等静压石墨的应用发展及生产工艺简介
等静压石墨的应用发展及生产工艺简介
Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介
摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。
关键词：等静压石墨特性用途生产工艺
等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。
1.等静压石墨的主要用途
太阳能电池及半导体晶片用石墨
在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。
核石墨
等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。
电极石墨
石墨无熔点，是电的良导体，抗热震性好，是极佳的电火花加工电极材料。普通石墨材料，为粗颗粒结构低密度各向异性石墨，不能满足电火花加工的需求，而等静压石墨电极结构均匀、致密、加工精度高，可以满足这方面的要求。
连续铸造结晶器石墨及模具石墨
主要用于连续铸造结晶器与超硬材料生产用能耐高温、高压的模具材料。等静压石墨由于它的微粒子结构、较高的机械强度、均匀的热传导，使连铸与模压的产品表面光滑，内在质量高，使用寿命长，是结晶器的最佳材料。而且对于大型烧结材料，模具壁的厚度应尽可能薄，必须使用强度很高的细结构各向同性石墨。
其它用途
在炭刷、机械密封、触轮的集电板等处使用，要求加工精度的同时，高润滑性和高导电性是极其重要的。普通石墨材料，需要用树脂、金属进行浸渍处理，以提高强度和气密性，但在耐腐蚀和耐高温性能上限制其使用范围。等静压石墨摩擦系数低、导热性能好，常用作轴承、机械密封用密封环、活塞环等滑动摩擦材料。此外，等静压石墨还用于
制作金刚石工具，光纤拉丝机的热场部件(加热器、保温筒等)，真空热处理炉的热场部件(加热器、承载框等)，以及精密石墨热交换器。
2.等静压石墨的发展状况
由于高密度各向同性碳材料的性能优良、用途广泛、附加值高，各发达国家都投入较多的人力物力开发该材料。据日本相关资料，由于等静压石墨材料的开发，炭石墨材料的年产值每五年就翻一番。目前，我国高端等静压石墨产品主要依赖进口，有统计表明，其中约80%来自于日本，其余来自于欧美。
美国是世界上最早研制和生产等静压石墨的国家，上世纪50年代末就有产品面市。目前，在美国生产经营等静压石墨的着名企业有：POCO 公司、尤卡碳素公司、大湖碳素公司、圣玛丽工厂等。其中圣玛丽工厂在上世纪90年代末，就能生产规格为Ф1250mm×2000mm的大型等静压石墨材料。
日本原子能研究所于1971年设立石墨材料研究室，设计研究多用途高温气冷堆用等静压石墨材料，很快便取得了突破性进展。1978年，吴羽化学工业公司同东北协和炭素公司，联合开发出了不使用粘结剂的，自烧结等静压石墨的工业生产技术。1999年，东洋碳素公司已批量生产Ф1500mm×2000mm的大规格等静压石墨，并具备生产Ф＞2000mm的等静压石墨的能力。目前，日本的等静压石墨无论是在产量、质量、品种还是规格上都达到了世界先进水平，是我国高端等静压石墨产品的主要进口国。
我国在等静压石墨的开发方面，处于起步阶段, 与发达国家相比存在较大差距。中国科学院山西煤炭化学研究所、北京化工大学、湖南大学、天津大学、东新电炭公司等单位和企业，正在从事自烧结高性能碳材料相关方面的探索和研究。而连铸结晶器石墨的研究与生产，开始于上世纪七十年代初, 目前，国内从事该项目研究和生产的企业有兰州炭
素厂、上海炭素厂、东新炭素厂、哈尔滨炭素厂、哈尔滨电炭研究所、吉林炭素厂等，但制造工艺和产品性能与国外相比有较大差距。
3.等静压石墨的生产工艺
如图1所示，为等静压石墨的传统生产工艺流程。
图1 等静压石墨生产工艺流程图
制备等静压石墨，一般需要使用结构上各向同性的碳质原料，并将其磨制成特定粒度的粉料。为避免粉料在压制过程中出现定向排列的现象，需要应用冷等静压成型技术。为保证焙烧过程中，坯体内外温度平衡，升温必须十分缓慢。为了达到预期密度，一般需要进行多次的浸渍—焙烧循环。最后，样品的石墨化周期也要比普通石墨材料长得多。
除上述传统制备方法外，另外一种方法为自烧结法。自烧结法是以具有自烧结性的粉末为原料，不使用粘结剂，制造等静压石墨的方法。日本吴宇化学工业公司的生产方法是，对沥青分两阶段进行特殊处理，得到特殊结构的原料，然后在不用粘结剂的情况下，直接压制、焙烧和
石墨化，制得高性能等静压石墨。由于相关的公开文献很少，本文不介绍这种方法。
原料
生产等静压石墨的原料，主要包括骨料、粘结剂及少量添加剂。石油焦和沥青焦是最常见的等静压石墨骨料，另外，天然石墨、无烟煤、炭黑等也常被用作骨料。一般情况下，为了减小样品在焙烧和石墨化过程中的收缩率，石油焦和沥青焦需要在1200~1400℃下进行煅烧，去除水分及挥发分后才能使用。但是为了提高制品的机械性能和结构致密性，也有直接用生焦做原料生产等静压石墨的，例如日本东海炭素株式会社在其公开专利《各向同性石墨制造法》中，就是使用含氧量在4%以下的生焦炭作为骨料。生焦的特点是含有挥发分，具有自烧结性，与粘结剂焦同步膨胀和收缩。煤沥青是最常用的粘结剂，酚醛树脂等脂类物料也常被用作粘结剂。例如清华大学在其公开专利《一种各向同性石墨制品及其制备方法》中，就将沥青、酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂的脂类物料，均列为其粘结剂备用材料。等静压石墨中的添加剂主要是硼及其化合物，用来促进碳材料的烧结，但也引入了硼元素杂质，可在纯化过程中去处。
等静压石墨的性能受原料的影响极大，对原料的精选是能否生产出所需要的最终产品的关键环节。投料前必须对原料特性和均匀性进行严格检测。
粉磨
粉磨，包括一次粉磨和二次粉磨。一次粉磨是指对原料中骨料的破碎，一般认为，骨料粒度越小，制得的最终产品的致密度、强度及各向同性度越好。等静压石墨的骨料粒度通常要求达到20μm以下，目前，最精细的等静压石墨，颗粒直径为1μm，如美国的电火花用EDM-AF5型等静压石墨的粒径，就达到了1μm。要把骨料焦炭磨制成这么细的粉
末，需要用到超微粉碎机。磨制平均粒度为10~20μm的粉末需要使用立式辊磨机，而磨制平均粒度小于10μm的粉末就需要使用气流磨粉机。二次粉磨，是指对混捏后的冷却糊料的破碎，粒度可在几十微米到几百微米之间，利用立式辊磨机或球磨机就可完成。糊料经破碎、筛分，成为压粉。
混捏
将磨制好的骨料粉末和粘结剂、添加剂等，按比例投入到加热式混捏机中，进行充分混捏，使骨料颗粒表面均匀附着一层沥青。混捏工艺比较简单，需要控制好混捏的温度和时间，混捏温度根据所用粘结剂确定，一般不超过150℃；混捏时间根据骨料与粘结剂的比例确定，一般不低于1h。混捏完成后，取出糊料，待其冷却后进行二次粉磨。
