CZ293107B6

CZ293107B6 - Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ293107B6
Application number: CZ19953150A
Authority: CZ
Inventors: Allan C. Morgan
Original assignee: Cabot Corporation
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 2004-02-18
Also published as: DE69431799D1; EP0703950A1; CO4370121A1; ZA943618B; AU687072B2; RU2146273C1; WO1994029389A1; KR100316500B1; CA2160683A1; TR28933A; CZ315095A3; US6348181B1; MY128334A; US6485693B1; CA2160683C; HU222254B1; HU9503570D0; DE69431799T2; HUT74114A; CN1125459A

Abstract

Je popsán způsob výroby sazí, který redukuje množství paliva použité pro výrobu sazí a který spočívá v uvedení paliva do reakce s prvním oxidantem, čímž se generuje proud spalin, do něhož se zavede první surovina poskytující saze, přičemž při tomto zavedení dochází k atomizaci první suroviny poskytující saze spalinami a k tvorbě prvních sazí v reakčním proudu; takto vytvořený reakční proud se následně za vzniku sazí zavede do reakce s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze, načež se ochladí a vzniklé saze se oddělí a odeberou. Dále je popsáno zařízení pro výrobu sazí, které zahrnuje spalovací zónu nebo zóny (10); prvek pro zavádění paliva do spalovací zóny nebo zón; prvek pro zavádění prvního oxidantu; přechodovou zónu nebo zóny (12); prvek pro zavádění první suroviny poskytující saze do přechodové zóny nebo zón (12); první reakční zónu nebo zóny (18); zónu nebo zóny (19) pro zavádění druhého oxidantu; prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu; zónu nebo zóny (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze; prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze; druhou reakční zónu nebo zóny (32); zhášecí zónu nebo zóny (72); prvek (70) pro zavádění zhášecí tekutiny (80) do zhášecí zóny nebo zón (72); prvek pro izolaci a jímání sazí; přičemž jednotlivé zóny (10), (12), (18), (19), (22), (32), (72) jsou uspořádány tak, aby umožnily proudu plynu generovanému ve spalovací zóně nebo zónách (10) procházet všemi ostatními zónami (12), (18), (19), (22), (ŕ

Description

Dosavadní stav techniky

Saze jsou v širokém rozsahu použitelné jako pigmenty, například v tiskařské černi a dalších barvivech, jako jsou plniva a ztužovací pigmenty, při přípravě směsí a výrobě pryžových a umělohmotných kompozic a pro různé další použití. Saze jsou zpravidla charakterizované svými vlastnostmi, mezi které patří například plocha povrchu, chemie povrchu, velikosti agregátů a velikost částic. Tyto vlastnosti sazí jsou analyticky stanoveny pomocí v daném oboru obecně známých testů.

Saze se zpravidla vyrábí v pecním typu reaktoru reakcí uhlovodíkové suroviny s horkými spalinami za vzniku spalin obsahujících partikulární saze. V literatuře, zabývající se problematickou sazí, se reakce mezi spalinami a uhlovodíkovou surovinou obecně označuje jako pyrolýza.

V současnosti jsou obecně známy různé pecní způsoby výroby sazí. U jednoho typu pecního reaktoru na výrobu sazí, který je popsán v patentu US 3 401 020 (Kester a kol.) nebo v patentovém spisu US 2 785 964 (Pollock) a které budou dále označovány pouze jako „Kester“, resp. „Pollock“, se palivo, výhodně uhlovodíkové, a oxidant, výhodně vzduch, vstřikují do první zóny a reagují za vzniku horkých spalin. Do první zóny, ve které se iniciuje reakce uhlovodíkové suroviny, se rovněž vstřikuje uhlovodíková surovina, a to buď v plynné, parní nebo kapalné formě. Výsledná směs spalin, v níž probíhá reakce, následně prochází do reakční zóny, ve které dojde k ukončení této reakce vedoucí ke vzniku sazí.

U dalšího typu pecních reaktorů na výrobu sazí se kapalné nebo pevné palivo uvádí do reakce s oxidantem, výhodně vzduchem, v první zóně za vzniku horkých plynných spalin. Tyto horké spaliny prochází z první zóny reaktorem do reakční zóny a za ni. Za účelem výroby sazí je do dráhy proudění horkých spalin v jednom nebo v několika místech vstřikována uhlovodíková surovina. Uhlovodíkovou surovinou může být kapalina, plyn nebo pára a může být shodná s palivem použitým pro vytvoření proudu spalin nebo se může lišit. Uhlovodíkovou surovinou je zpravidla naftový olej nebo zemní plyn. První (neboli spalovací) zóna a reakční zóna mohou být rozděleny zúžením neboli zónou s omezeným průměrem, která má menší průřez než spalovací zóna nebo reakční zóna. Uhlovodíková surovina může být vstřikována do dráhy horkých spalin před nebo za a/nebo v zóně s omezeným průměrem. Dále může být tato uhlovodíková surovina zaváděna v před rozprášené a/nebo nerozprášené formě z proudu spalin, tj. zevnitř nebo zvenku. Pecní reaktory na výrobu sazí tohoto typu jsou obecně popsány ve znovu vydaném (reissue) patentu US 28 974 (Morgan a kol.) a patentu US 3 922 335 (Jordán a kol.).

