Углеродная сажа. Получение технического углерода. Воздействие на человека

Действие сажи на организм человека

Углеродная сажа. Получение технического углерода. Воздействие на человека

Просмотров с 08.10.2009:

Заглавие (русс.):

Влияние сажи на здоровье человека

Заглавие (англ.):

Health effects of black carbon

Авторы (под ред.) (русс.):

Janssen N.A.H., Gerlofs-Nijland M.E., Lanki T., Salonen R.O., Cassee F., Hoek G., Fischer P., Brunekreef B., Krzyzanowski M.

Авторы (под ред.) (англ.):

Janssen N.A.H., Gerlofs-Nijland M.E., Lanki T., Salonen R.O., Cassee F., Hoek G., Fischer P., Brunekreef B., Krzyzanowski M.

Место издания (русс.):

Европейское региональное бюро ВОЗ. Копенгаген

Место издания (англ.):

WHO Regional Office for Europe. Copenhagen

Реферат (русс.):

Сажа (технический углерод) известна как надежный индикатор загрязнения воздуха продуктами горения. Однако лишь недавно было выяснено, что сажа также является одним из короткоживущих факторов воздействия на климат, внося свой вклад в разогревание земной атмосферы.

В настоящем докладе представлены результаты систематического обзора научных данных о влиянии сажи, находящейся в атмосферном воздухе, на здоровье человека. Эпидемиологические исследования дают достаточные доказательства статистической связи сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности с воздействием сажи.

Из результатов токсикологических работ следует, что сажа может выступать в качестве универсального переносчика самых разнообразных химических агентов различной степени токсичности в организм человека.

Хотя сажа, по-видимому, не является основным, непосредственно токсичным компонентом мелкодисперсных взвешенных частиц, сокращение уровней воздействия взвешенных частиц, содержащих сажу, должно снизить их негативное воздействие на здоровье, а также будет способствовать смягчению (митигации) процессов изменения климата.

Предлагаемый обзор представит особый интерес для специалистов в области гигиены окружающей среды, занимающихся вопросами оценки и сокращения неблагоприятных воздействий загрязнения воздуха на здоровье, а также может быть использован в качестве научной аргументации при разработке и внедрении стратегий митигации изменения климата.

Cкачиваний с 08.10.2009:

Оценка объемов выбросов от транспортных средств предприятия РДАУП «Автобусный парк №1» г. Гомеля

В целом проблема загрязнения воздуха городов мира взвешенными частицами диаметром менее 10 мкм, называемые обычно РМ-10, признана одной из важнейших и находится на постоянном контроле Всемирной Организации Здравоохранения.

     Дым от дизельных двигателей, состоящий в основном из сажи, считается особенно опасным из-за того, что его частицы приводят к раку.

Исторически известна так называемая болезнь трубочистов — рак кожи. Это объясняется тем, что такой компонент сажи как 3,4-бензпирен является сильным канцерогеном.

     Опасность и вред сажи для человека.

     Сажа образуется в результате работы двигателей автомобилей и грузовиков, воздушных судов, железнодорожных составов, лесных и торфяных пожаров, а также печей, в которых сжигают древесину или уголь.

     Огромное количество сажи образуется при сжигании мусора в состав которого входят остатки строительных материалов, шины автомобилей, пластмасса и множество других неорганических компонентов.

     Сажа  является мощным канцерогеном и как дисперсионная пыль разносится ветрами на тысячи километров, и обладая во много раз более мощным негативным фактором, чем углекислый газ.

     При вдыхании сажи ее частицы вызывают негативные изменения в системе дыхательных органов человека, ухудшаются течения хронических заболеваний, особенно заболеваний легких, например, хронического бронхита.

Появляются признаки ишемии (нарушения кровоснабжения сердца) при физической нагрузке у людей с заболеваниями сердца.

     Сажа в воздухе опасна для беременных женщин, она может вызывать мутации органов, передающиеся детям.

К такому выводу пришли исследователи из канадского университета McMaster — биолог Джеймс Куинн (James Quinn) и его коллеги.

     Сажа также негативно влияет на развитие маленьких детей.

Американские ученые из Гарвардского университета во главе с руководителем исследовательской группы Шакирой Франко Сулья определили влияние загрязненности атмосферы на коэффициент интеллекта.