等静压成型
等静压成型，是保证等静压石墨材料各向同性的关键工艺。等静压成型的基本原理是帕斯卡定律，即在充满液体的封闭容器中，施加于流体中任一点的压力，必以相同的数值传递到容器中的任一部位。在等静压成型过程中，压力通过水等液体介质传递到橡胶模具上，各个方向上的压力是相等的。这样，粉料在模具中就不是按填充方向取向，而是按不规则排列方式被压缩。因此，尽管石墨在晶体学特性上是各向异性的，但是从整体上看，等静压石墨却是各向同性的。
等静压石墨的成型大致分为三个步骤：装料、升压及降压。将原料压粉填充到橡胶模具中，通过高频电磁振动，使得压粉得到密实。装完料后用手工对模具适当整形，然后将其密封。此时，模具内的粉料中还含有大量空气，会影响制品的成型性能及致密度，所以还需要对密封后的模具进行抽真空，以排除粉料颗粒间的空气。生产某些球形产品时，则应先将粉料用模压法预压成球体，再置入相应尺寸的等静压成型的模具内，例如成都碳素有限责任公司在其公开专利《一种核石墨材料组合及
预处理方法》中，就采用了先模压成型，再等静压成型的工艺流程。装料完成后即将模具转入高压容器内进行压制。加压过程需要分阶段逐步进行。例如，先将压力升5MPa，保持一段时间，使模具内残余气体部分排出。此时，因粉料受压而体积收缩，因此高压容器内压力略有下降。接着再次升压至20MPa左右，排出部分气体后粉料体积再次收缩，然后再升高压力到所需的工作压力，一般为100~200MPa，并在选定的高压下保持一定时间（20~60min）后再降压。降压过程也需缓慢进行，因为粉料中必定还残留有少量空气，并随着粉料的压缩，体积急剧减小。如果压力突然减小，这些压缩的气体就会迅速膨胀，从而导致坯体开裂。
目前，用于等静压石墨生产的冷等静压机最大规格为φ2150mm×4700mm，最高工作压力180MPa。
焙烧
焙烧是除去坯体中挥发份，并使粘结剂焦化的过程，最高温度一般不超过1250℃。在焙烧过程中，骨料和粘结剂之间发生复杂的化学反应，粘结剂在分解，释放大量挥发分的同时，进行缩聚反应。在低温预热阶段，生坯因受热而膨胀，在随后的升温过程中，又因缩聚反应而体积收缩。生坯的体积越大，挥发分的释放就越困难，同时，生坯表面和内部也越容易产生温差、收缩不均匀等现象，这些都有可能导致坯体出现裂纹。等静压石墨由于结构细密，焙烧过程要求要特别缓慢，而且炉内温度要非常均匀，尤其是在沥青挥发分急剧排出的温度阶段，加热过程要谨慎进行，升温速度不能超过1℃/h，炉内温差要求小于20℃，此工艺一般需要1个月以上的时间。如天津锦美碳材料科技发展有限公司在其公开专利《一种各向同性石墨的制备方法》中所述，一次焙烧的最高温度为1200℃左右，平均升温速率为3℃/h。其中350~400℃，升温速度：≤1℃/h；400~500℃，升温速度：≤℃/h；500~600℃，升温速度：≤1℃/h。
浸渍
焙烧过程中，粘结剂挥发分被排出，并在制品中留下细微的气孔，且几乎都是开口气孔。这些气孔的存在，会损害制品的体积密度、机械强度、导电率、导热率及抗化学反应性等。生产中，主要是通过沥青浸渍法来降低气孔率，即通过开口气孔把煤沥青浸渍到制品内部，然后通过二次焙烧，使沥青焦化，填充孔隙。
浸渍的一般工序：先在具有良好密闭性的浸渍罐中对制品进行预热，预热温度视所选浸渍沥青的型号而定，通常在100℃左右；然后将浸渍罐抽真空，真空度控制在左右，使制品脱气；接着把熔化好的煤沥青注入浸渍罐中，直至沥青浸没制品，同时给浸渍罐升温，一般不超过300℃；最后给罐内加压，促进沥青进入制品内部，压力一般不超过
3MPa。
通常，等静压石墨要经过多次的浸渍—焙烧循环，但不超过3次，超过3次，浸渍工序对制品性能的提高作用就很有限了。清华大学在其公开专利《一种各向同性石墨制品及其制备方法》中，就采用了3次浸渍—焙烧循环工艺。浸渍后的样品，在二次焙烧中，容易出现沥青受热渗出的现象，影响浸渍的效果。有研究表明，利用热等静压技术对制品进行二次焙烧，在加热的同时，施以5MPa左右的压力，可以有效避免沥青渗出现象。这种方法的缺点是，设备昂贵，生产率极低。
石墨化
把焙烧后的制品加热到约3000℃，碳原子晶格有序排列，完成由炭向石墨的转变的过程，叫石墨化。石墨化的方法有艾奇逊法、内热串接法、高频感应法等。通常的艾奇逊法，制品从装炉到出炉，大约需1~个月的时间。每炉可以处理几吨到几十吨的焙烧品。内热串接法热利用率高，约为艾奇逊法的倍，已开始逐步取代艾奇逊法。石墨化后，制品的体积密度、导电率、导热率及抗腐蚀性能得到很大程度的提高，机械加工性能也得到改善。但是，石墨化会降低制品的抗折强度。
检验
石墨化后，还需要对制品的密度、硬度、强度、电阻率、灰分等指标进行检查，以判断是否达到指标要求。表1为日本东洋碳素公司等静压石墨的各项性能指标。
表1日本东洋碳素公司等静压石墨的各项性能指标
纯化
等静压石墨在用于半导体、单晶硅、原子能等领域时，对纯度的要求很高，必须用化学方法将杂质除去后，才能用于这些领域。除去石墨
中杂质的通常做法是，把石墨化制品放入卤素气体中加热到约2000℃，杂质就被卤化成低沸点的卤化物而挥发除掉。几乎所有的石墨化制品中的杂质元素均能用氯气卤化除掉。但是硼元素例外，它只能氟化除掉。用于提纯的卤素气体有氯气、氟气，或者是能在高温条件下分解产生这
些气体的卤代烃，例如，四氯化碳( CCl
4)，二氯二氟甲烷( CCl
2
F
2
)。例
如美国的格拉弗技术国际控股有限公司在其公开专利《低CTE高各向同性石墨》中，就采用的高温卤素气体除杂的方法：将石墨化得到的样品在2200~2600℃之间经卤素气体纯化，除去硼等杂质，得到高纯度高各向同性石墨。
4.结语
在当今的工业生产中，石墨已经成为一种必不可少的关键材料，特别是在太阳能工业、半导体工业和核工业等方面，石墨的需求量在急剧增加，质量要求也越来越高。目前，中国只能生产低品质的等静压石墨，高品质等静压石墨完全依赖进口。开发我国具有自主知识产权的高品质等静压石墨产品，已经迫在眉睫，正待于我们迎头赶上。
二甲醚的生产工艺
二甲醚及生产工艺 摘要：综述了二甲醚的性质、用途、生产方法及使用二甲醚时候的注意事项。 关键词：二甲醚化工产品合成气一步法甲醇液相法甲醇气相法 一、产品说明 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点-14 1.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射
剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 2.1 生产方法简介 目前国外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 2.2 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法：
年产5500吨高纯石墨生产工艺流程
年产5500吨高纯石墨窑炉节能技术改造项目可行性研究报告
第三章产品市场预测及改造规模 3.1石墨国内市场预测 3.1.1石墨级石墨制品的性质、用途及其制品 石墨是典型的层状结构物质，碳原子成层排列，每个碳原子与相邻碳原子之间等距相连，每一层中的碳原子按六方形环状排列，上下相邻层的碳六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构，位移的方向和距离不同就导致不同的结构。上下两层的碳原子之间距离比同一层内的碳之间的距离大（层内C-C 间=0.142nm，层间C-C间距=0.340nm）。石墨由于其结构而具有以下性质： 1、耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失也很小。其热膨胀系数很小，石墨强度随温度升高而加强，在2000℃时，石墨强度比提高一倍。 2、导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子之间只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 3、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能也就越好。
4、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、碱有机溶剂的腐蚀。 5、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。 6、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。 石墨因其独特的性能而广泛运用于冶金、机械、石油、化工、电子、建材、地质、轻工等领域，主要有以下用途： 1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭保护剂、冶金炉的内衬。 2、作导电材料：在电气工业上用来制造电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。 3、作耐磨润滑材料：石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200-2000 ℃温度和很高的滑动速度下不使用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备广泛采用石墨材料制成的活塞环、密封圈和轴承，它们运转时不需要加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好润滑剂。 4、石墨具有良好的化学稳定性：经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点，大量用于制作热交换器，
年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
太原理工大学化学化工学院 《化工设计》课程设计讲明书 年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
学生学号：2009002273 学生姓名：武晓佩 专业班级：化工工艺0904 指导教师：郑家军 起止日期： 2012.11.26～2012.12.21
化工设计课程设计任务书
摘要 作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME 是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时可不能产生破坏环境的气体，能廉价而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醚差不多上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采纳气相法制备二甲醚工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过γ-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。气相法的工艺过程要紧由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。要紧完成以下工作： 1）精馏用到的二甲醚分离塔和甲醇回收塔的塔高、塔径、塔板布置等的设计； 2）所需换热器、泵的计算及选型； 关键词：二甲醚，甲醇，工艺设计。
Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL2O3catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc; 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
炭材料知识 3
碳材料知识 前言： 碳，一种神奇的元素，它是地球上一切有机体生物的骨架元素，在人体元素成分中含量为18%，占人体比重的16.3%，位置第二大元素。氧占人体元素成分的65%，鲜重第一，若按干重计算，则碳元素占54%，排第一，是构成人体最重要的元素，所以说碳是生命之源。同样炭也是世界上唯一将对立与统一集于一体的材料，它既是最硬又是最软的材料，既是绝缘体又是导电体，既是隔热材料又是导热材料，既是全吸光材料又是全透光材料，它千变万化，独树一帜。神秘莫测的炭，成为科学家永不放弃研究的课题。 碳材料结构 碳材料原子都是C，但因工艺改变使原子排序发生变化，形成万别千差的分子结构，因此它既是零维结构材料又是多维结构材料，既是晶体结构又是非晶体结构。炭的神奇之处主要体现在可以借助不同的杂化方式（sp、sp2、sp3），形成不同的物理和化学性质的晶体结构，即“同素异形体”。比如石墨、金刚石都属于晶体结构，但石墨原子结构为六方排列，金刚石却为立方结构，因化学成键方式不同具有截然相反的特性。 C60是富勒烯的代表，属于零维结构炭材料，有很好的稳定性，抗辐射和化学腐蚀，耐压程度比金刚石还高。碳纳米管属于一维材料，石墨烯属于二维材料，石墨和金刚石属于三维材料。炭材料结构既具有金属材料的机械性能、导电性、传热性、高强度，又具有无机和有机材料的轻、柔、吸、滑、耐腐蚀、防辐射、解毒、食用等神奇功效。
