CS252478B2 - Method of furnace black production - Google Patents

Method of furnace black production Download PDF

Info

Publication number
CS252478B2
CS252478B2 CS8410207A CS1020784A CS252478B2 CS 252478 B2 CS252478 B2 CS 252478B2 CS 8410207 A CS8410207 A CS 8410207A CS 1020784 A CS1020784 A CS 1020784A CS 252478 B2 CS252478 B2 CS 252478B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
stream
flue gas
gaseous
liquid hydrocarbon
injected
Prior art date
Application number
CS8410207A
Other languages
English (en)
Other versions
CS1020784A2 (en
Inventor
Allan C Morgan
Original Assignee
Cabot Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cabot Corp filed Critical Cabot Corp
Publication of CS1020784A2 publication Critical patent/CS1020784A2/cs
Publication of CS252478B2 publication Critical patent/CS252478B2/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu výroby retortových sazí, které mají různé důležité možnosti aplikace, například je možno těchto sazí pouužt jako plniv, pigmentů a ztuňujících činidel' pro kaučukové tmmsi a pro plastické látky.
Všeobecně je možno uvést, že postup výroby sazí retortovým způsobem zahrnuje krakování , a/nebo neúplné spalování uhlovodíkové nástřikové suroviny, jako je nappíklad zemtí plyn netio recykl^ová tu?s^:ioa, v uzavirené leonverzní zons při te^otáL^ ШМсЬо^ 982 °C, přičemž vznókaaí saze. Tyto saze obsažené v plynech vystupuuících z uvedené konverzní zóny se potom ochladí a odáděl, přičemž je možno pouužt k tomuto účelu kteréhožoživ známého postupu v tomto oboru. V této totvistožti je třeba uvést, že je rovněž nutné, i když je to obtížné, vyrábět retortové saze, které maaí reprodukovatelné vlastico^, pomocí nichž je možno dosáhnout lepších hysterezních vlastností u kaučukových směsí.
Modulový oebooi stupňový postup výroby sazí je popisován a chráněn ve znovu publikovaném patentu Spojených států ameeických č. 28 974. Tento uvedený postup sestává z několika stupňů, přčeemž v prvním stupni je vytvořena primární spalovací zóna, ve které se tvoří proud horkých plynných produktů hoření /proud sppain/, ve druhé oebooi přechodové zóně se do tohoto předem vytvořeného proudu horkých plynných spaaio o^E^sřikuje kapalný uhlovodíkový oáásřik ve formě plných celistvých proudů /koherentní proudy/, přčeemň tato surovina se naasrikuje v podstatě radiálně z vnější nebo vnitřní o^assi proudu plynných spaaio do tohoto proudu horkých plynů, a ve třetí zóně /označované jako reakční zóna/ se tvoří saze, přičemž potom následuje ukončení reakce prudkým ochlazením.
V postupech výše uvedeného typu, ve kterých je nástřiková surovina nas^^ována z vněšší obO-assi do proudu plynných spa^o, může došít k situaci, kdy plynné spaaioy prochází syséémem aniž Oy byly vyuuňty. Tento jev nastane nappíklad v případech, kdy uhlovodíková nástřiková surovina nevyplňuje zcela plochu, kterou proudí plynné spaaioy, což způsobuje únik nevyužitého tepla ve formě plynných spaaio do tkoží. Tendence k tomuto oepříznvéému jevu nastává zejména v případech, kdy se zvětšuje velikost reaktoru.
K zabránění těchto neekonomických ztrát plynných tpρjio bylo navrženo podle patentu Spojených států ammeických č. 3 922 335 oajSřiiovht přídavnou nástřikovou surovinu do vnitřního prostoru proudu plynných spaaio, který obvykle nástřiková surovina vstřko^^c^n^á z vnějšího obvodu přechodové zóny nevyplňuje a nemůže jej dosáhnout. V tomto patentu je rovněž uvedeno pot^žtí různých.prostředků k dosažení tohoto účelu řešení, jako je oappíklad sonda, pomocí níž je možno přídavnou kapalnou uhlovodíkovou surovinu oassřikovat do jádra proudu plynných spaaio ve v podstatě radiálním směru a ve směru od středu oebooi jádra proudu těchto plynných spaaio směrem vně ke stěnám reaktoru. Bylo prokázáno, že pomocí tohoto opatření je možno plynné tpajioy zcela využit pro uvedené účely, tzo. pro atomizování a dispergování olejových kapiček.
Vstřikování nástřikové suroviny do vnitřní obOassi proudu plynných spaaio se provádí ve stejné rovině jako je rovina, ve které se nástřiková surovina vstřikuje z voeěší obvodové obOassi přechodové zóny do vnitřního prostoru proudu plynných s^é^alio· Tento postup podle patentu Spojených států ammrických č. 3 922 335 vykazuje výjimečně dobrý výkon a poskytuje vysoké výtěžky, př^emž je možno pomocí tohoto postupu vyrábět saze o vysoké kv aitě.
Ovšem oastávvaí i případy, kdy je požadováno vyrobOt saze podobným způsobem jako bylo uvedeno výše v uvedených dvou postupech, ovšem tyto saze musí mít rozdílné vlasticos!. Konkrétně je možno uvést, že je často nutné vyrábět saze, které maaí sníženou Oarvivost a zvýšené diOutylfaaááoové adsorpční číslo pro částice v rozmělněném stavu /což bude ještě dále defiotvánož, což umotňujr dosáhnout zvýšeného odrazu a lepších hysterezních vlastností a kaučukových směsí obsah^ících tyto saze.