     Дети, живущие в городах с интенсивным автомобильным движением, то есть с высоким уровнем загрязнения воздуха, имеют IQ ниже, чем у детей, живущих в более экологически чистых населенных пунктах.

Как заявила Ш.Ф.Сулья, плохая экология вредит интеллекту подростка также, как если бы его мать выкуривала во время беременности по 10 сигарет ежедневно.

     В исследовании приняли участие более 200 детей Бостона в возрасте 8-11 лет. Ученые установили соотношение между познавательной функцией ребенка и степенью загрязнения атмосферы сажей, попадающей в воздух с автомобильными выхлопами. Чем больше сажи вдыхает ребенок, тем хуже результаты его интеллектуальных тестов.

По результатам исследования, значительное содержание сажи в воздухе снижает IQ в среднем на 3-4 пункта.

     Применение сажи.

     Сажа широко применяется во многих отраслях техники.

Более 90% всей производимой сажи потребляет резиновая и прежде всего шинная промышленность (введение сажи в резину значительно повышает её сопротивление разрыву и истиранию). В крупных масштабах сажа используется в производстве чёрных лаков и эмалей и чёрных печатных красок для полиграфии.

     Сажа широко употребляется также как наполнитель для получения различных изделий из пластмасс, для изготовления копировальной бумаги, лент для пишущих машин, крема для обуви, грима, косметических красок и др.

     В производстве сухих электрических элементов применяется так называемая ацетиленовая сажа (получается при термическом или взрывном разложении ацетилена); она отличается наиболее развитой вторичной структурой и высокой электропроводностью.

     В технике для нагрева многих печей, в частности мартеновских принимаются специальные меры для повышения концентрации сажи в пламени, так как тепловое и световое излучение пламени обусловлено именно наличием в нём сажи.

Оценка объемов выбросов от транспортных средств предприятия РДАУП “Автобусный парк №1” г. Гомеля

Страница 2

Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные последствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи размером 2-10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5-2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию.

Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.

Купить 100% Whey Gold Standard 2.27 кг Optimum Nutrition недорого в Киеве на megasila.ua

Сернистый ангидрид SO2 ¾ бесцветный газ с острым запахом.

Раздражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощением SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель.

Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-4 мкм, которые длительное время сохраняются в атмосфере. Попадание свинца в организм человека вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферийной нервной системы и другие тяжелые заболевания.

опасность ¾ способность свинца накапливаться в организме человека, так как он практически не выводится.

В Приложении 6 к Инструкции о порядке исчисления и уплаты в бюджет налога за использование природных ресурсов (экологического налога) приведены объемы выбросов загрязняющих веществ при сжигании основных видов топлива (таблица 7.1).

Таблица 7.1 – Объемы выбросов загрязняющих веществ при сжигании основных видов топлива

Наименование выбросовБензин неэтили-рованный на 1 тДизельное топливо (с содержанием серы 0,2%) на 1 тСжиженный газ на 1 тСжатый газ на 1000 куб. мДизельное топливо (с содержанием серы 0,035%) на 1 тДизельное топливо (с содержанием серы 0,005%) на 1 т
тттттт
Окись углерода0,4400,1250,4400,2200,1250,125
Углеводороды0,0800,0550,0800,0500,0550,055
Двуокись азота0,0250,0350,0250,0250,0350,035
Сажа0,00060,0150,0150,015
Сернистый газ0,0020,0040,00070,0001
Бенз(а)пирен0,23 г0,31 г0,31 г0,31 г

Страницы: 1234

Актуально о транспорте

Выбор материалов, термообработки и допускаемых напряжений
Зубчатые колеса редукторов в основном изготавливают из сталей, подвергнутых термическому или химико-термическому упрочнению.