一、碳材料的发展史 人类起源－－－－－－－－－－木炭为热能的来源 人类文明时代－－－－－－－－用炭作墨汁、染料、防腐、防病 铜器时代－－－－－－－－－－用炭还原铜 十八世纪初－－－－－－－－－用焦炭炼钢 1895年－－－－－－－－－－－用炭做电极、电刷 1945年－－－－－－－－－－－活性炭用于环保 1985年－－－－－－－－－－－生产等静压石墨 1986年－－－－－－－－－－－生产热解石墨、热解炭 1988年－－－－－－－－－－－研究炭纤维、柔性石墨 1990年－－－－－－－－－－－发现C60富勒烯 1991年－－－－－－－－－－－发现碳纳米管 2004年－－－－－－－－－－－发现石墨烯 二、碳材料的种类 3.1传统碳材料有：木炭、竹炭、活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨、石墨电极、石墨电刷、炭棒、铅笔等。 3.2新型炭材料料：等静压石墨、金钢石、炭纤维、石墨层间化合物、柔性石墨、核石墨、多孔炭、玻璃炭、储能用炭材料等。 3.3纳米炭材料有：富勒烯、炭纳米管、纳米金刚石、碳气凝胶、石墨烯。 三、碳材料的应用 4.1机械领域：轴承、密封元件、制动元件等； 4.2电子工业：半导体、光纤、电极、电波屏蔽、电子元件等； 4.3电器工业：电刷、电触点、集电体、真空发热体等；
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等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介 摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。 关键词：等静压石墨特性用途生产工艺 等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。 1.等静压石墨的主要用途 1.1 太阳能电池及半导体晶片用石墨 在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。 1.2 核石墨 等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。
高纯石墨的原材料及生产工艺简介
高纯石墨的原材料及生产工艺简介 1.原材料石油焦、针状焦、煤沥青 （1）、石油焦：是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物，黑色多空。主要元素为碳，灰分含量很低。石油焦属于易石墨化碳一类，石油焦在化工、冶金中广泛应用，是生产人造石墨制品及电解铝用碳素制品的主要原材料。 石油焦按热处理温度分为：生焦和煅烧焦2种。前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量灰分,机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业在碳素厂进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫%以上）、中硫焦（含硫）、和低硫焦（含硫%以下）三种。人造石墨生产一般使用低硫焦。 （2）、针状焦 针状焦是外观具有明显纤维纹理，热膨胀系数特别低和容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒。在偏光显微镜下可观察到各项异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。 针状焦物理机械性制的各项异性十分明显，平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油油渣为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。（3）、煤沥青 煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而融化，密度为克每平方厘米。（g/cm3）按其软化点的高低分为低温、中温和高温三种。中温沥青的产量为煤焦油的54-56%。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青的软化点、甲苯不溶物、结焦值和煤沥青流变性等。 煤沥青在他素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对碳素制品生产工艺和产品质量品质影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高的中温或中温改质沥青，浸渍剂使用软化点较低、流变性好的中温沥青。 2.制作工艺 （1）、煅烧 碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为1250℃-1350℃。 ①、煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于cm3，电阻率不大于550μΩ.m，针状焦真密度不小于cm3，电阻率不大于500μΩ.m。 ②、原料的破碎处理和配料 在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理 中碎：通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的
二甲醚生产流程
二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品 精馏后制得，随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法，前者的反应在液相中进行，甲醇经浓硫酸脱水而制得，但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题，逐步被淘汰。近年来，二甲醚的需求量增长较大，各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺，主要包括二步法和一步法。 二步法先由合成气制取甲醇，然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂，现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂，性能优良，选择性好，故能制备出高纯的二甲醚，还能避免污染。 一步法由合成气直接制取二甲醚，包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏分离得二甲醚，未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂，一般由两类催化剂混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al (O)基催化剂，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆
态床两种。 一步法制二甲醚的反应可分为以下几步： CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1) 2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2) CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3) 总反应式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mo l (4) 一步法与二步法相比较，各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生产高纯度，还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。从目前的技术发展趋势来看，一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。 根据反应过程的相态和工艺特点来分，合成气一步法制二甲
甲醚生产工艺
二甲醚及生产工艺 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点 -141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 生产方法简介
目前国内外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法： 催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。 甲醇脱水反应的化学反应式如下。 主反应: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O
等静压石墨
等静压石墨 等静压石墨是由高纯石墨压制而成。等静压石墨是指采用等静压成型方式生产的石墨材料，也称为“各向同性”石墨。 等静压成型是将待压物料经过密封后臵于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对物料进行均匀加压。根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀的传递到各个方向，因此高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀和大小一致的。采用这种方法使粉料致密成坯体的方法称为等静压成型。 按照等静压成型时的温度划分，还可分为冷等静压、温等静压和热等静压。热等静压生产的石墨性能最高，但价格昂贵，例如神舟六号逃逸装置上的石墨材料就是采用热等静压技术生产的，价值高达2万/kg。 等静压石墨具有以下优点： 适合大规模成型、压制异型制品。由于采用液体加压，表明均匀受力压缩；压力可达160-200Mpa甚至更高，压缩强度高，因此适合压制大规格制品。可以改变模具形状直接压制成异形坯。 材料组织结构致密均匀，硬度高、强度高。液体加压，制品均匀受力；可选保压时间以及控制泄压速度，释放压力后制品弹性后效小，是压制超细结构产品的前提条件之一；压力大、强度高，因此制品硬度和强度均较高。 各向同性（特性与尺寸、形状、取样方向无关）。由于液体中加压，各向压力相同，制品具有各向同性。抗热震性好、耐高温。材料在急冷急热工况条件下不易开裂，并且抗氧化性能强。 等静压石墨具有高强度、高密度、高纯度、化学稳定性高、结构致密均匀、耐高温、耐辐照、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点，广泛用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。尤其是大规格高质量的特种石墨，作为替代材料，在高科技、新科技领域有着宽广的应用空间，具有广泛的应用前景。 等静压石墨是国际上近50年来发展起来的新产品，与当今高科技紧密相连。不仅在民用上大有作为，在国防尖端上占有重要地位，属于新型材料。它是制造单晶炉、金属连铸石墨结晶器、电火花加工用石墨电极等不可替代的材料，更是制造火箭喷嘴、石墨反应堆的减速材料和反射材料的绝好材料。 作为全球制造业大国和最大的光伏产品生产国，中国一直保持巨量的等静压石墨需求。近
国内外二甲醚场和生产工艺分析
国内外二甲醚市场和生产工艺分析 国内外二甲醚市场和生产工艺分析 目前二甲醚
EDM石墨电极材料的再认识
EDM石墨电极材料的再认识 昆山黑金石墨科技有限公司姜涛刘波 随着EDM（电火花加工）工艺技术在精密模具加工中扮演越来越重要的角色与位置，EDM电极材料的选择则也愈发的受到极大的关注和极高的重视！众所周知，电极材料的通常选择为：电解铜、铜钨、银钨、传统石墨等，但因受品质、成本及效率的综合考量，绝大多数模具厂家选择电解铜为常用电极材料，但随着工业与科技的进一步发展，更高的品质、更低的成本和更快的交期成了模具加工厂不变的改善主题，新型石墨材料于一个恰当的时机进入了模具制造工程师的视线，它的高品质、高效率、较低的成本也以接近完美的方式诠释了工程师们的追求！ 许多较早进入模具加工行业并接触过石墨材料的工程师曾有一普遍印象：脏、易掉渣、加工精度差、效率不高等等，那时只有在不得已的时候且模具制造品质度要求不高时才会成为人们的一个备选考虑，而如今，因技术的升级，其新型的石墨材料---等静压石墨所带给人们的感受已是大为不同：高强度、高密度所伸展的加工特性已是可加工极高精度的精密零件，可加工极复杂对造型要求极高的特大型零件，加工效率惊人。。。这就是当前我们所看到的景象：汽车模具、家电模具、手机模具已大范围的采用等静压石墨材料作为电极材料的常选，而带给模具厂家的结果则是高品质模具的快速试模、量产皆变为现实，极大的增强了模具厂家的竞争力。 理论总是由实践总结而来，而理论又总是指导实践更上一层，为了更好的保障与完成EDM高品质加工，我们有必要对EDM加工的重要一环---电极作一个深入了解和探讨，今天我们主要针对石墨材料电极进行论述： 石墨按应用场合及特点的不同，通常分为：普通、高功率、高纯、细颗粒，而后面我们所要着重提到的等静压石墨则同时涵盖了高纯、细颗粒石墨的特点，故又常被称为三高特种石墨或核石墨；石墨的生产工艺则通常为粉碎、混合、成型处理（分模压、挤压、等静压、振压等方式）、烘焙、浸渍、石墨化、纯化；在忽略其它工艺配合的情况下，我们单独对影响EDM至深的粉碎和成型两道工艺作大致介绍： 粉碎：顾名思义，该道工艺的任务是将构成石墨产品的原始材料进行预定要求的粉碎处理，其决定了最终石墨材料的颗粒度大小，而石墨材料的颗粒度大小则对EDM的光洁度至关重要，颗粒度（粒径）越小，则我们可加工零件的光洁度越细，现今全球的石墨材料颗粒度最高制造水平为3um以内，在合适的机器与参数配合下加工光洁度可达到