Vzhledem k výše uvedenému je hlavním cíeem uvedeného vynálezu vytvooít nový a výhodnOěší postup pro přípravu sazí, které mají chahahktrittické vlastnost umoonňjjcí zlepšení hysterezních schopností.
Dalším cíkem uvedeného vynálezu je vytvořit postup pro přípravu sazí, které mají nižší hodnotu barvivosti a vyšší hodnoty dibutylftalátového adsorpčního čísla pro částice v rozmělněném stavu. Dalším cílem tohoto vynálezu je vytvořit způsob kontrolování hodnot barvivosti a dibutylftalátového adsorpčního čísla pro částice v rozmělněném stavu u těchto vyráběných sazí.
Podle uvedeného vynálezu bylo zjištěno, že uvedených cílů je možno dosáhnout modifikací uvedeného modulového postupu výroby sazí.
Uvedený vynález se týká způsobu výroby retortových sazí, při kterém palivo a oxidační látka reagují v první zóně za vzniku proudu horkých plynných spalin, které mají dostatečnou energii к převedení kapalného uhlovodíkového nástřiku pro výrobu sazí na tyto saze, přičemž ve druhé zóně je kapalná nástřiková uhlovodíková surovina nastřikována do proudu horkých plynných spalin z první zóny ve formě řady plných celistvých proudu v místě, ve kterém proud plynných spalin dosáhl své maximální rychlosti, ve směru proudu horkých plynných spalin a za dostatečného tlaku к dosažení dostatečného proniknutí těchto plných celistvých proudů do proudu horkých plynných spalin а к dosažení požadovanéno rozptýlení a promíchání kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny s horkými spalinami, a ve třetí, zóně se uhlovodíková nástřiková surovina rozkládá a převede na saze, přičemž následuje rychlé ochlazeni reakce, zchlazení a oddělení produktu.
Podstata tohoto postupu podle vynálezu spočívá v tom, že se část z celkového podílu kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny zavádí radiálně do proudu horkých plynných spalin dosahuje maximální rychlosti.
Ve výhodném provedení podle uvedeného vynálezu se 20 až 80 % kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny, nejvýhodněji 40 až 60 % této uhlovodíkové suroviny, nastřikuje do proudu horkých plynných spalin před místem, ve kterém tento proud plynných spalin dosahuje maximální rychlosti, přičemž zbytek nástřikové suroviny se zavádí de proudu horkých plynných spalin v místě, ve kterém tento proud plynných spalin dosahuje své maximální rychlosti.
Rovněž je výhodné nastřikovat uhlovodíkovou nástřikovou surovinu do proudu plynných spalin před místem, ve kterém proud plynných spalin dosahuje své maximální rychlosti, ze středové oblasti tohoto proudu. Pokud se týče nastřikování kapalné uhlovodíkové suroviny do proudu plynných spalin v místě, ve kterém dosahuje proud těchto plynných spalin maximální rychlosti, potom je výhodné nastřikovat tento podíl uhlovodíkového nástřiku do proudu plynných spalin z obvodové oblasti tohoto proudu.
Výhoda postupu podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že umožňuje přípravu sazí s lepšími hysterezními vlastnostmi a s kontrolovanou hodnotou barvivosti a dibutylftalátového adsorpčního čísla pro částice v rozmělněném stavu. Rovněž provedení tohoto postupu je velmi jednoduché.
Při provádění postupu podle uvedeného vynálezu se do proudu plynných spalin vstřikuje část kapalného uhlovodíkového nástřiku ve formě celistvých plyných proudů v podstatě radiálně v místě, ve kterém proud plynných spalin nedosáhl své maximální rychlosti. V místě, kde proud plynných spalin má nižší rychlost než maximální se nastřikování kapalného uhlovodíkového nástřiku může provádět z vnějií obvodové oblasti nebo ze středové oblasii proudu těchto spalin.
Ve výhodném provedení postupu podle vynálezu se ale celistvé plné [..loudy nás.fíkové suroviny vstřikují do proudu spalin o nižší rychlosti než je rychlost maximální středové oblasti proudu těchto plynných spalin radiálně směrem ven do tohoto proud'... spal'ia. Při provádění uvedeného stupňového postupu se dosáhne maximální rychlosti proudu plynných spalin přibližně ve středu přechodové zóny. Tak například v případě, kdy se vstřikování nástřikové suroviny provádí sondou, se provede mooifikace uvedeného postupu tak, že se sonda vloží do první noboli primární spalovací zóny, přičemž se nastřkkovaná surovina vstřikuje do proudu plynných spalin radiálně směrem ven do tohoto proudu a takto vstřkkovaná surovina vstupuje do proudu spalin o nižší rychlosti než je rychlost maaimáání.
Skutečné místo nebo rovina, ve které se nástřiková surovina vstřikuje do proudu spalin o nižší rychlosti v radiálním sm^iru se může značně měnit, což závisí na požadované specifické kvalitě nebo typu sazí. Předpokládá se, že radiální vstřikování celistvých plných proudů kapalného uhlovodíkového nástřiku radiálně směrem iovaitř z obvodové oblas-tii nebo směrem ven ze středové obiasti proudu plynných spalin o nižší rychlosti má za následek tvorbu hrubších kapiček oleje', což souvňsí se zvýšením hodnot iibutylftaláttvého xdsorpČního čísla pro částice v rozmělněném stavu.