Вид термообработки выбирается в зависимости от номинальной нагрузки на барабан Tб. Для нашего случая целесообразно как вид термообработки использовать закалка ТВЧ. Выбираем м …

Расчёт и проектирование продольного и поперечного профилей станции
Станцию, включающую парки приема, отправления, выставочный и сортировочный, а так же вытяжной путь размещают в плане на прямом участке, так как при расположении в кривых ухудшается видимость сигналов и условия проведения маневров, затрудняется наблюдение за работой станции и увеличивается сопротивл …

Влияние вредных веществ на организм человека

Табак листовой в тюках
Табак и табачные изделия имеют резкий запах и могут воспринимать и прочно удерживать посторонние запахи, поэтому не следует укладывать их в непосредственной близости от грузов, воспринимающих и издающих запахи. Табак и табачные изделия гигроскопичны. В трюмах должна поддерживаться умеренная влажнос …

Источник: https://ekoshka.ru/dejstvie-sazhi-na-organizm-cheloveka/

Технический углерод – WikiModern

Углеродная сажа. Получение технического углерода. Воздействие на человека

Технический углерод (техуглерод, ТУ, англ. Carbon black) — высокодисперсный аморфныйуглеродный продукт, производимый в промышленных масштабах.

Иногда для наименования технического углерода применяют термин «сажа», что является неточным, поскольку он (в отличие от термина «техуглерод») описывает углеродные продукты, полученные в неконтролируемых условиях, для которых не характерен фиксированный набор свойств.

Частицы технического углерода представляют собой глобулы, состоящие из деградированных графитовых структур. Межплоскостное расстояние между графитоподобными слоями составляет 0,35—0,365 нм (для сравнения, в графите 0,335 нм).

Размер частиц (13—120 нм) определяет «дисперсность» техуглерода. Физико-химическим показателем, характеризующим дисперсность, является удельная поверхность.

Поверхность частиц обладает шероховатостью, за счёт наползающих друг на друга слоёв.

Мерой шероховатости служит соотношение между показателями удельной поверхности техуглерода и его йодным числом (поскольку йодное число определяет полную поверхность частиц с учётом шероховатостей).

Частицы в процессе получения объединяются в т. н. «агрегаты», характеризуемые «структурностью» — разветвлённостью — мерой которой служит показатель абсорбции масла.

Агрегаты слипаются в менее прочные образования — «хлопья».

Кроме атомов углерода в составе технического углерода присутствуют атомы серы, кислорода, азота.

Техуглерод обладает высокоразвитой поверхностью (5—150 м²/г), со значительной активностью. На поверхности обнаруживаются т. н.

концевые группы (-COOH, -CHO, -OH, -C(O)-O-, -C(O)-), а также сорбированные остатки неразложившихся углеводородов. Их количество напрямую зависит от способа получения и последующей обработки углеродных частиц.

Для получения пигментов часто частицы техуглерода подвергают окислительной обработке кислотами.

Истинная плотность частиц технического углерода — 1,76—1,9 г/см³. Насыпная плотность хлопьевидного («пылящего») техуглерода составляет 330—420 кг/м³. Для удобства транспортирования и использования технический углерод гранулируют до плотности 300—600 кг/м³.

Применение

Технический углерод применяется в качестве усиливающего компонента в производстве резин и пластических масс. Около 70 % всего выпускаемого техуглерода используется в производстве шин, ~20 % в производстве резино-технических изделий.

Остальное количество находит применение в качестве чёрного пигмента; замедлителя «старения» пластмасс; компонента, придающего пластмассам специальные свойства: (электропроводные, антистатические, способность поглощать ультрафиолетовое излучение, излучение радаров).

Усиление резин

Усиливающее действие техуглерода в составе полимеров во многом обусловлено его поверхностной активностью.Оценить степень изменения свойств резиновых вулканизатов, содержащих 50 % по массе технического углерода разных марок, можно на основе следующих данных (в качестве основы использован БСК — бутадиен-стирольный каучук):

Наименование классаКодМарка поASTM D1765Размерчастиц, нмРастягивающееусилие, МПаСопротивлениеистиранию, усл.ед.
Суперстойкий к истиранию, печнойSAFN11020—2525,21,35
ПромежуточныйISAFN22024—3323,11,25
С высокой стойкостью к истиранию, печнойHAFN33028—3622,41,00
Быстроэкструдирующийся печнойFEFN55039—5518,20,64
Высокомодульный печнойHMFN68349—7316,10,56
Полуусиливающий печнойSRFN77270—9614,70,48
Средний термическийMTN990250—3509,80,18
Каучук бутадиен-стирольный2,5~0

Следует отметить, что кроме прекрасных физических свойств техуглерод придаёт наполненным полимерам чёрную окраску. В связи с чем, для производства пластмасс, для которых важен конечный цвет (например обувной пластикат) в качестве усиливающего наполнителя применяют т. н. «белую сажу» (аэросил) — высокодисперсный оксидкремния.

