Способ получения термически расщепленного графита

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 303 А 1)5 С 01 В 31/О 4"л;гь . ОП НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ ТО МУ С(71) Новомосковский фипногО научно-исследоватеного института азотной ипродуктов органического ап государств ьского и прае омышленностинтеза Бочкис, на, В. Н. Гепьм т(72) Г, И, Тительман, Д. МЕ, П, Лыжова, Е. А. Ореши Ю, Н. Новиков(56) Патент США Р 326061966. кл. С 06 В 1/евай пениядэотимывке ОСУДАР СТ В Е ННОЕ ПАТЕ НТ НО ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к получению термически расщепленного графита (ТРГ), который может использоваться для создания углерод-углеродных композитов, а также в качестве носителя широкого круга катализаторов.Целью изобретения является сокращение стадий процесса, снижение расхода азотной кислоты и исключение кислых промы вн ых вод.Это достигается предлагаемым способом, включающим обработку порошкообразного графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя в течение 5 - 45 минут с последующим терм ич ес к им расще пл ением. Смесь паров азотной кислоты и гаэаносителя получают путем пропускания газа-носителя (воздух, азот) через концентрирОванную азотную кислоту,По способу-прототипу термически расщепленный графит получают из кислого графита, представляющего собой пасту в избытке азотной кислоты нитрата графита -ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКИЕПЛЕННОГО ГРАФИТАущность изобретения: исходныйшок графита обрабатывают в тече - 45 мин смесью паров концентрирой азотной кислоты с газом-носителем,енной при пропускании газа-носителя99 %-ную азотную кислоту, Образую- .продукт подвергают термическомуплению при 1000 С, Получают термирасширенный графит с насыпкойостью 5,1 - 18,5 г/л и степенью расши 44 - 159. 1 табл,(54) С РАСЩ (57) С поро ние 5 ванно получ через щийся расще чески плотн рения соединения внедрения азотнои кислоты в графит. При синтезе нитрата графита ввиду того, что азотная кислота одновременно является окислителем и агентом внедрения, происходит:окисление плоскостей кристаллита графита до микрокарбкатионов и образование сО соли нитрата графита (по данным рентгено- Ср фазового анализа) за счет внедрения в межплоскостные пространства противоионов ИОз; вокисление боковых граней плоскостей с 6 д образованием кислород- и азотсодержащих функциональных групп(поданным ИК-спектроскопии о наличии в отходящих газах кро- д ме ИО 2 еще и СО 2, НСООН, Н 20);накопление жидкой избыточной азотной .кислоты в пространствах между кристаллитами и частицами графита. В избытке азотной кислоты после отделасты кислого графита содержится стая кислота. При многократной прокислого графита водой происходитразрушение соли (нитрата графита) из-за еегидролиза с удалением основной части азотной кислоты из межплоскостного пространства в пространства между кристаллитами ичастицами и образование кислых промывных вод с переменным составом азотнойкислотой и азотистой кислот.При ударном нагреве высушенного продукта образуется термически расщепленныйграфит за счет выхода потока газов-продуктов "Овзаимодействия графита, воды и кислот, - изпространства между плоскостями, кристаллитами и частицами графита, а также деструкции функциональных групп.По предлагаемому способу при обработке графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя сразу образуетсяпорошкообразный сыпучий продукт, в котором отсутствуют соединения внедренияазотной кислоты в графит по данным рентгенофазового анализа нитрат графита не об разуется). Следовательно, здесь имеет местоокисление боковь 1 х граней плоскостей с образованием функциональных групп (в отходящих газах обнаружены ИО 2, М 20 и С 02), 25накопление азотной кислоты в основном впространствах между кристэллитами и в незначительных количествах между частицами графита, т, к, при продувке продуктареакции газом-носителем прирост массы в ЗОнем снижается всего на 0,5 - 3,Поэтому, предлагаемый способ получения термически расщепленного графита нетребует стадий отделения кислого графитаот избытка азотной кислоты, его отмывки от 35азотной кислоты и сушки,Кроме того, по прототипу стадии отмывки и сушки необходимо проводить сразу после отделения азотной кислоты, т, к, нитратграфита разрушается при хранении за счет 40испарения азотной кислоты, По предлагаемому способу полученный сыпучий продукт после хранения в течение 60 суток неменяет свои свойства и способность к расширению, оцениваемую по потере массы 45при термическом расщеплении и свойствамобразующегося термически расщепленного графита (насыпная плотность, степеньрасширения как отношение насыпнойплотности графита к насыпной плотности 50термически расщепленного графитар" /РР ).