Uvedenými plnými cel:^sv^J^mi proudy neboU koherentními proudy se míní spojité proudy kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny, které nejsou atomizovány před vstřkkováníá do proudu horkých plynných spalin.
Při přípravě horkých plynných spalin, které se pouuívaií pro výrobu sazí podle uvedeného vynálezu, se ponechá reagovat ve vhodně spalovací komoře kapalné nebo plynné palivo a vhodný oxidační proud, jako je například vzduch, kyslík, vzduchu a kyslíku a podobně. Do skupiny paliv, které jsou vhodné k reakci s oxidačním proudem ve spalovací komoře k přípravě proudu horkých spalin, je možno zařadit kterýkoliv ze snadno spalitenných plynů, par nebo kapalných látek, jako jsou například vodík, oxid uhelnatý, m^ttan, acetylen, alkoholy a petrolej. Všeobecně je možno uvést, že ve výhodném provedení podle uvedeného vynálezu se ž^í^v^ ;jí paliva, která mapí vysoký obsah složek obsahu jících uhlík a zejména uhlovodíky. Například je mc^no uvést, že proudy bohaté na metan, jako jsou například zem^Jí plyn a upravený nebo obohacený zemni plyn, jsou vynikajícími palivy pro tento postup stejně jako další proudy obsahuuící vysoký podíl uhlovodíků, jako jsou například různé uhlovodíkové plyny a kapaliny a vedl^ší produkty z rafinace, včetně etanových, propanových, butanových a řentρnoaých frakcí, a dále topné oleje a podobně.
V uvedeném textu představuje primární spalováni mnnožtví oxidačního činidla, použitého v prvním stupni modulového postupu, vztaženo na mnnOžtví oxidační látky teoreticky potřebného pro úplné spálení uhlovodíku v prvním stupni za vzniku oxidu uhhičitého a vody. Tímto způsobem se vytvoří proud horkých plynných spalin, který proudí vysokou lineární rychhoosí. Podle uvedeného vynálezu bylo dále zjištěno, že je vhodné^ aby tlakový rozdíl mezi spalovací komorou a reakční komorou byl přinejmenším 6,0 kPa a ve výhodném provedení tohoto postupu je tento tlakový rozdíl v případě potřeby asi 10,3 kPa až asi 69 kPa.
Za výše uvedených podmínek se vyrobí proud plynných spalin, který má dostatečnou kinetickou energii k atomizování kapalného uhlovodíkového nástřkkového maatriálu pro výrobu sazí, což se provede takovým způsobem, aby se získal požadovaný konečný produkt, tzn. saze. Výsledný proud plynných spalin, získaný shora uvedeným způsobem a výstupuuící z p^mární spabvad ztSn^ dosahuje tepoty ^inejmenším ps1 1 316 přičemž v nejvýhodněj-ším proved^:^:! dosahuje tent^o proud te^ot ^inejmenším 1 649 °C. Horké plynné sp^Hny jsou hnány ve směru průtoku s vysokou lineární rychhooťí, která je dále zvyšována tím, že se zavádějí uvedené plynné spaliny do uzavřeného přechodného stupně o menším průměru, který může být popřípadě zúžen nebo omezen za pomocí běžných prostředků, jako je například venturiho hrdlo a podobně.
Při provádění postupu podle uvedeného vynálezu se část celkového mnnožtví kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny vstřikuje do proudu horkých plynných spalin ve formě několika celistvých plných proudů ze středové obbasti nebo z . vnějšího obvodu proudu těchto plynných spalin v p^t^s^s^.atě radiálně směrem ven nebo dovnitř do tohoto proudu spalin v místě tohoto postupu, ve kterém proudu plynných spalin nedosáhl své maximální rychlosti, to je přibližně ve středu přechodové zóny.
Zbytek kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny se vstřikuje do proudu plynných spalin ve formě několika celistvých plynných proudů v poddtatě radiálně do tohoto proudu plynných spalin přibližně ve středu přechodové zóny z vnějšího obvodu těchto spalin nebo ze středové obi-asti tohoto proudu, přičemž ve výhodném provedení se používá vstřikování z vnějšího obvodu proudu plynných spalin. Pomocí tohoto způsobu vstřikováni kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny se hodnoty barvivooti a dibutylftaláSvvéhs adsorpčního čísla pro částice v rozmělněném stavu u těchto sazí upraví tak, že se dosáhne zlepšené hystereze.
Ve druhém stupni tohoto výše uvedeného postupu proudí horké plynné spaliny vysokou rychlootí, přičemž plyn vytváří kinetické čelo s tlakem přinejmenším 6,9 kPa. Kapalná uhlovodíková nástřiková surovina, ze které se připravují saze, která je nastřřkována do proudu plynných s^lin v přechodové neboli druhé zó, musí být nastřikov^a za ^statečného tlaku, aby bylo dosaženo dostatečného vniknutí, které zajistí vysoký stupeň promíchání a odstřižení kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny do tohoto proudu horkých plynných spalin. KKpalná uhlovodíková nástřiková surovina je nastříkována v poddtatě radiálně do proudu horkých plynných spalin ze vnější obvodové oblasti nebo ze středové oblasti tohoto proudu plynných spalin ve formě rady plných celis^ých proudů /koherentní paprsky/, které snadno pronikáají do vnitřní obl-asti nebooi jádra plynných spalin.