Справедливости ради следует отметить, что доля «белой сажи» возрастает и в производстве автомобильных шин, поскольку резиновые вулканизаты на её основе обладают значительно меньшими потерями на трение при качении, что приводит к экономии топлива. Однако, усиливающее действие «белой сажи» и сопротивляемость вулканизатов истиранию пока существенно хуже, чем при использовании техуглерода.

Способы получения

Существует несколько промышленных способов получения технического углерода. В основе всех лежит термическое (пиролиз) или термоокислительное разложение жидких или газообразных углеводородов. В зависимости от применяемого сырья и метода его разложения различают:

  • печной — непрерывный процесс, осуществляемый в закрытых цилиндрических проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё впрыскивается механическими или пневматическими форсунками в поток газов полного сгорания топлива (природный газ, дизельное топливо), причём расходы всех материальных потоков поддерживаются на заданном уровне. Полученную реакционную смесь для прекращения реакций газификации охлаждают, впрыскивая в поток воду. Техуглерод выделяют из отходящего газа и гранулируют;
  • ламповый — непрерывный процесс, осуществляемый в специальных проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё испаряется за счёт подвода теплоты к чаше, в которой оно находится. Пары сырья увлекают внутрь реактора наружный воздух через кольцевой зазор между приёмным зонтом реактора и чашей для сырья. Материальные потоки контролируются лишь частично. Реакционный канал в хвостовой части реактора охлаждается через стенку водой. Техуглерод выделяют из отходящего газа и упаковывают;
  • термический — процесс осуществляется в парных реакторах объёмного типа, работающих попеременно. В один из реакторов подают газ (природный, ацетилен) в смеси с воздухом, который, сгорая, нагревает футеровку реактора. В это время во второй предварительно нагретый реактор подают только газ (без воздуха), в ходе протекания реакции футеровка остывает, подачу газа переводят в подготовленный реактор, а остывший разогревают, как описано выше;
  • канальный — периодический процесс, осуществляемый в специальных камерах периодического действия, в полу которых установлены щелевые (канальные) горелки. Пламя сгорающего сырья (природный газ) на выходе из горелок сталкивается с охлаждаемым водой металлическим жёлобом, процесс окисления прекращается с выделением техуглерода, который собирается внутри камеры. Полученный продукт периодически выгружают вручную.

Классификация

В РФ применяются две классификации технического углерода по ГОСТ 7885 и стандарту американского общества испытания материалов ASTM D1765.

В соответствии с классификацией по ГОСТ установлены 10 марок технического углерода. В зависимости от способа получения (печной, канальный, термический) маркам присвоены буквенные индексы «П», «К», «Т».

Следующий за буквенным цифровой индекс характеризует средний размер частиц техуглерода в целых десятках нанометров. Два последних цифровых индекса выбирались при утверждении марки.

Основные физико-химические характеристики показатели марок техуглерода по ГОСТ приведены ниже:

Марка поГОСТ 7885Удельная поверхность,10³м²/кгЙодное число,г/кгАбсорбция масла,10−5м³/кгНасыпная плотность,кг/м³
П245119121103330
П234109105101340
К354150
П3248484100340
П51443101340
П7013665420
П70237,570400
П70523110320
П8031683320
Т90014

В основе классификации по стандарту ASTM D1765 лежит способность некоторых марок техуглерода изменять скорость вулканизации резиновых смесей. В зависимости от чего маркам присвоены буквенные индексы «N» (с нормальной скоростью вулканизации) и «S» (с замедленной скоростью вулканизации, от англ. «slow» — медленный).

Следующий за буквенным цифровой индекс — номер группы марок по средней удельной поверхности. Два последних цифровых индекса выбирались при утверждении марки.
Стандартом описаны (по состоянию на 2006 год) 43 марки техуглерода, из которых индекс «S» имеют 2.

Основные физико-химические характеристики показатели типичных марок техуглерода по ASTM приведены ниже:

Воздействие на человека

По текущим оценкам Международного агентства по исследованиям в области рака, технический углерод, возможно, является канцерогенным веществом для человека и по этой причине отнесён к группе 2B по классификации канцерогенных веществ. Кратковременное воздействие высоких концентраций пыли техуглерода может вызывать дискомфорт в верхних дыхательных путях за счёт механического раздражения.