石墨坩埚分类以及主要用途
石墨坩埚分类以及主要用途 石墨具有独特的有限，在工业中被应用于不同的领域，就石墨坩埚来说，坩埚是以结晶形天然石墨为主体原料，可塑性耐火粘土作粘结剂，经与不同类型熟料配合而制成的主要应用于冶炼特种合金钢、熔化有色金属及其合金的耐火石墨坩埚。根据信瑞达石墨对石墨的了解，就产品的性能、用途而言，石墨坩埚分类以及主要用途 石墨具有独特的有限，在工业中被应用于不同的领域，就石墨坩埚来说，坩埚是以结晶形天然石墨为主体原料，可塑性耐火粘土作粘结剂，经与不同类型熟料配合而制成的主要应用于冶炼特种合金钢、熔化有色金属及其合金的耐火石墨坩埚。就产品的性能、用途而言，石墨坩埚是耐火材料的一个组成部分。 坩埚可分为石墨坩埚、粘土坩埚和金属坩埚三大类。在石墨坩埚中，又有普型石墨坩埚与异型石墨坩埚及高纯石墨坩埚三种。各种类型的石墨坩埚，由于性能、用途和使用条件不同，所用的原料、生产方法、工艺技术和产品型号规格也都有所区别。石墨坩埚的主体原料，是结晶形天然石墨。故它保持着天然右墨原有的各种理化特性。即：具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。 坩埚的型号规格较多，在应用时不受生产规模、批量大小和熔炼物质品种的限制，可任意选择，适用性较强，并可保证被熔炼物质的纯度。石墨坩埚，因具有以上优良的性能，所以在冶金、铸造、机械、化工等工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。并有着较好的技术经济效果。坩埚的种类大体分为三大类：第一类炼铜坩埚，其规格“号”，；第二类为炼铜合金坩埚，特圆形有100个号，圆形有100个号，第三种炼钢用的坩埚，有100个号。 坩埚规格(大小)，通常是用顺序号大小表示的，1号坩埚具有能熔化1000g黄铜的容积，其重量为180g。坩埚在熔炼不同金属或合金时熔化量计算，可以坩埚的容重规格号，乘上相应金属和合金系数。坩埚的生产原料，可概括为三大类型。一是结晶质的天然石墨，二是可塑性的耐火粘土，三是经过煅烧的硬质高岭土类骨架熟料。近年来，开始采用耐高温的合成材料，如：碳化硅、氧化铝金刚砂及硅铁等做坩埚的骨架熟料。这种熟料对提高坩埚产品质量，增强坩埚密度和机械强度有着显著效果。坩埚的成型，有三种方法，较原始古老的成型方法是手塑成型。第二种是旋塑成型法第三种是压型成型法. 石墨坩埚系采用天然鳞片石墨、腊石、碳化硅等原料制成的高级耐火器皿，供冶炼、熔铸铜、铝、锌、铅、金、银以及各种稀有金属之用。 1、用后放置干燥处，切忌雨水侵入；使用前须缓慢烘烤到500摄氏度方可使用。 2、应根据坩埚容量加料，忌挤得太紧，以免金属发生热膨胀胀裂坩埚。 3、取出金属熔液时，最好用勺子舀出，尽量少用卡钳，若用卡钳等工具应与坩埚形状相符，避免局部受力过大而缩短使用寿命。
太阳能发电原材料等静压石墨生产现状
太阳能发电原材料等静压石墨生产现状 刘荣华 如今光伏成为焦点，solarF阳光网（https://www.sodocs.net/doc/5814454408.html,）对此整理了一些关于太阳能发电原材料的知识跟大家分享。 等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。譬如，等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高其机械强度不但不降低，反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性；耐化学腐蚀性强，导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在冶金、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用。其中，在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。笔者参与收购整合中国第三大石墨矿，并斥巨资建立中国石墨产业应用园区，其中有项深加工产品为等静压石墨。下面谈谈我对等静压石墨的理解。 一、关于等静压的几个概念 1、等静压与等静压成型： 等静压：是指在各个方向上对经过密封的物料同时施加相等的压力状态； 等静压成型：是将待压物料经过密封后置于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对物料进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向，因此高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。采用上述方法使粉料致密成坯体的方法称为等静压成型。 2、等静压石墨：等静压石墨是指采用等静压成型方式生产的石墨材料。等静压
等静压石墨的应用发展及生产工艺简介
等静压石墨的应用发展及生产工艺简介 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介 摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。 关键词：等静压石墨特性用途生产工艺 等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。 1.等静压石墨的主要用途 太阳能电池及半导体晶片用石墨 在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。 核石墨