nástřikové suroviny, která je vhodná pro účely uvedeného vynálezu, za podmínek reakce, lze s výhodou pouužt nenasycené uhlovodíky, slefios, jako jsou například etylen, propylen a jako jsou například benzen, toluen, xylen, dále
Jako uhlovodíkové která je snadno těkavá jako je acetylen, dále aromatické uhlovodíky, uhlovodíky, a nakonec těkavé uhlovodíky, jako jsou například petrolej, etylenové dehty, aromatické recyklové suroviny a podobné jiné látky.
butylen, dále určité nasycené naftaleny, terpeny,
Třetím stupněm modulového postupu podle uvedeného vynálezu je reakční zóna, ve které je umožněno určité doby zdrženi reakčních složek tak, aby mohla proběhnout reakce, při které se tvo^í saze, přičemž tato reakce proběhne před zakončením reakčního postupu, které je provedeno rychlým ochlazením. Doba zdržení závidí v každém jednot^vém případě na použitých konkrétních podmínkách postupu a na konkrétni požadované kv^itě sazí.
Po proběhnuuí reakce, při které se vytváří saze, a která probíhala po požadovaný časový interval, se tato reakce zakončí postřikem reakční sm^j^:L chladicí kapalinou, kterou je například voda, přičemž se pouuije přinejmenším jedné sady postřikovačích trysek. Horké odváděné plyny, které obsaHnuí jako produkt saze suspendované v proudu těchto plynů, se potom vedou souproudně do další části zařízení, ve kterém se provádí chlazeni, oddělování a shromažďování vyrobených sazí, což se provádí běžně známým způsobem. Naaříklad je možno uvést, že oddělování sazí od plynného proudu se snadno provede běžnými prostředky, jako je například srážecí nádoba, cyklonový odlučovač, pytlový filtr nebo kombinace těchto prostředků.
Pokud se týče mnnšství nástřikové suroviny, nastřřkované do primární spalovací zóny v místě, ve kterém proud plynných spalin nedosáhl své maaimáání ry^^^l^¢^st::L, potom při praktckkém provádění tohoto postupu podle vynálezu je možno pouužt jakéhokoořv libovolného mnc^ž^! nebo podílu, který přispívá k výrobě sazí, které maaí zvýšené ^a^oového adsorpčního čísla pro částice v rozmělněném stavu, a které hysterezní vlastnosti kaučukových směsí obsah^ících tyto saze.
hodnoty dibutyljsou schopné zlepšit
Ve výhodném provedení postupu podle uvedeného vynálezu se kapalná vstřikuje do proudu plynných spalin v mnnšžtví od asi 20 % do asi 80 % proudů v primární spalovací zóně, přičemž zbýv^ící mnošžtví kapalného nástřiku se vstřikuje do plynných spalin ve formě celistvýeh plných proudů přibližně uhlovodíková surovina ve formě celistvých uhlovodíkového v místě přechodové zóny, ve kterém proudu plynných spalin dosáhl své maximální rychlosti.
Ve zvlášť výhodném provedení postupu podle uvedeného vynálezu se kapalná uhlovodíková nástřiková surovina vstřikuje do proudu'plynných spalin v mmooství od 40 % do 60 % hmáStnsti celého mnnoství kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny v primární zóně, přičemž zbývvjící mnoSství kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny se vystřikuje do proudu plynných spalin v místě přechodové z^y, ve kterém proud plyoných spalin dosáhl mmaii^ání ^chiooti.
Ke zhodnocení analytických a fyzikálních vlastností sazí, vyrobených postupem podle uvedeného vynálezu, bylo použito následujících testů:
Jodové adsorpční číslo:
Tato hodnota byla stanovena podle metody ASTM D-l 510-70.
Bar^vi^c^ot:
Baavivost nebooi barvící schopnost vzorku sazí byla stanovena v porovnání s tónovacími sazemi, které jsou používány v průmyylu, podle metody ASTM D-3 265-76a.
Dibuttyftalátové absorpční číslo /DBP/:
Dibuutyftalátové absorpční číslo bylo u vzorku sazí stanoveno podle metody ASTM D-2 414-76. Uvedené výsledky naznačuuí, zda se jedná o saze ve formě chomáčku oebo ve formě pelet.
Dibbutyftalátové absorpční číslo pro částice v rozmělněném stavu /CDBP/:
Při této metodě se saze ve formě pelet podrobí rozmělňování za daného tlaku a stuktura se stanoví podle metody ASTM D-3 493-79.
Modul pružnooti a pevnost v tahu:
Tyto fyzikální vlastnosti se určí podle postupu popsanému v ASTM D-412. Ve stručnosti je možno uvést, Se při mměení modulu prušnooti se určuje síla oa jednotkovou plochu, při protažení pozorovanému u vzorku vulkanizovaného kaučuku oa 300 % délky vzhledem k původní délce. Při stanovení pevnooti v tahu se zjišťuje síla oa jednotkovou plochu protažení, která je potřebná k přerušení oebo přetržení vzorku vulkanizovaného kaučuku při zkoušce v tahu.
Smmštění·při vytlačení:
Tyto hodnoty se stanoví podle metody ASTM D-2 230-37 /metoda в/.
Odrazová pružnost:
Tato hodnota se stanoví podle postupu uvedeném v ASTM D-l 054.