Ведущие производители

  • Доля лидирующих производителей техуглерода в мировом производстве составляет:«Birla» — 14,8 %;«Cabot Corporation» — 14,2 %;«Orion Engineered Carbons» (бывшая Degussa) — 9,5 %;
  • Крупнейшие отечественные производители:«Завод технического углерода (г.Омск)» — 40 %;«Ярославский технический углерод» — 32 %;«Нижнекамсктехуглерод» — 17 %.

Мировое производство технического углерода в 2009 году составило около 10 000 000 тонн.

См. также

  • Углерод
  • Сажа
  • Белая сажа
  • Активированный уголь

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 4.0 license.

Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. Infosphere.

top не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

Источник: https://infosphere.top/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4/

Технический углерод

Углеродная сажа. Получение технического углерода. Воздействие на человека

Стандартом описаны (по состоянию на 2006 год) 43 марки техуглерода, из которых индекс «S» имеют 2.

Основные физико-химические характеристики показатели типичных марок техуглерода по ASTM приведены ниже:

Марка по  ASTM D1765Удельная поверхность,  10³м²/кгЙодное число,  г/кгАбсорбция масла,  10-5м³/кгНасыпная плотность,  кг/м³
N110127145113345
N220114121114355
S3158979425
N3307882102380
N5504043121360
N6833635133355
N772323065520
N990843640

Воздействие на человека

По текущим оценкам Международного агентства по исследованиям в области рака, технический углерод, возможно, является канцерогенным веществом для человека и по этой причине отнесён к группе 2B по классификации канцерогенных веществ. Кратковременное воздействие высоких концентраций пыли техуглерода может вызывать дискомфорт в верхних дыхательных путях за счёт механического раздражения.

Ведущие производители

  • Доля лидирующих производителей техуглерода в мировом производстве составляет:

«Cabot» — 21 %;

«Degussa» — 13 %;

«Columbian» — 9 %;

  • в том числе отечественных:

«Завод технического углерода (г.Омск)» — 3 %;

«Ярославский техуглерод» — 2 %;

«Нижнекамсктехуглерод» — менее 1 %.

Мировое производство технического углерода в 2011 году составило 10 739 000 тонн.

2. Физические и химические свойства

Известны четыре кристаллические модификации углерода: графит, алмаз, карбин и лонсдейлит.

Графит – серо-чёрная, непрозрачная, жирная на ощупь, чешуйчатая, очень мягкая масса с металлическим блеском, обладает электропроводимостью.

Атомы расположены параллельными слоями, образуя гексагональную решетку. Внутри слоя атомы связаны сильнее, чем один слой с другим, поэтому графит может расслаиваться.

Сгорает при 700єС в рисутствии кислорода. Встречается в природе; получается искусственно. При высокой температуре, давлении и рисутствии катализатора (марганец Mn, хром Cr, платиновые металлы) графит превращается в алмаз. Алмаз – минерал, имеющий желтоватый, белый, серый, зеленоватый, реже голубой и черный цвет. Не проводит электрический ток, плохо проводит тепло.

В кристалле атомы углерода образуют непрерывный трехмерный каркас, состоящий из сочлененных тетраэдров, что обеспечивает высокую прочность связей. Алмаз – это самое твердое вещество из всех известных.

Температура плавления выше 3500єС. Химически стоек. Сгорает при 870єС в присутствии кислорода. При 1800єС в отсутствие кислорода превращается в графит. Прозрачные кристаллы; после обработки – бриллианты.

Добывают из россыпей и коренных месторождений. Синтетический алмаз получают из графита при высоких давлении и температуре. Он чаще полупрозрачный или непрозрачный; имеет кристаллическую структуру и свойства природного алмаза. Жидкий углерод может быть получен при давлениях выше 10,5 Мн/мІ (105 кгс/смІ) и температурах выше 3700єС.

Кокс, сажа, древесный уголь (твердый углерод) имеют то же строение, что и графит.Для твёрдого углерода характерно также состояние с неупорядоченной структурой – так называемый “аморфный” углерод, который не представляет собой самостоятельной модификации; в основе его строения лежит структура мелкокристаллического графита.

Нагревание некоторых разновидностей “аморфного” углерода выше 1500-1600єС без доступа воздуха вызывает их превращение в графит.