U obecně známých reaktorů a způsobů mají horké spaliny teplotu dostatečnou pro reakci uhlovodíkové suroviny vstřikované do proudu spalin. U jednoho typu reaktoru, který je popsán v Kesterově patentu, se uhlovodíková surovina vstřikuje jedním nebo více místy do zóny, ve které se tvoří spaliny. U dalších typů a způsobů probíhá vstřikování uhlovodíkové suroviny jedním nebo více místy do části reaktoru, ve které jsou spaliny již vytvořeny. Směs suroviny a spalin, ve které probíhá reakce, bude dále označována jen jako „reakční proud“. Doba zdržení reakčního proudu v reakční zóně reaktoru je dostatečná na to, aby umožnila vytvoření požadovaných sazí. V dalším typu reaktoru reakce probíhá, protože proud horkých spalin proudí směrem dolů reaktorem při průchodu směsi uhlovodíkové suroviny a spalin reakční zónou. Po vzniku sazí s požadovanými vlastnostmi se teplota reakčního proudu sníží na teplotu, při které dojde k zastavení reakce.

-1 CZ 293107 B6

Patent US 4 327 069 (Cheng), dále jen „Cheng '069“, a vyloučený patent US 4 383 973, dále jen „Cheng '973“, popisují pec a způsob výroby sazí majících nízký barevný zbytek za použití dvou reaktorů na výrobu sazí. Každý z reaktorů na výrobu sazí má sekci předběžného spalování, reakční sekci, prvek pro zavádění uhlovodíku a prvek pro vstup horkých spalin“, jak praví Cheng '973, sloupec 4,11; 16 až 19. Jeden z reaktorů je reaktorem na výrobu vysokostrukturních sazí a druhý reaktor je reaktorem na výrobu nízkostruktumích sazí. Druhý proud horkých spalin vznikajících spalováním druhého proudu paliva a druhého proudu obsahujícího kyslík se tvoří ve druhé zóně pro výrobu sazí. Druhý proud uhlovodíkové suroviny se zavádí do druhé zóny pece pro výrobu sazí, do směsi druhého proudu horkých spalin zde vznikajících stejně jako první směsi sazí přiváděné z první zóny pece pro výrobu sazí, Cheng '973“, sloupec 2, 11; 19.

EP 0 392 121 se týká sazného reaktoru s prodlouženou zónou pro tlumení reakce a způsobu výroby sazí. Sazný reaktor mající prodlouženou zónu pro tlumení reakce redukuje přítomnost srážkami vznikající nezpracovatelné drti v sazném produktu a umožňuje produkci super jemných částic sazí, sazí s úzkou distribucí velikostí částic a saze s vysokou povrchovou aktivitou.

Nicméně žádný z výše popsaných dokumentů neřeší redukci paliva způsobem podle vynálezu.

Podstata vynálezu

Nyní se zjistilo, že je možné redukovat množství paliva použitého pro výrobu sazí, při které se reakční proud uvede do reakce s oxidantem vedoucí ke vzniku proudu spalin, které budou reagovat se surovinou poskytující saze za vzniku sazí. Generování tohoto proudu spalin lze realizovat zaváděním jakéhokoliv oxidantu, kterým může být materiál obsahující kyslík, jakým je například vzduch, kyslík, směsi vzduchu a kyslíku nebo další podobné materiály, do reakčního proudu. Výsledný proud spalin reaguje s další surovinou poskytující saze za vzniku sazí. Výsledkem je zmenšená spotřeba množství paliva použitého pro výrobu sazí.

Jak již bylo uvedeno, způsob podle vynálezu je způsobem výroby sazí, který zahrnuje:

reakci reakčního proudu, vytvořeného předcházejícím způsobem na výrobu sazí, spolu s oxidantem a surovinou poskytující saze, v důsledku které vzniknou saze; a chlazení, oddělení a izolaci sazí.