Postup podle uvedeného vynálezu bude ilustsovlo v dalším pomocí následnících příkladů provedení. Postup podle uvedeného vynálezu je mozoo samozřejmě uskutečnit v mnoha variantách, které jsou odborníkům pracujícím v daném oboru zřejmé oa základě shora uvedeného popisu, přičemž- je outno pozoamennt, že uvedené příklady jsou uvedeny pouze z 11^^x1^0101 důvodů, aniž by jakýákoSiv způsobem ommeovaly celkový rozsah uvedeného vynálezu. Postup podle příkladu 1 je referenční, přičemž postup podle příkladu 2 odpovídá provedení podle vynálezu.
242478
Příklad 1
V provedení podle tohoto příkladu bylo použito vhodného reakčního zařízení, které bylo opatřeno prostředky pro přivádění reakčních látek, pomocí kterých byl vytvořen proud plynných spaHn, to znamená paliva a oxidační látky, budto ve formě oddělených proudů nebo ve formě předem spálených plynných reakčních produktů, do primární spalovací zóny, a rovněž prostředky pro přivádění uhlovodíkové nástřikové suroviny, ze které vznikaj saze, přččemi tyto prostředky jsou posunnvvaelné, takže pomocí tohoto řešení je možno naasaavt místo radiálního nássřiku kapalného uhlovodíkového nássřiku do proudu plynných spahn z obvodové, oblasti před místem, ve kterém dosahuje proud plynných spaain maaimáání rychlooti.
Toto zařízení může být vytvořeno z kteréhokoořv maateiálu vhodného pro dané účely, jako je například kov, přčeemi může být opatřeno budto žáruvzdornou izolací nebo může být obklopeno chladicími prostředky, ve kterých cirkuluje kapsKna, ve výhodném provedení voda. Kromě toho bylo toto reakční zařízení vybaveno prostředky pro zaznamenávání teploty a tlaku, dále prostředky pro rychlé ochlazení reakce tvorby sazí, jako jsou řosSřikvvlcí trysky, dále prostředky pro chlazení sazí jako produktu postupu a dále prostředky pro oddělování a shromažďování sazí od ostatních nežádoucích vedlejších produktů.
při provádění postupu podle tohoto příkladu je možno v primární zóně nebooi v prvním stupni spalování pouužt jakéhoocoiv vhodného hořáku, pomocí kterého je možno dosáhnout 150% primárního spalování /tato hodnota označuje mn^^ví oxidační kátky vztažené na mn^žto! oxidační látky potřebné k úplnému spálení uhlovodíku v prvním stup^JL na oxid uhUčitý a vo^i^/. Plynné spaliny z primárního stupně, které měly hodnotu primárního spalování 150 % byly získány tak, že do spalovací zóny zařízení byl přiveden vzduch, předehřátý na tepotu 649 °C v mn^toví 3,736 n3/s a zemní plyn v mnntotví 0,256 т3/^ čímž byl v^vořen proud horkých plynných spaRn proudících do další souproudé sekce ve směru průtoku vysokou lineární rychlostí.
Rychle proudící proud horkých plynných spa^n byl veden do sekundární n^k^b^oi přechodné zóny, která měla menší průřez, za účelem zvýšení lineární rychlosto proudu plynných -speain.
Vhodná kapalná uhlovodíková nástřiková surovina byla potom vstřkoována do proudu plynných spa^n v podstatě radiálně do tohoto výsledného proudu plynných spaain. Nássřiková surovina byla vstřkoována do proudu plynných spalin ve formě spojitých plynných proudů jak z vnějšího obvodu radiálně směrem dovití, tzn. do jádra proudu plynných spaain pomocí 12ti volných otvorů, z nichž každý měl průměr 1,50 milimetru, tak i ze středové vb0alti radiálně smírem ven do proudu plynných sjpúin pomocí 6ti volných otvorů, z nichž každý měl průměr 1,50 milimetru. Podle tohoto provedení byl jedna třetina mino^v! nástřikové suroviny vstřkoována do proudu plynných spaU-n ze středového prostoru a zbýýváící dvě třetiny byly vstřkoovány do proudu plynných spodin z vnější obbassi proudu těchto spain.
Podle tohoto provedení bylo vstřikování kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny provedeno v jedné rovině, tzn. přibližně ve středu přechodové zóny, přče^mž celkové, množství nástřikové suroviny odpovídalo 1,t0 liruu/s, a za takovýchto podmínek, které zajišťovaly náležité promísení a proniknuu! nástřikové suroviny do proudu spaHi, aniž by se v daném reaktoru vyskkyl koks.
Přechodová zóna tohoto zařízení měla průměr 315 milimetrů a délku 279 milimetrů. ReeatvrvvS sekce měla průměr 457 milimetrů a délku t,74 mmeru, př^emž za touto reaktorovou sekcí bylo provedeno prudké zchlazení reakce.
Reakce byla provedena tak, že celkové spalování tohoto postupu odpovídalo hodnotě t6,1 %, a zakončení reakce, které bylo provedeno rychlým ochlazením vodou, bylo provedeno ve vzdálčnQoSi t,74 mmeru ve směru proudění od místa ostřiku kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny.
Analytické a fyzikální vlastnosti takto získaných sazí jsou uvedeny v následující tabulce č. 1. Tyto saze byly pouUity jako konnrolní vzorek pro příklad č. 2, neboř při provádění tohoto postupu bylo vstřikování kapalného uhlovodíkového nástřikového maateiálu provedeno pouze v místě, ve kterém proud plynných spaaic dosahoval své mmaimmání rychlos^si.