Физические свойства “аморфного” углерода очень сильно зависят от дисперсности частиц и наличия примесей. Плотность, теплоёмкость, теплопроводность и электропроводность “аморфного” углерода всегда выше, чем графита. Карбин получен искусственно.

Он представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета (плотность = 2 г/смі). Построен из длинных цепочек атомов С, уложенных параллельно друг другу.

Лонсдейлит найден в метеоритах и получен искусственно; его структура и свойства окончательно не установлены.

А        Б

Структура алмаза (а) и графита (б).

Конфигурация внешней электронной оболочки атома углерода 2sІ2pІ. Для углерода характерно образование четырёх ковалентных связей, обусловленное возбуждением внешней электронной оболочки до состояния 2spі.

Химическая связь может осуществляться за счет sp3-, sp2- и sp- гибридных орбиталей, которым соответствуют координационные числа 4, 3 и 2.

Число валентных электронов углерода и число валентных орбиталей одинаково; это одна из причин устойчивости связи между атомами углерода.

Строение атома углерода.

Уникальная способность атомов углерода соединяться между собой с образованием прочных и длинных цепей и циклов привела к возникновению громадного числа разнообразных соединений углерода (углеводородов), изучаемых органической химией.

В соединениях углерод проявляет степени окисления -4; +2; +4. Атомный радиус 0,77Б, ковалентные радиусы 0,77Б,  0,67Б, 0,60Б соответственно в одинарной, двойной и тройной связях; ионной радиус

С4- 2,60Б, С4+ 0,20Б. При обычных условиях углерод химически инертен, при высоких температурах он соединяется со многими элементами, проявляя сильные восстановительные свойства.

Химическая активность убывает в ряду: “аморфный” углерод, графит, алмаз; взаимодействие с кислородом воздуха (горение) происходит соответственно при температурах выше 300-500єС, 600-700єС и 850-1000єС с образованием двуокиси углерода CO2 и окиси углерода CO.

CO2 растворяется в воде с образованием угольной кислоты. В 1906 О. Дильс получил недоокись углерода C3O2. Все формы углерода устойчивы к щелочам и кислотам и медленно окисляются только очень сильными окислителями (хромовая смесь, смесь концентрированных HNO3 и KClO3 и др.).

“Аморфный” углеод реагирует с фтором при комнатной температуре, графит и алмаз – при нагревании. Непосредственное соединение углерода с хлором происходит в электрической дуге; с бромом и иодом углерод не реагирует, поэтому многочисленные галогениды углерода синтезируют косвенным путём. Из оксигалогенидов общей формулы COX2 (где Х – галоген) наиболее известна хлорокись COCl2 (фосген).

 Водород с алмазом не взаимодействует; с графитом и “аморфным” углеродом реагирует при высоких температурах в присутствии катализаторов (никель Ni, платина Pt): при 600-1000єС образуется в основном метан CH4, при 1500-2000єС – ацетилен C2H2, в продуктах могут присутствовать также другие углеводороды, например этан C2H6, бензол C6H6.

Взаимодействие серы с “аморфным” углеродом и графитом начинается при 700-800єС, с алмазом при 900-1000єС; во всех случаях образуется сероуглерод CS2. Другие соединения углерода, содержащие серу (тиоокись CS, тионедоокись C3S2, сероокись COS и тиофосген CSCl2), получают косвенным путём.

При взаимодействии CS2 с сульфидами металлов образуются тиокарбонаты – соли слабой тиоугольной кислоты.

Взаимодействие углерода с азотом с получением циана (CN)2 происходит при пропускании электрического разряда между угольными электродами в атмосфере азота. Среди азотсодержащих соединений углерода важное практическое значение имеют цианистый водород HCN и его многочисленные производные: цианиды, гало-генцианы, нитрилы и др.

При температурах выше 1000єС углерод взаимодействует со многими металлами, давая карбиды. Все формы углерода при нагревании восстанавливают окислы металлов с образованием свободных металлов (Zn, Cd, Cu, Pb и др.) или карбидов (CaC2, Mo2C, WC, TaC и др.).  Углерод реагирует при температурах выше 600-800°С с водяным паром и углекислым газом.

 Отличительной особенностью графита является способность при умеренном нагревании до 300-400єС взаимодействовать со щелочными металлами и галогенидами с образованием соединений включения типа C8Me, C24Me, C8X (где Х – галоген, Me – металл).

