отходящем из адсорбера газе не превышает 0,5 г/куб.м.

3. защита гидросферы от загрязнения:

- показатель ХПК сточной воды снижается с 50 до 10 мг/л.

Новые потребительские свойства продукции

- простота конструкции;
- получение углеродного материала повышенной чистоты и однородности;
- повышение производительности.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Данное оборудование прошло этап экспериментального освоения. В настоящее время имеется полный комплект технической документации. Данному оборудованию не требуются усилия для сопровождения, кроме соблюдения правил эксплуатации.

Предлагаемые инвестиции

7,2 млн. руб.

Рынки сбыта

В связи с высокой степенью востребованности углеродных материалов в различных отраслях промышленности сложно ограничить рынок сбыта какими-либо категориями. Так, для местного региона углеродистый материал применяется в качестве адсорбента на очистных сооружениях, что позволяет предложить установку для получения адсорбента для очистных сооружений с пропускной способностью 50 тыс. куб. м/ сут, при этом годовой расход порошкообразного угля составляет 200 тонн. Кроме этого, углеродистые соединения, полученные данным способом серьезно повышают возможности очистки загрязненных воздушных и водных ресурсов предприятий химической промышленности, нахождение которых в густозаселенных районах наносит серьезный вред экологической обстановке в крупных населенных пунктах.

Возможность и эффективность импортозамещения

Установка ACHEMA-70 (Германия); Установка «NX - генератор» (Япония).

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

Дата поступления материала

27.10.2006