Příklad 2
Při provádění postupu podle tohoto případu byl opakován postup podle příkladu 1, přččemi bylo ponuřto stejného zařízení. Hlavní rtzddl mmzi těmto dvěma postupy spočíval v tom, ie při provádění tohoto postupu bylo změněno místo, ve kterém bylo prováděno vstřikováni kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny do proudu plynných spalin ve formě spojitých proudů ze středového prostoru tohoto proudu směrem vně do proudu spaain. Podle tohoto provedení byla část kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny vst^řío^i^c^n^a ze středového prostoru v msltě, ve kterém proud plynných spaain ještě nedosáhl maaimální гусИобИ, to znamená před přibližně středovým místem přechodové zóny.
Konkrétně je možno uvést, že spalovací vzduch předehřátý na 649 °C byl zaváděn do spalovací zóny v mmckilvd 3,736 m 3 /s a zemní plyn byl přiváděn v mckilvd 0,156 m 3/s, čímž došit k primárnímu spalování nebcti spalování v prvním stupni, přččemi hodnota primárního spalování byla podle tohoto provedení 247 %.
V tomto příkladu stejně jako v postupu podle příkladu 1 byla kapalná uhlovodíková nástřiková surovina vstřikovlca do proudu plynných spaain ve fromě spojitých palných proudů /koherentní paprsky/ z vnějšího prostoru a ze středové kЬ0<lsSi proudu plynnných sppIíc. Konkrétně uvedeno bylo 50 % nástřikové uhlovodíkové suroviny vstřikováck při-bliCně ve středu přechodové zóny třemi volnými otvory, z nichi kaidý měl průměr 2,74 milimetru, z vnějšího obvodu proudu s^é^a.i^c radiálně směrem doonátř do proudu sppIíc. Zbbýajících 50 % kapalného uhlovodíkového castřikovéhk maateiHu bylo nstřikováco do proudu plynných sppIíc ve formě celistvých proudů z vnitřního prostoru proudu sppIíc radiálně směrem ven do tohoto proudu spa^n třemi volnými otvory, z nichi kaidý měl průměr 2,87 milimetru.
N^řik kapalného uhlovodíkového maateiálu z vnitřního prostoru proudu sppIíc byl však podle tohoto provedení prováděn v místě, které bylo vzdUeno 457 milimetrů od místa protni směru proudu plynných spaHc, ve kterém proud . sppIíc dosáhlL mmximmání rychlotti, tzc. přibližně od středu přechodné zóny. Výsledný proud sppIíc postupoval do reakční zóny, přččemi potom byla reakce, při které se tvokily saze zchlazena vodou v místě vzdáleném 2,74 metru od Mí^tta, kde bylo donieno mmaimmání rychlosti proudu spaHc ve směru po proudu toku sppIíc, tzn. přibližně ve středu přechodové zóny. Procentuáání hodnota celkového spalování byla 27,8 %.
Ancaytické a fyzikální vlastnosti těchto sazí jsou uvedeny v násiledi!údcd tabulce č. 1.
Tabulka č. 1
Příklad
2
Jkdkvé čís.t [mg I2/g] 89 82
Baavivost /%/ 112 99
Dibutylftalákové abrosrpčcd číslo
[peeety cm3/100 g] 134 129
Dibutylftalátoné absorpční číslo
pro částice v rozmělněném stavu
[cm3/100 gj 103 105
Vhodnost sazí podle uvedeného vynálezu jako činidel s nízkou hysterezí a jako ztužujících činidel pro kaučukové směsi je zcela zřejmá z nááSeddjící tabulky č. 2. Pro zjištění chaaaateristických vlastností sazí připravených uvedených postupy byly kaučukové sm^ě^i. připraveny obvyklým způsobem, například byly kaučuk a saze smíseny společně int^e^nzi^i^nm způsobem v mísícím zařízení běžného typu, které je běžně používáno pro míšení kaučuku nebo plastických hmot, jako je například Banburyho mxe:r a/nebo válcový mlýn, za účelem zajištění přijatelné dispergace. Kaučukové byly připraveny standardními průmyslovými metodami používanými pro přípravu přírodních směsí a syntetických kaučukových směsi.
Výsledné vulkanizáty byly vytvrzovány po časový interval, který byl speciikkován při stanovování jednoolivých fyzikálních vlastnoosf. Pro zhodnocení vlastnossí sazí připravených postupem podle uvedeného vynálezu byly pouuity násseddUící směsí, u kterých jsou mnooisví jednotlivých složek uváděna v dílech hmoonoosních. Složení kaučukové směss, které bylo v tomto případě pouužto, odpovídalo normě pro syntetický kaučuk ASTM D-3 191-79, přieemž •tato směs je charakterzoována následujícím způsobem:
Složka №^n^žžst^:í polymer /syrcobutadieoový kaučuk, 23,5 % styrenu a 76,5 % butadienu/100 oxid zioeinatý3 síra1,55 kyselina stearová1
N-terc.butyl-2-benzothiazolsulfenamid1 saze50
V oásSrdující tabulce č. 2 jsou uvedeny výhodné a zcela neočekávatelné výsledky, dosažené při pouužtí sazí připravených postupem podle uvedeného vynálezu jako přísad do kaučukových soOsí. Tyto příklady pouze objasn^í uvedený vynález aniž by jej o^e^ez^o^v^ay.