Výhodně tento způsob dále zahrnuje:

vytvoření reakčního proudu způsobem zahrnujícím reakci paliva s oxidantem a surovinou poskytující saze; a reagování reakčního proudu s oxidantem a surovinou poskytující saze za podmínek, které redukují množství paliva použitého pro výrobu celkového množství sazí vyrobených tímto způsobem. Redukci paliva je možné pozorovat na množství paliva, které je třeba použít na hmotnost uvedeným způsobem vyrobených sazí, a na množství paliva, které je třeba použit, vztaženo na hmotnost sazí, pro vytvoření reakčního proudu. Přesněji, množství paliva použitého na hmotnost sazí pro výrobu celkového množství sazí vyrobených tímto způsobem je menší, než množství paliva použité na hmotnost sazí k výrobě sazí s v podstatě stejnou CTAB povrchovou plochou způsobem naznačeným pro generování reakčního proudu. Pokud reaktor pracuje typickým způsobem na výrobu sazí dané CTAB povrchové plochy a pokud před chlazením, oddělením a izolací sazí reaguje reakční proud s oxidantem a surovinou poskytující saze podle vynálezu, je možné produkovat více celkových sazí, které mají v podstatě nejméně stejnou CTAB povrchovou plochu při nižší měrné spotřebě paliva (1055,06 J/Kg (B.T.U/Kg)) než při použití typického způsobu výroby sazí, který předchází reakci mezi reakčním proudem a oxidantem a surovinou poskytující saze. Výhodně činí redukce množství paliva alespoň 2 %.

-2CZ 293107 B6

Jak je pro odborníky v daném oboru zřejmé, způsobové kroky, ve kterých dochází k reakci reakčního proudu s oxidantem a surovinou poskytující saze, která vede ke vzniku sazí, lze před chlazením, separací a izolací sazí opakovat tak často, jak je to jen možné.

Ze zde popsaných příkladů a z níže uvedených tabulek 4 a 5 je pro odborníky v daném oboru zřejmé, že použitím vynálezu v praxi se dosáhne značné úspory paliva. V uvedených příkladech se reakční proud generuje pecním reaktorem na výrobu sazí, který je podobný reaktorům popsaným v „reissue“ patentu US 28 974 (Morgan a kol.) a v patentu US 3 922 335 (Jordán a kol.). Nicméně způsob podle vynálezu lze provádět za použití jakéhokoliv prvku pro výrobu reakčního proudu. Způsob podle vynálezu lze například provádět, a úspor použitého paliva dosáhnout, za použití reakčního proudu vytvořeného v následujících, obecně známých typech reaktorů: v typickém pecním reaktoru na výrobu sazí popsaném v patentu US 2 641 534; a v sadě tepelných reaktorů na výrobu sazí vhodně spřažených a regulovaných tak, aby poskytovaly v podstatě kontinuální reakční proud.

Výraz „oxidant“, jak je zde použit, označuje jakékoliv oxidační činidlo, jakým je například vzduch, kyslík a jejich směsi, vhodné pro udržování ohně, přičemž výhodným oxidantem je vzduch. U způsobu podle vynálezu může být dokonce s úspěchem použit vzduch se sníženým obsahem kyslíku. Složení oxidantu podle vynálezu se vzhledem k zavádění různých aditiv mění.

Oxidant lze zavádět do reakčního proudu jakýmkoliv v daném oboru známým způsobem. Oxidant může být například výhodně zaváděn připojením potrubí ke stěně reaktoru. Nicméně oxidant by měl být zaveden způsobem, který umožní rychlé vmíšení oxidantu do reakčního proudu neboli konfigurace reaktoru, by měla být taková, aby umožnila rychlé vmíšení oxidantu do reakčního proudu. Vmíšení oxidantu do reakčního proudu lze provádět způsobeny, které zahrnují například následující způsoby: zavádění oxidantu pod dostatečným tlakem, který způsobí pronikání oxidantu do reakčního proudu; nebo takovou konfiguraci reaktoru, při které reaktor zahrnuje recirkulační zónu, která umožňuje vmíšení oxidantu do reakčního proudu.

Snadno těkavé uhlovodíkové suroviny poskytující saze zahrnují nenasycené uhlovodíky, jakými jsou acetylen; olefiny, jako například ethylen, propylen, butylen; aromatické uhlovodíky, jako například benzen, toluen a xylen; určité nasycené uhlovodíky; a těkavé uhlovodíky, jako například keroseny, terpeny, ethylenové dehty, aromatické cyklické materiály apod.

Suroviny poskytující saze mohou být zaváděny do reakčního proudu současně s oxidantem nebo následně, po zavedení oxidantu. Surovina poskytující saze může být zaváděna v rozptýlené formě a/nebo předem nerozprášené formě zevnitř reakčního proudu a/nebo zvenčí do reakčního proudu. Doba, která uplyne mezi zavedením oxidantu a zavedením uhlovodíkové suroviny poskytující saze, by měla být dostatečná pro smísení oxidantu reakčním proudem, takže reakce mezi oxidantem a reakčním proudem generuje proud spalin, kteiý je dále určen pro reakci se surovinou poskytující saze.

