CS220704B1

CS220704B1 - Způsob výroby speciálních sazí

Info

Publication number: CS220704B1
Application number: CS389881A
Authority: CS
Inventors: Karel Svoboda; Jaromir Posival; Frantisek Necesany; Milan Sykora; Vratislav Domalip
Original assignee: Karel Svoboda; Jaromir Posival; Frantisek Necesany; Milan Sykora; Vratislav Domalip
Priority date: 1981-05-27
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1983-04-29

Abstract

Vynález se týká produktů zplyňování ropných a dehtových surovin v přítomnosti kyslíku a vodní páry. Vynález řeší problém přípravy speciálních sazí s poměrně velkým specifickým povrchem a rozvinutou porézní strukturou, které neobsahují prakticky žádné látky s karcinogenními účinky. Speciální saze jsou použitelné například jako přísada při barvení polyolefinů určených pro styk s poživatinami, jako plnidlo do kaučuků a plastických hmot apod. Podstata vynálezu spočívá v regulaci technologického režimu zplyňování za vzniku generátorového plynu a sazí speciálních vlastností jako nového žádaného produktu. Řízením pracovních podmínek parciální oxidace se dosáhne vysoké kvality sazí a dokonalejšího využití produktů zplynování.

Description

Vynález se týká způsobu výroby speciálních sazí jako nového produktu parciální oxidace ropných a dehtových surovin v přítomnosti kyslíku a vodní páry. Saze lze využívat například jako přísadu pro barvení polyolefinů určených pro styk s poživatinami nebo pro přípravu speciálních izolací v kabelové technice.

Hlavním produktem zplyňovacího procesu jsou dosud plynné produkty, které představují surovinu pro výrobu syntézního plynu a technického vodíku. Vedlejším produktem parciální oxidace uhlovodíkových směsí jsou saze, které se odstraňují z proudu vzniklého generátorového plynu vypíráním vodou za vzniku vodné suspenze nazývané sazová voda. Sazová voda s obsahem 10 až 20 g/1 sazí představuje dosud nežádoucí odpad, který se zpracovává za použití mazutu na pevné palivo — sazové peletky nebo kapalné palivo — sazový olej, což je suspenze sazí v uhlovodíkové směsi, například mazutu, a likviduje se spalováním.

Při zpracování ropných surovin ve zplyňovacím procesu se jako surovina obvykle používá atmosférický nebo vakuový destllační zbytek, při zplyňování dehtových surovin se používají výševroucí dehtové frakce. Jako palivo nastřlkované do reaktoru se používá směs některé uvedené výševroucí suroviny a sazového oleje, ve kterém je suspendováno 10 až 70 % vyrobených sazí.

Nyní bylo zjištěno a experimentálně ověřeno, že úpravou technologických podmínek zplyňovacího procesu, které lze realizovat na dosud užívaných zplyňovacích reaktorech, lze řídit kvalitu vznikajících sazových částic a získat jako nový produkt zplyňovacího procesu speciální saze, které neobsahují prakticky žádné kancerogenní látky, mají poměrně velký specifický povrch a proto jsou vhodné pro aplikační využití jednak u předmětů z plastů určených pro styk s poživatinami, a dále ve směsích s plasty a kaučukem jako náhrada dosud používaných acetylenových sazí.

Při provozních zkouškách bylo ověřeno, že na dosud užívaných zplyňovacích generátorech při teplotách v oxidační zóně 1250 až 1370 °C a tlaku 3,3 až 3,6 MPa a při poměru kyslíku k palivu v rozmezí 0,60 až 0,73 m_n ³/kg a hmotnostního poměru vodní páry k palivu 1 : 3 až 10 : 18 se získají speciální saze s měrným povrchem stanoveným nízkoteplotní adsorpcí dusíku 500 až 900 m²/g, olejovým číslem 3 až 6 ml dibutylftalátu na 1 g sazí, celkovým objemem pórů 2 až 4 cm³/ /gram, obsahem popela pod 0,6 % hmotnosti a obsahem kancerogenních látek pod 0,5 ppm.

Výše uvedené nevýhody nemá způsob výroby speciálních sazí oxidací ropných a dehtových surovin v přítomnosti kyslíku a vodní páry s následujícím vypíráním vodou a izolací, například peletizací za přídavku nepolárního rozpouštědla, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zplyňovaná surovina, rozptýlená do kapek, se uvádí do styku se směsí kyslíku a vodní páry v poměru 0,60 až 0,73 m_n ³, výhodně 0,65 až 0,70 m_n ³ kyslíku na 1 kg nastřikované suroviny a 0,35 až 0,55 kg, výhodně 0,40 až 0,45 kg, vodní páry na 1 kg suroviny, za tlaku 3,3 až