Tabulka č·.2
Fyyzkální vlastnooti syntetických kaučukových vulkanizátů
Vzorek sazí Příklad 1 + Příklad
300% modul pružnoosi /35 minut, MPa/ +4,068 +2,103
300% mc>dul pr^noos!
/50 minut, MPa/ +4,621 +2,310
pevnost v tahu /50 minut, MPa/ +2,034 +0,379
smrštění při vytlačení /%/ 89 89
odrazová pružnost /60 minut, %/ -3,9 -1,4
+Údaje jsou uve^ny ve vzt:ahu k referenčnímu průmyslovému vzorku sazí.
. Z přehledu výše uvedených hodnot je patrné, že saze vyrobené postupem podle uvedeného vynálezu mají požadované vlastnosti. Při přimíšení těchto sazí do kaučukových sm^j^íí se dosahuje význačného zlepšení odrazových vlastnossí, které jsou indikátorem toho, Že kaučukový vulkanizát má zlepšenou hysterezi.
Postup podle uvedeného vynálezu byl iuvstoován na základě určitých specifických znaků, přččemž je třeba uvést, že těmto konkrétními provedeními není rozsah uvedeného vynálezu nijak omezen. Tento postup je možno vhodně mooiiikovat, a provést určité úpravy, přčeemž podstata vynálezu zůstane zachována.
PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (6)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1. Způsob výroby retortových sazí, při kterém palivo a oxidační látka reagují v první zóně za vzniku proudu horkých plynných spalin, které mají dostatečnou ennerii k převedení kapalného uhlovodíkového nássřiku pro výrobu sazí na tyto saze, .přčeemž ve druhé 2óně je kapalná uhlovodíková nástřiková surovina nastřikována do proudu horkých plynných sp^li^n z první zóny ve fromě řady plných celistvých proudů v místě, ve kterém proud plynných spalin dosáhl své maaimáání rychl-oos!, ve směru radiálním ke směru proudu horkých plynných spalin, a za dostatečného taaku k dosažení dostatečného proniknuuí těchto plných celistvých proudů do proudu horkých plynných spalin a k dosažení požadovaného rozptýlení a promíchání kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny s horkými spalinami, a ve třetí zóně se uhlovodíková nástřiková surovina rozkládá a převede na saze, přčeemž následuje rychlé ochlazení reakce, zchlazení a oddělování produktu, vyznnXčuící se tím, že se část z celkového poddlu kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny zavádí radiálně do proudu horkých plynných spalin ze středové nebo obvodové oblasti tohoto proudu před místem, ve kterém tento proud horkých plynných spalin dosahuje maaimáání rycHos^.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznáIčujcí se tím, že se 20 až 80 % kapalné uhlovodíkové nástrikové suroviny naásřikuje do proudu plynných spalin dosahuje své maximáání tyihlosSi, přčeemž zbytek nástřikové suroviny se zavádí do proudu plynných spalin v místě, ve kterém tento proud plynných spalin dosahuje své maximáání rychlosti.
  3. 3. Způsob podle bodu 1, vyználčuící' se tím, že se 40 až 60 Ί kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny naxsřikuje do proudu horkých, plynných spalin před místem, ve kterém tento proud plynných spajin dosahuje své maaimáání tyihlosti, přčeemž zbytek kapalné uhlovodíkové nástřikové suroviny se zavádí do proudu plynných spajin v místě, ve kterém tento> proud horkých plynných spajin dosahuje své maaimáání tyihlosti.
  4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznájčuHcí se tím, že část kapalného uhlovodíkového náásřiku, který se naxsřikuje do proudu plynných spajin před místem, ve kterém tento proud plynných spalin dosahuje své maaimáání rych^os^, se vstřikuje do tohoto proudu spajin radiálně ze středové obbaisi.
  5. 5. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznaj^^í se tím, že část kapalného uhlovodíkového rn^s^siři^ku, který se naastikuje do proudu plynných spajin v místě, ve kterém tento proud spajin dosahuje své maaimáání tyihlosSi, se vstřikuje do tohoto proudu spajin radiálně z vnějšího obvodu tohoto proudu směrem doovátř.
  6. 6. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznájčuhcí se tím, že část kapalného uhlovodíkového n^E^^jři^ku, která se vstřikuje do proudu plynných spajin před místem, ve kterém tento proud horkých plynných spajin dosahuje své maaimáání tyihhosti, se vstřikuje do tohoto proudu spajin radiálně ze středové ohbissi tohoto proudu, a část kapalného uhlovodíkového n^E^sřuku, která se . naxsřikuje do proudu plynných spalin v rnístě, ve kterém tento proud frlynných spalin dosahuje své maaii^ánní tyihlssSi., se vstřikuje do tohoto produdu spalin radiálně z vnějšího obvodu tohoto proudu směrem dovnitř.