Известны соединения включения графита с HNO3, H2SO4, FeCl3 и другие (например, бисульфат графита C24SO4H2).

Все формы углерода нерастворимы в обычных неорганических и органических растворителях, но растворяются в некоторых расплавленных металлах (например, железо Fe, никель Ni, кобальт Co).

3.Производственный процесс

Наиболее рациональным способом получения водорода из природного газа (метана) является его полный пиролиз до углерода и водорода, поскольку в этом случае возможно достижение наиболее полного использования потенциала этого не возобновляемого сырья.

Комплекс состоит из четырех отделений:

  • отделение подготовки технических газов и сырья;
  • отделение пиролиза;
  • отделение концентрирования, выделения, грануляции и упаковки технического углерода;
  • отделение выделения, компремирования и очистки водорода.

Полученный товарный водород особой чистоты – 99,999 об. % транспортируется по трубопроводу к существующей установке ожижения.

Готовый гранулированный технический углерод расфасовывается в специальную упаковку (биг-бэги) весом по 0,8т.

Хранится либо в расфасовочном бункере, либо на складе для хранения готовой продукции.

Отделение подготовки технологических газов и сырья

Для нагрева сырья (природного газа) с целью пиролиза используется воздух (окислитель) и природный газ. Перед сжиганием в реакторе воздух предварительно нагревается до температуры 600-650 град. С, а природный газ до 400 град. С.

Природный газ, используемый в качестве сырья для пиролиза, также предварительно подогревается до 400 град. С. Для этого воздух под давлением 0,16 МПа подается в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где нагревается до 600-650 град.

С, а затем поступает на вход реактора.

Природный газ из сети с давлением 0,3-0,5 МПа поступает под давлением 0,16 МПа в теплообменник, нагреваемый водяным паром (с температурой около 160 град. С) до 120 град.

С, а затем поступает в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где догревается до 400 град. С. После этого поток разделяется на две части.

Одна часть предназначена для нагрева потока теплоносителя путем сжигания в воздухе, а вторая – в качестве сырья на пиролиз.

Отделение пиролиза

Пиролиз природного газа (сырья) производится в реакторе после впрыска сырья в высокотемпературный поток продуктов сжигания топлива в воздухе. После завершения пиролиза, в поток газо-сажевой смеси вводится вода с температурой 50-60 град. С для закалки продуктов.

Для закалки потока в реакторе используется вода, циркулирующая через рубашку газоохладителя.

Продукты после закалки и дополнительного охлаждения в рекуперативных теплообменниках и в теплообменнике – охладителе поступают в отделение концентрирования, выделения и очистки продуктов.

Отделение выделения, концентрирования, грануляции и упаковки технического углерода (сажи)

Смесь газообразных продуктов и сажи после охладителя поступает в циклон, а затем в рукавный фильтр, где происходит выделение технического углерода. После фильтра пиролизные газы, не содержащие сажи (остаточная концентрация не превышает 50мг/куб. м.) поступают в отделение очистки и концентрирования водорода.

Выделившаяся в циклоне и рукавном фильтре сажа после микромельчителя подхватывается потоком газов, циркулирующих между рукавным фильтром и циклоном с помощью вентилятора. В циклоне происходит ее уплотнение и окончательное выделение уплотненных частиц из потока.

Из циклона циркулирующий газ с ультрадисперсными частицами сажи возвращается снова в рукавный фильтр для дальнейшего ее выделения.

После выхода из циклона сажа попадает в гранулятор, увлажняется водой, поступающей из конденсатора, гранулируется в гранулы диаметром 3-5мм. и поступает в сушильный барабан.

После осушки гранулированный углерод ковшовым элеватором, после охлаждения в охладителе, подается в бункер для расфасовки.

Расфасовка производится автоматизированной системой в специальные мешки (биг-бэги). После этого готовый продукт – техуглерод может быть отправлен непосредственно потребителю. Емкость бункеров достаточна для хранения продукта, наработанного примерно за 10 суток.

Отделение выделения, компремирования и очистки водорода

Поток очищенных от сажи газов, содержащих водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды после рукавного фильтра при температуре около 350 град. С поступает в теплообменник-конденсатор, где происходит конденсация воды.