Способ осуществляют следующим образом.8 реактор загружают 5 т природногографита на распределительную решетку, 55под которую в течение 5 - 45 минут подаютсмесь паров азотной кислоты и газа-носителя (азот, воздух), полученную при пропускании газа-носителя через 99 ф-нуюазотную кислоту. Скорость подачи газа-носителя подбирают так, чтобы не было капельного уноса или капельной конденсации до распределительной решетки, но наблюдалось появление бурого окрашивания газа после взаимодействия парогазовой смеси с графитом.Образующийся сыпучий продукт подвергают термическому расщеплению при 1000:П р и м е р 1, В реактор загружают 5 г природного графита на распределительную решетку, под которую в течение 30 минут подают смесь паров азотной кислоты и воздуха, полученную при пропускании воздуха через 99 -ную азотную кислоту. Образующийся сыпучий продукт подвергают термическому расщеплению при 1000, Полученные результаты приведены в таблице,П р и м е р 2, Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 5 минут, Полученные результаты приведены в таблице.П р и м е р 3. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 45 минут, Полученные результаты приведены в таблице.П р и м.е р 4, Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 15 минут. Полученные результаты приведены в таблице,П р и м е р 5. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что подают смесь паров азотной кислоты и азота, полученную при пропускании азота через 99-ную азотную кислоту. Полученные результаты приведены в таблице,Как следует иэ примеров, при продолжительности обработки графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя 5 - 45 минут, предлагаемый способ позволяет получать термически расщепленный графит. При обработке графита менее 5 минут способ плохо воспроизводится,Предпочтительно проводить обработку графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя в течение 15 - 30 минут, т, к. пример 4 показывает, что при продолжительности обработки графита 15 минут возможно за счет небольшого ухудшения свойств термически расщепленного графита сократить расход азотной кислоты, При продолжительности обработки 5 мин, ухудшаются свойства продукта (возрастает насыпная. плотность и снижается степень расширения), а при продолжительности обработки 45 минут и более свойства продукта+ т + иКИСЛОГО рмическое расщепление ударным нагревом при 1000;рирост массы в кислом графите после его отделения ототеря массы при термическом расщеплении продуктомрафита от азотной кислоты и его сушки,бытка азотнои кисллученным после от Составитель Г. ТительмРедактор Л. Пигина Техред М,Моргентал Корректор С. Лисин Подписноеи открытиямб 4/5 749 . ТиражНИИПИ Государственного комитета по изобретени113035, Москва, Ж, Раушская, ул,Гагарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж практически не улучшаются, но возрастаетрасход азотной кислоты,Пример 5 показывает, что природа газа-носителя (воздух или азот) не влияет напроцесс и свойства получаемого продукта.Таким образом, предлагаемый способпозволяет получать термически расщепленный графит по технологии, в которой, в отличие от прототипа, сокращаются стадииотделения кислого графита от избытка азотной кислоты, промывка его водой и сушка.вследствие чего вообще не образуются промывные сточные воды, содержащие азотную и азотистую кислоты. Как следует иэпримеров для получения продукта со свойствами, бли.кими к свойствам продукта,полученного. по способу-прототипу, расходконцентрированной азотной кислотМ на об работку 5 г графита сокращается с 19 г до4,8 - 6,6 г, Причем, судя по значениям прироста массы в продуктах, собственно на обработку графита расходуется лишь около 20 ; от этого количества. Поэтому, возвращение отходящих газов после взаимодействия . с графитом на стадию получения смеси газ носитель-пары азотной кислоты, позволитеще больше сократить расход азотной кислоты. Формула изобретения 10 Способ получения термически расщепленного графита, включающий обработку порошкообразного графита азотной кислотой с последующей термообработкой для расширения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 15 с целью сокращения стадий процесса, снижение расхода азотной кислоты и исключения .кислых промывочных вод, обработку порошкообразного графита осуществляют в течение 5 - 45.мин смесью паров, получен ной путем пропускания газа-носителя черезконцентрированную азотную кислоту.