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石墨生产新工艺新技术

石墨生产新工艺新技术很广，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和**石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨设备的主要用途之一。

　　作导电材料

　　石墨在电气工业中广泛用来作电极、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等。其中以石墨电极应用较广，在冶炼各种合金钢、铁合金时，使用石墨电极，这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区，产生电弧，使电能转化为热能，温度升高到左右，从而达到熔炼或反应的目的。此外，在电解金

　　属镁、铝、钠时，电解槽的阳极也用石墨电极。生产刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。电气工业中所使用的石墨，对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品，要求石墨粒度控制在目目范围内，品位以上，有害杂质（主要是金属铁）要求在以下。电视机显像管所用的石墨，粒度要求在以下。作耐磨和润滑材料石墨在机械工业中常作润滑剂。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-温度并在很高的滑动速度下（/）不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承，它们运转时，勿需加入润滑油，石墨乳也是许多金属加工（拔丝、拉管）时的良好的润滑剂。

　　作耐腐蚀材料

　　石墨换热器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，而广泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业

　　部门，可节省大量的金属材料。0作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料由于石墨的膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器皿的铸模，使用石

　　墨后，黑色金属得到的铸件尺寸精准，表面光洁，成率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压耐烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等，都是用高纯石墨加工而成的。此外，石墨还可以作真空冶的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。

　　1用于原子能工业和*工业石墨吸收器

　　*1章石墨生产新工艺新技术概述

　　石墨具有良好的中子减速性能，较早作为减速剂用于原子反应堆中，铀—石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应**过几十个（为百万分之一），特别是其中硼的含量应小于。在*工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料

　　作防垢防锈材料

　　石墨能防止锅炉结垢，有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉（每吨水大约用），能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐和防锈。

　　石墨设备新用途

　　随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨，是年代开发的一种新的石墨制品。美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也

　　开始研制生产。这种产品除具有**石墨所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性。因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求

量逐年增长。

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新型列管式石墨换热器在合成氨生产中的应用

在合成氨生产过程中，石墨设备制品，始终伴随着热量交换，特别对化肥企业来说夏季气温上升，压缩机出工不出力现象普遍存在。

　　夏季气温上升，半水煤气脱硫后进人清洗塔清洗，而清洗塔在烈日暴晒下，温度高达40—43cc，使半水煤气在40cc的水饱和蒸汽压为880mmH 0 (8.63kPa)，半水煤气在2 600mmH 0(25.50kPa)(G)出清洗塔进人压缩机一段，一般由清洗塔到压缩机一段的半水煤气总管长100m，流速为8 10m/s，温度到达压缩机前可达到44cc，因而压缩机在夏季存在“有气无力”的现象。

　　在夏季水温高，压缩机“有气无力”、传热效果差、能耗高是制约合成氨生产的主要问题，二手石墨设备，对化肥企业来说，夏季是销售旺季，需要生产装置满负荷运行。针对以上问题我们经过了反复的研究，决定采用新型列管式石墨换热器，用在压缩机一段前，取得了良好的经济效益。

　　1 新型石墨换热器设备

　　(1)不透性石墨材料

　　不透性石墨是一种由人造石墨及合成树脂通过浸渍、压制、浇铸等方法制得新型的结构材料，它和其它一切非金属耐腐蚀材料的区别在于，除了具有高度的化学稳定性能，还具有较高的导热性能且不污染介质，不易结垢，因而大大的扩展了其应用范围。

　　在化学稳定性方面，化工石墨设备，不透性石墨除了强氧化性酸及碱外，对大部分化学介质都是耐腐蚀的，特别含氯离子的介质。在导热性方面，浸渍石墨的导热系数为

　　100～l10W/m·K，其导热系数和铜、铝相仿，是普通碳钢2.5倍以上，通常将其制作热交换器就是根据这一特点。

　　在热稳定方面，酚醛浸渍石墨一般可以承受l70 左右的温度，其热膨胀系数很小，大约为0.4～0.45×10 /K。

　　(2)新型热交换设备

　　新型列管式石墨热交换器两端为固定管板，管板与换热管连接使用高弹性耐腐蚀橡胶材料，实行三道弹性密封，设备结构简单，抗震性好、传热性能好，且操作阻力小，易维护和清理。彻底消除了传统石墨换热器结构上因粘结剂与浸渍石墨块材料线胀系数的明显差异所引起的应力破坏，消除了温度作用下石墨换热管“差异伸长”和温度不均布因素导致的破坏作用。即使在温差较大条件下，运行仍然稳定可靠。设备全部采用活性连接，换管方便，换热面积不减少，避免因堵管造成的整机报废情况。该新型石墨换热器许用压力可达到1.0MPa，使用温度可达到150 cc。

　　2 在合成氨中的应用

　　为了解决压缩机“有气无力”问题，以前有一些厂家采用以喷淋式和喷射式为主的混合热交换器，有的直接采用冷冻水进行降温。前者存在着诸如电耗高、有效气体成分损失、气水分离等系列问题，而后者投资大、耗能更高。在压缩机前增设石墨管煤气冷却器，考虑到夏季煤气温度平均46cC，故而采用温度较低的一次性地下水(温度为l 6 )对煤气进行冷却，这样压缩机一段人

　　口温度在夏季可降低10~C以上，可以始终保持压缩机满负荷运行。

　　(1)应用情况分析

　　根据克拉伯龙方程：PV=MRT可知，降低压缩机一段进气温度，可以提高压缩机打气量。以8×104t/a合成氨计算(投资约50万元)，其新型石墨换热器传热面积为712mz，按降低l0cc计算，石墨设备，可增加输气量为2_3%。

　　(2)经济效益

　　在正常情况下，原来系统日产氨280t，则按氨产量折算，新型石墨冷却器投产后可增加产量280×2.3%=6.44( )，高温季节按每年150天计算，则每年因此增加产量6.44×l50=966(fa)。按合成氨价格l 800元/t，吨氨耗煤700×1.3=900元，吨氨其它费用50元，耗水费用约500元/天，则每年增加效益：(1800—900—50)×966一l50×500=74.61万元

　　通过以上计算可以看出，合成氨生产装置在压缩机一段人口采用新型石墨换热器可有效提高设备运行负荷，增收节能，不到一年即可收回设备投资。

　　总之，从平度天柱等几个厂家使用情况来看。新型石墨换热器的使用取得了令人满意结果。我们相信，其使用前景将会更好。

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