Источник: http://stud24.ru/chemistry/tehnicheskij-uglerod/393550-1332667-page2.html

Получение технического углерода

По способу получения газовый технический углерод делится на 3 вида:

  1. канальный (диффузионный);
  2. печной масляный (марки ПМ и ПГМ, наиболее популярны П803 гран., П803пыль);
  3. термический (марка ТГ-10).

Из отходов нефтяного и каменноугольного производства получают ламповый и форсуночный технический углерод. В зависимости от способа получения меняется дисперсность частиц, которая определяет малярно-технические свойства технического углерода и прежде всего глубину цвета. Технический углерод всех марок, кроме ТГ-10, выпускается в гранулированном виде.

Свойства технического углерода

Маслоемкость технического углерода зависит от удельной поверхности и с уменьшением диаметра частиц увеличивается; она составляет для термического технического углерода 50—80, лампового 100—120, канального 200 г/100 г.

Форма частиц технического углерода, как правило, сферическая или близкая к ней; удельная поверхность наиболее дисперсных сортов 90—100 м2/г.

Технический углерод химически инертен, светостоек, обладает высокой красящей способностью и укрывистостью. Благодаря этому он широко используется в разных отраслях промышленности. Наибольшее применение технический углерод находит в резиновой промышленности (особо востребованы №220, №330, №339, №550).

Технический углерод применяется в качестве усиливающего компонента в производстве резин и других пластических масс. Около 70% всего выпускаемого техуглерода используется в производстве шин, ~20 % в производстве резино-технических изделий.

Остальное количество находит применение в качестве чёрного пигмента; замедлителя «старения» пластмасс; компонента, придающего пластмассам специальные свойства: (электропроводные, способность поглощать ультрафиолетовое излучение, излучение радаров).

Пигментами называются продукты, придающие изделию цвет, при этом находящиеся в системе в твердой фазе (в виде частиц) и не вступающие в химические реакции с носителем.

При использовании пигментов в производстве изделий из цементно-песчанных композиций (тротуарная и фасадная плитка, строительные смеси), для окрашивания силикатного кирпича, наливных полов, штукатурки, и других строительных материалов.Наименование класса Код Марка по ASTM D1765 Размер

частиц, нм Растягивающее усилие, МПа Сопротивление истиранию, усл.ед.

Усиление резин при помощи технического углеводорода
Наименование классаКодМарка по ASTM D1765Размер частиц, нмРастягивающее усилие, МПаСопротивление истиранию, усл.ед.
Суперстойкий к истиранию, печнойSAFN11020—2525,21,35
ПромежуточныйISAFN22024—3323,11,25
С высокой стойкостью к истиранию, печнойHAFN33028—3622,41,00
Быстроэкструдирующийся печнойFEFN55039—5518,20,64
Высокомодульный печнойHMFN68349—7316,10,56
Полуусиливающий печнойSRFN77270—9614,70,48
Средний термическийMTN990250—3509,80,18
Каучук бутадиен-стирольный2,5~0
Классификация технического углеводорода
Марка по ГОСТ 7885Удельная поверхность,10³м²/кгЙодное число г/кг>Абсорбция масла, 10 -5 м³/кгНасыпная плотность кг/м³
П245119121103330
П234109105101340
К354150
П3248484100340
П51443101340
П7013665420
П70237,570400
П70523110320
П8031683320
Т90014

Производство технического углерода

Пигменты вводят в сухом виде в самом начале смешения цемента и песка (или иного вяжущего и наполнителя) и тщательно перемешивают. При производстве изделий «под натуральный камень» и получения на них разводов желательно вводить пигменты дополнительного (не фонового) цвета не в сухом виде, а в виде высококонцентрированной, влажной смеси идентичной основному составу.

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/entsiklopediya/tekhnicheskiy-uglerod/

Применение технического углерода

Подавляющее большинство технического углерода, производимого промышленностью, используется для производства пластических масс и резин. Материал служит усиливающим компонентом. Около 70 % всего выпускаемого технического углерода применяется в изготовлении резины для  автомобилей (шин). Незначительную часть материала использует полиграфическая промышленность.

В лакокрасочной отрасли технический углерод применяется при производстве серых и черных атмосферостойких эмалей и красок.

Источник: https://www.okorrozii.com/slovar/236-tekhnicheskij-uglerod.html

Законный совет
Добавить комментарий