CS8410207A 1983-12-23 1984-12-21 Method of furnace black production CS252478B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56468583A 1983-12-23 1983-12-23
US62670484A 1984-07-02 1984-07-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS1020784A2 CS1020784A2 (en) 1987-01-15
CS252478B2 true CS252478B2 (en) 1987-09-17

Family

ID=27073625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS8410207A CS252478B2 (en) 1983-12-23 1984-12-21 Method of furnace black production

Country Status (26)

Country Link
KR (1) KR930002758B1 (cs)
AR (1) AR242423A1 (cs)
AU (1) AU566537B2 (cs)
BE (1) BE901375A (cs)
BR (1) BR8406309A (cs)
CA (1) CA1229468A (cs)
CS (1) CS252478B2 (cs)
DD (1) DD228554B3 (cs)
DE (1) DE3443872A1 (cs)
DK (1) DK614884A (cs)
ES (1) ES8507169A1 (cs)
FR (1) FR2557125B1 (cs)
GB (1) GB2151604B (cs)
HU (1) HUT36491A (cs)
IL (1) IL73894A (cs)
IN (1) IN163602B (cs)
IT (1) IT1177495B (cs)
LU (1) LU85695A1 (cs)
MX (1) MX162201A (cs)
NL (1) NL190378C (cs)
PH (1) PH20652A (cs)
PL (1) PL145192B1 (cs)
PT (1) PT79728A (cs)
RO (1) RO89530A (cs)
SE (1) SE461530B (cs)
YU (1) YU218184A (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765964A (en) * 1983-09-20 1988-08-23 Phillips Petroleum Company Carbon black reactor having a reactor throat
IN171963B (cs) * 1987-12-10 1993-02-20 Cabot Corp
JP2888487B2 (ja) * 1988-05-24 1999-05-10 三菱化学株式会社 カーボンブラックの製造方法
JP2889326B2 (ja) * 1989-09-14 1999-05-10 昭和キャボット株式会社 カーボンブラック及びゴム組成物
US5137962A (en) * 1990-02-06 1992-08-11 Cabot Corporation Carbon black exhibiting superior treadwear/hysteresis performance
DE102023002671A1 (de) 2023-06-26 2025-01-02 Günter Etzrodt Verfahren zur Herstellung von Pigment Schwarz aus nachhaltigen Rohstoffen ohne Kohlendioxid-Emissionen und dessen Verwendung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US28974A (en) * 1860-07-03 Celestino domtngxjez
US3046096A (en) * 1958-12-02 1962-07-24 Columbian Carbon Carbon black manufacture
GB1387730A (en) * 1972-07-28 1975-03-19 Continental Carbon Co Process and apparatus for the production of carbon black
GB1466341A (en) * 1973-02-16 1977-03-09 Cabot Corp Carbon black pigments and rubber conposition
US3922335A (en) * 1974-02-25 1975-11-25 Cabot Corp Process for producing carbon black
US4165364A (en) * 1976-08-04 1979-08-21 Sid Richardson Carbon & Gasoline Co. Carbon black reactor with axial flow burner
US4289743A (en) * 1977-07-01 1981-09-15 Sid Richardson Carbon & Gasoline Co. Double venturi carbon black reactor system
US4391789A (en) * 1982-04-15 1983-07-05 Columbian Chemicals Company Carbon black process
CA1259164A (en) * 1982-08-30 1989-09-12 E. Webb Henderson Carbon blacks and method and apparatus for their production
CA1258157A (en) * 1983-09-20 1989-08-08 Mark L. Gravley Carbon blacks and method and apparatus for their production

Also Published As

Publication number Publication date
IN163602B (cs) 1988-10-15
NL8403907A (nl) 1985-07-16
HUT36491A (en) 1985-09-30
IT1177495B (it) 1987-08-26
PL145192B1 (en) 1988-08-31
FR2557125B1 (fr) 1986-09-19
FR2557125A1 (fr) 1985-06-28
BR8406309A (pt) 1985-10-08
DD228554A5 (de) 1985-10-16
PT79728A (en) 1985-01-01
NL190378C (nl) 1994-02-01
DK614884A (da) 1985-06-24
DE3443872C2 (cs) 1992-10-22
SE8406568L (sv) 1985-06-24
SE8406568D0 (sv) 1984-12-21
GB8431483D0 (en) 1985-01-23
DK614884D0 (da) 1984-12-20
MX162201A (es) 1991-04-08
YU218184A (en) 1987-12-31
DD228554B3 (de) 1988-05-18
ES538528A0 (es) 1985-09-01
AU566537B2 (en) 1987-10-22
BE901375A (fr) 1985-06-21
CA1229468A (en) 1987-11-24
SE461530B (sv) 1990-02-26
GB2151604A (en) 1985-07-24
RO89530A (ro) 1986-06-30
KR850004250A (ko) 1985-07-11
PL251136A1 (en) 1985-10-08
IL73894A (en) 1988-09-30
PH20652A (en) 1987-03-16
AU3709484A (en) 1985-07-04
AR242423A1 (es) 1993-03-31
CS1020784A2 (en) 1987-01-15
GB2151604B (en) 1987-09-16
NL190378B (nl) 1993-09-01
DE3443872A1 (de) 1985-07-04
ES8507169A1 (es) 1985-09-01
IL73894A0 (en) 1985-03-31
LU85695A1 (fr) 1985-07-24
IT8424170A0 (it) 1984-12-21
KR930002758B1 (ko) 1993-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6348181B1 (en) Process for producing carbon blacks
CA1165537A (en) Production of carbon black
US20080031786A1 (en) Process and Apparatus For Producing Carbon Black
US4879104A (en) Process for producing carbon black
CS252478B2 (en) Method of furnace black production
US4645657A (en) Production of carbon black
JPH0126620B2 (cs)
EP1593714A1 (en) Process and apparatus for producing carbon blacks
JPS6350380B2 (cs)