等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。 电极石墨 石墨无熔点，是电的良导体，抗热震性好，是极佳的电火花加工电极材料。普通石墨材料，为粗颗粒结构低密度各向异性石墨，不能满足电火花加工的需求，而等静压石墨电极结构均匀、致密、加工精度高，可以满足这方面的要求。 连续铸造结晶器石墨及模具石墨 主要用于连续铸造结晶器与超硬材料生产用能耐高温、高压的模具材料。等静压石墨由于它的微粒子结构、较高的机械强度、均匀的热传导，使连铸与模压的产品表面光滑，内在质量高，使用寿命长，是结晶器的最佳材料。而且对于大型烧结材料，模具壁的厚度应尽可能薄，必须使用强度很高的细结构各向同性石墨。 其它用途 在炭刷、机械密封、触轮的集电板等处使用，要求加工精度的同时，高润滑性和高导电性是极其重要的。普通石墨材料，需要用树脂、金属进行浸渍处理，以提高强度和气密性，但在耐腐蚀和耐高温性能上限制其使用范围。等静压石墨摩擦系数低、导热性能好，常用作轴承、机械密封用密封环、活塞环等滑动摩擦材料。此外，等静压石墨还用于
二甲醚生产工艺及其应用技术分析
119二甲醚生产工艺及其应用技术分析 徐玉国，韩兆君 （烟台南山学院，山东烟台265713） 摘要：本文综述了二甲醚的性质、生产工艺以及二甲醚的主要应用,同时展望了二甲醚作为清洁燃 料的发展前景。 关键词：二甲醚；生产工艺；应用 1概述 能源是发展农业、工业、国防和改善人民生活的重要物质基础，是一切生产技术变革的前提。尽管我国有丰富的资源，但存在一些不利方面，主要表现在：人均占有量少，地理分布不均，单位产值耗能高。另外，随着经济发展，汽车工业产销量大增，其直接后果是汽车尾气污染，造成环境问题日益严重，这不仅造成经济上的重大损失，对人体健康也有极大危害。因此清洁能源开发也为世界各国所重视。 近年来，二甲醚作为一种新型清洁能源,特别是作为车用燃料，引起了人们的关注,对二甲醚生产工艺的研究已成为世界各国的研究热点 二甲醚(Dimethyl ether，缩写为DME)在常温常压下是一种无色气体，具有轻微的醚香味，毒性很低，人吸入或经皮肤吸收过量二甲醚会引起麻醉、失去知觉和呼吸器官损伤；具有较优良的环境性能指标，不致癌，不会对大气臭氧层产生破坏作用；为无色易液化气体，燃烧时火焰略带光亮；具有良好的混溶性，可以与大多数极性和非极性有机溶剂混溶，如能溶于汽油、四氯化碳、苯、氯苯、丙酮及乙酸甲酯等，加入少量助剂后可以与水以任意比例互溶。二甲醚基本的物理性质见表1。 表1二甲醚的物理性质 分子式：CH3OCH3蒸气压：0.53MPa(20℃) 摩尔质量：46.07燃烧热(气态)：1455kJ/mol 沸点：-24.9℃蒸发热：476.4kJ/kg(-24.8℃) 熔点：-141.5℃自燃温度：350℃ 闪点：-41℃爆炸极限(空气中)：3.45～26.7vol％临界压力：5.32MPa在水中的溶解度：35.3%(wt)(24℃)临界温度：128.8℃密度：0.661kg/l(20℃) 2合成二甲醚的生产工艺 2.1甲醇脱水合成工艺 目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺。 （1）液相法是将甲醇与浓硫酸混合并加热到140℃，脱水制得二甲醚。该工艺比较落后，产品后处理也比较困难，设备易腐蚀，环境污染严重，因此目前已少采用。 （2）气相法是将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过催化剂床层气相脱水制得二甲醚。常用的催化剂为活性氧化铝、结晶硅酸铝等。气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。 2.2直接合成工艺 一步法合成二甲醚即合成气在同一反应器 2008年第12期2008年12月 化学工程与装备 C hem i cal E ngi neer i ng&E qui pm en t
石墨坩埚生产工艺概述
石墨网 https://www.sodocs.net/doc/5814454408.html, 石墨坩埚生产概述 石墨坩埚，是以结晶形天然石墨为主体原料，可塑性耐火粘土作粘结剂，经与不同类型熟料配合而制成的主要应用于冶炼特种合金钢、熔化有色金属及其合金的耐火石墨坩埚。就产品的性能、用途而言，石墨坩埚是耐火材料的一个组成部分。 坩埚可分为石墨坩埚、粘土坩埚和金属坩埚三大类。在石墨坩埚中，又有普型石墨坩埚与异型石墨坩埚及高纯石墨坩埚三种。各种类型的石墨坩埚，由于性能、用途和使用条件不同，所用的原料、生产方法、工艺技术和产品型号规格也都有所区别。 石墨坩埚的主体原料，是结晶形天然石墨。故它保持着天然右墨原有的各种理化特性。 即：具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。 坩埚的型号规格较多，在应用时不受生产规模、批量大小和熔炼物质品种的限制，可任意选择，适用性较强，并可保证被熔炼物质的纯度。 石墨坩埚，因具有以上优良的性能，所以在冶金、铸造、机械、化工等工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。并有着较好的技术经济效果。 坩埚的种类大体分为三大类：第一类炼铜坩埚，其规格“号”，；第二类为炼铜合金坩埚，特圆形有100个号，圆形有100个号，第三种炼钢用的坩埚，有100个号。 坩埚规格（大小），通常是用顺序号大小表示的，1号坩埚具有能熔化1000g 黄铜的容积，其重量为180g。坩埚在熔炼不同金属或合金时熔化量计算，可以坩埚的容重规格号，乘上相应金属和合金系数。 坩埚的生产原料，可概括为三大类型。一是结晶质的天然石墨，二是可塑性的耐火 粘土，三是经过煅烧的硬质高岭土类骨架熟料。近年来，开始采用耐高温的合成材料，如：碳化硅、氧化铝金刚砂及硅铁等做坩埚的骨架熟料。这种熟料对提高坩埚产品质量，增强坩埚密度和机械强度有着显著效果。 坩埚的成型，有三种方法，较原始古老的成型方法是手塑成型。第二种是旋塑成型法第三种是压型成型法.
二甲醚生产工艺流程
合成气制二甲醚工艺 目前合成气合成二甲醚的生产工艺主要有两步法和一步法两种，两步法是经过甲醇合成和甲醇脱水两步过程得到DME，一步法是合成气直接生产DME，新开发的工艺有二氧化碳加氢合成二甲醚和生物质间接液化制取二甲醚。 1、两步法制二甲醚 两步法制二甲醚是以合成气为原料由低压法制得甲醇后,甲醇再经脱水制得DME，其主要过程如图1所示： 图1两步法合成二甲醚流程简图 其中甲醇脱水制二甲醚的方法又包括液相甲醇脱水法和气相甲醇脱水法液相甲醇脱水是将甲醇与浓硫酸混合加热使甲醇脱水得到二甲醚,浓硫酸起到催化剂的作用该工艺具有反应温度低,原料转化率和二甲醚的选择性高的优点,但是产品后处理比较困难,而且浓硫酸的存在使设备腐蚀严重,并且产生大量的废液,带来很大的环境污染,限制了此工艺的发展"目前国内仅有武汉硫酸厂和山东久泰化工科技有限公司开发此工艺。 