3,6 MPa ve zplyňovacím prostoru a při teplotách v oxidační zóně 1200 až 1380 °C, výhodně 1300 až 1340 °C, za vzniku sazových částic, charakterizovaných měrným povrchem stanoveným adsorpcí dusíku 500 až 900 m²/g, olejovým číslem 3 až 6 ml dlbutylftalátu/g, případně celkovým objemem pórů v rozmezí 2 až 4 cm³/g, obsahem popela 0,1 až 0,6 % hmotnosti a obsahem kancerogenních látek nižším než 0,5 ppm, a plynných produktů zplyňovacího procesu, kterými jsou vzniklé sazové částice o velikosti shluků od 10 nm do 100 μτη unášeny ven ze zplyňovacího prostoru a odstraňují se z proudu plynu vypíráním upravenou měkkou vodou o tvrdosti nižší než 0,1 mval/1 za vzniku vodné suspenze, která se zbavuje sazí, například peletizací s uhlovodíkovými rozpouštědly.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že se jím získají z odpadní suroviny kvalitní saze s velkým specifickým povrchem.

Výtěžnost sazí vztažená na zpracovávanou surovinu se pohybuje v rozmezí 2,0 až 8,0 % hmotnosti. Vynález je blíže osvětlen v následujících příkladech.

Příklad 1

Na provozním zplyňovacím reaktoru se zplyňuje mazut při teplotě 1320 °C a tlaku 3,43 MPa. Kyslík se do reakce dávkuje v množství 0,68 m_n ³ na 1 kg mazutu a hmotnostní poměr vodní páry k mazutu je 1 : 2.

Na výstupu z reaktoru se z proudu plynů odstraní saze vypíráním upravenou měkkou vodou o tvrdosti 50 ^val/l. Vyrobené saze mají specifický povrch 712 m²/g, olejové číslo 4,1 ml dibutylftalátu/g, obsah popela je 0,2 °/o hmotnosti a množství kancerogenních látek stanovené chromatografickým rozborem extraktu vzorku různými rozpouštědly je 0,05 ppm. Výtěžnost sazí činí 5,2 % hmot. Příklad 2

Na provozním zplyňovacím reaktoru se zplyňuje mazut při teplotě 1370 °C a tlaku 3,40 MPa. Poměr kyslíku k nastřikované surovině je 0,70 m_n ³/kg a vodní pára se dávkuje v množství 0,45 kg/kg. Vyrobí se saze s následujícími kvalitativními parametry: měrný povrch 825 m²/g, celkový objem pórů 2,95 cm³/g, obsah popela 0,48 % hmotnosti, obsah kancerogenních látek 0,10 ppm. Množství sazí vztažené na 1 kg zpracované suroviny je 25,8 g sazí. Velikost shluků částic se pohybuje od 30 ^m do 2000 μτη.

Příklad 3

Zplyňuje se vakuový destilační zbytek při teplotě 1270 °C a tlaku 3,51 MPa. Spotřeba kyslíku činí 0,64 m_n ³/kg paliva a hmotnostní poměr vodní páry k surovině na vstupu do reaktoru je 1 : 2,4.

Získají se saze v množství 68 g na 1 kg suroviny s měrným povrchem 620 m²/g, obsahem popela 0,41 % hmotnosti, celkovým objemem pórů 2,6 cm³/g. Obsah kancerogenních látek ve vyrobených sazích je 0,28 ppm.

Claims

Způsob výroby speciálních sazí používaných např. jako přísada do barevných polyolefinů určených pro styk s poživatinami nebo pro výrobu speciálních izolačních vrstev v kabelové technice parciální oxidací ropných a dehtových surovin v přítomnosti kyslíku a vodní páry s následujícím vypíráním vodou a izolací, například peletizací za přídavku nepolárního rozpouštědla, vyznačený tím, že zplyňovaná surovina rozptýlená do kapek se uvádí do styku se směsí kyslíku a vodní páry v poměru 0,60 až 0,73 m_n ³, výhodně 0,40 až 0,45 kg, vodní páry na 1 kg střikované suroviny a 0,35 až 0,55 kg, výhodně 0,40 až 0,45 kgť vodní páry na 1 kg suroviny za tlaku 3,3 až 3,6 MPa ve zplyňovacím prostoru a při teplotách v oxidační

VYNALEZU zóně 1200 až 1380 °C, výhodně 1300 až 1340 stupňů Celsia za vzniku sazových částic charakterizovaných měrným povrchem stanoveným adsorpcí dusíku 500 až 900 m²/g, olejovým číslem 3,0 až 6,0 ml dibutylftalátu/g, případně celkovým objemem pórů v rozmezí 2,0 až 4,0 cm³/g, obsahem popela 0,1 až 6,6 procenta hmotnosti a obsahem kancerogenních látek nižším než 0,5 ppm, a plynných produktů zplyňovacího procesu, kterými jsou vzniklé sazové částice o velikosti shluků od 10 ,um do 100 μτη unášeny ven ze zplyňovacího prostoru a odstraňují se z proudu plynu vypíráním upravenou měkkou vodou o tvrdosti nižší než 0,1 mval/1 za vzniku vodné suspenze sazí, ze které se saze izolují.