在液相脱水制DME基础上，为了避免液体酸作为甲醇脱水剂时产生的设备腐蚀问题,美孚公司和意大利的ESSO公司开发了以固体酸为催化剂的甲醇气相脱水技术，气相甲醇脱水法的基本原理是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂脱水生成二甲醚，目前常用的催化剂主要有沸石、氧化铝、二氧化硅/氧化铝、阳离子交换树脂等，由于甲醇脱水反应是放热反应，因此维持适宜的反应温浙江大学博士学位论文合成气合成二甲醚和乙二醇研究综述度是气相甲醇脱水法的关键，两步法制二甲醚的反应条件温和，副反应少，二甲醚的选择性和产品的纯度高，但是由于需要从合成气开始生产甲醇，导致合成气的转化率低，生产流程长，并且需要经过甲醇分离精制过程，使得整个工艺的成本增加，即使购买成品甲醇直接脱水制得二甲醚，也容易受到甲醇价格的影响，而使成本难以控制。 2、一步法制二甲醚 合成气直接制二甲醚被称为“一步法”，一步法合成二甲醚由甲醇合成和甲醇脱水两个过程组成，同时还存在水汽变换反应，由于受到热力学的限制，甲醇合成反应的单程转化率一般较低，而由合成气一步法合成二甲醚，采用具有合成甲醇和甲醇脱水两种功能的复合催化剂，由于催化剂的协同效应，反应系统内各个反应相互祸合，生成的甲醇不断转化为二甲醚，合成甲醇不再受热力学的限制，与传统的经甲醇合成和甲醇脱水两步得到DME两步法，相比，一步法具有流程短、操作压力低、设备规模小、单程转化率高等优点，经济上更加合理，但缺点在于二甲醚的选择性低，产物的纯度不高。 目前国内外一步法合成二甲醚的反应工艺主要包括固定床工艺和浆态床工艺两大类：（1）固定床工艺 该工艺采用固定床作为合成二甲醚的反应器，合成反应在固体催化剂表面进行，在此工艺中，若采用贫氢合成气为原料气，催化剂表面会很快积碳，因此须使用富氢合成气为原料气，固定床一步法制取二甲醚的优点是具有较高的CO转化率，该方法具有简单高效的优点，但由于二甲醚合成反应是强放热反应，反应所产生的热量如果无法及时移走，致使催化剂床层局部区域产生热点，进而导致催化剂铜晶粒长大，从而导致催化剂活性降低甚至失去活性，同时，在目前所使用的催化剂上，具有催化甲醇合成的功能团和具有催化甲醇脱水功能的酸
等静压石墨的用途和发展方向
等静压石墨的用途和发展方向 等静压石墨研发方向国内等静压石墨研发的方向是什么？应成为参与竞争者首先要考虑的课题，笔者认为：等静压石墨材料研制的方向和应用领域的需求发展趋势相一致的，研发品种应与市场需求同步。 1、太阳能电池及半导体晶片用石墨：光伏产业用石墨材料：由于等静压石墨材料的具备高强、高密、各向同性好，制成的石墨部件在使用过程中受热、加热都较均匀，同时由于材料的密度均匀能够有效的减小材料受急冷急热而产生的内应力（抗热震性能好），故可大大延长设备或器具的使用寿命周期，所以在半导体、太阳能行业中，大量用等静压石墨（各向同性石墨），制作Cz型单晶直拉炉热场石墨部件（坩埚、加热器、导流筒、保罩等）；多晶硅熔铸炉用加热器、；化合物半导体制造用加热器、坩埚、等部件。等静压石墨属于石墨材料中的精品，具有其他普通石墨不具备的优异性能，是多晶硅、单晶硅制造业热场中耐热材料的首选基础性材料。太阳能光伏发电发展迅猛，近10年来，全球太阳能光伏产业平均年增长率为41.3％虽然2009年经历了经济危机的袭扰，全球太能产业仍然保持了30％以上的增长，哥本哈根气候论坛后，会有更大的发展空间，预计2010年开始全球太阳能市场会有年均50％~60％的恢复性增长，中国作为全球最大的太阳能光伏生产国，其份额达到全球的70％，行业在2009年消耗的高档石墨材料达到5000多吨，预计今后每年的等静压石墨材料的需求量将以平均以25～30％的速度增长，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。清洁能源的发展，市场的需求和策面的支持，是行业发展的最有利条件。大尺寸、高纯度、高密度、高强度、等静压（各向同性）石墨材料是电子和光伏产业发展需要，“十二五期间”将是国内等静压石墨制造企业发展的最好机会。目前，单晶尺寸向大规格化发展，前几年盛行的18寸炉在2010～2011年中20寸炉迅速取代，并有朝更大规格发展的趋势；多晶硅也朝大型化发展，另外，多晶硅准入细则仍在讨论之中，高端产品是发展方向。光伏产业产品的大型化和高规格化，决定了对石墨有更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度； 2、电火花加工（EDM）用石墨与铜电极比石墨电极的优点：石墨的比重是铜的1/5，同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。便于制造大型模具；石墨加工速度快，一般比普通金属快3～5倍，可减少刀具的磨损和电极的损耗；石墨熔点高且易不会变形，不用担心因加工度过高产生变形而使工件受到损坏；石墨在加工完成后一般不必再进行抛光处理。减少了误差和缩短了生产周期。石墨的电火化加工速度快而损耗小，只要配合好合理的加工参数，石墨电极可以做到理论意义上的零损耗，减少电极重复加工的次数。正因石墨材料较铜材料存在上述优点，目前，许多模具厂现正转换为石墨加工,以缩短产品的交货期以增强在市场上的竞争力。欧洲目前的电火化加工用石墨和铜的比例8:2，而中国市场为3:7，随铜价上升以及技术进步，使用石墨的比例将持续增加，因此，我国电火花加工用石墨利用发展空间极大。“十五”期间模具市场需求很旺，前景很好。在目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情况下，如要较好地满足国民经济各部门发展所需，“十五”期间模具的产出每年有15％左右的增长，随机械制造业设备升级换代和制造技术水平的提高，模具产品发展将向精密、大型、复杂、长寿命方向发展，多功能复合模具将进一步发展，因此，要求石墨材料在“规格上大型化，组成粒度上颗粒超细化，使用上抗折能力更强化”。 3、高气冷堆堆芯结构石墨材料：“高气冷堆”是清华大学核能与新能源技术研究院自主研发的具有完全自主知识产权的，处于国际领先水平的第四代核反应堆。高气冷堆项目已经被国家列为“国家级的重大专项”，在建设中“华能山东石岛湾核电站（示范堆）”，需要等静压石墨材料数量为1200吨，占示范堆总投资费用的15％。为了中国的核能事业的健康发展，众多国内专家呼吁国内企业参与核石墨研发，国内核石墨材料专家清华大学核能院徐世江教授说：“核石墨是高气冷堆的关键材料，没有它就没有高堆。核石墨是防止核扩散的敏感材料，虽然目前可以进口，一旦国际形势发生变化，它的进口随时可能中断。为了独立自主地发展我国的高气冷堆产业，必须解决核石墨的国产化问题”成都炭素于2009年为清华核能院提供了首批40吨等静压核石墨材料，按期、保质、保量地完成了核石墨材料的供货，产品主要技术指标超过了预期，圆满地完成了核石墨试制任务，在核石墨国产化进程中迈出可喜的一步，核石墨与常规工程用石墨的主要区别有两点，核纯和耐辐照损伤。目前，国内核石墨