U způsobu podle vynálezu je doba mezi zaváděním oxidantu a zaváděním suroviny poskytující saze výhodně kratší než 30 ms, výhodněji kratší než 10 ms a nej výhodněji kratší než 5 ms.

Zavádění oxidantu do reakčního proudu generuje dostatečné teplo pro reakci suroviny poskytující saze. Reakční proud může být následně veden do další reakční zóny, která umožní zavedení dalšího oxidantu a další suroviny poskytující saze způsobem podle vynálezu.

Potom, co vzniknou saze, které mají požadované vlastnosti, by se měla teplota reakčního proudu snížit jakýmkoliv známým způsobem, například vstřikováním chladicí kapaliny, do reakčního proudu. Jedním způsobem, kterým se dá zjistit, že by reakce měla být ukončena, je odebrání vzorku reakčního proudu a měření jeho toluenové diskolorační kapacity. Toluenová diskolorační kapacita se měří testem ASTM D 1618-83 „Carbon Black Extractables-Toluen Discoloration“.

-3CZ 293107 B6

Chlazení je zpravidla umístěno v místě, ve kterém stupeň toluenového vyblednutí reakčního proudu dosáhne přijatelné úrovně pro vyrobené saze. Po ochlazení reakčního proudu může být tento proud veden skrze systém pytlových filtrů za účelem separace a shromáždění sazí.

Zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu zahrnuje:

prvek pro uvedení reakčního proudu vytvořeného před samotnou výrobou sazí do reakce s oxidantem a surovinou poskytující saze, která vede ke vzniku sazí; a prvek pro chlazení, separaci a izolaci sazí.

Výhodně toto zařízení zahrnuje množinu reakčních zón, přičemž v první reakční zóně se tvoří reakční proud, který proudí do alespoň jedné následující reakční zóny, do které se zavádí oxidant a surovina poskytující saze, v důsledku čehož dochází ke vzniku sazí. Po vytvoření sazí se reakční proud ochladí a saze se separují a izolují. Do rozsahu vynálezu spadá i způsob, který umožňuje reakčnímu proudu proudit do dalších reakčních zón, do kterých je rovněž zaváděn oxidant a surovina poskytující saze.

Další podrobnosti a výhody způsobu a zařízení podle vynálezu se stanou zřejmější po prostudování následujícího podrobnějšího popisu.

Stručný popis obrázků

Obr. 1 znázorňuje schematický řez reaktorem na výrobu sazí podle vynálezu, který lze použít k provádění způsobu výroby sazí podle vynálezu.

Jak již bylo uvedeno, způsob a zařízení podle vynálezu může snižovat spotřebu paliva použitého pro výrobu sazí uvedením reakčního proudu připraveného před samotnou výrobou sazí do reakce s oxidantem, která vede ke vzniku proudu spalin, které budou reagovat se surovinou poskytující saze za vzniku sazí. Vmíšením oxidantu do reakčního proudu je možné generovat proud spalin pro reakci s další surovinou poskytující saze zaváděnou současně s oxidantem nebo následně, po zavádění oxidantu.

Reaktor na výrobu sazí, který lze použít k provádění způsobu podle vynálezu je znázorněn na obr. 1. Je třena uvést, že provedení zařízení podle vynálezu znázorněné na obr. 1 má pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezuje rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen přiloženými patentovými nároky.

Co se týče obr. 1, způsob podle vynálezu lze provádět v pecním reaktoru 2 na výrobu sazí majícím: spalovací zónu 10, která má úsek 11 se zužujícím se průměrem, přechodovou zónu 12, do které je vstřikována uhlovodíková surovina, a první reakční zónu 18. U provedení znázorněného na obr. 1 první reakční zóna 18 zahrnuje úsek s malým vnitřním průměrem, spojený s úsekem 20 se zužujícím se průměrem, která je propojena se zónou 22 pro zavádění druhé suroviny poskytující saze, která má menší průměr než první reakční zóna 18. Zóna 22 pro zavádění druhé suroviny poskytující saze je připojena k druhé reakční zóně 32. U provedení znázorněného na obr. 1 zahrnuje druhá reakční zóna 32 úsek 30 a rozšiřujícím se průměrem.

Pro účely níže uvedených příkladů je průměr spalovací zóny 10 až do místa, kde začíná úsek 11 se zužujícím se průměrem, označen jako D-l; průměr úseku 11 se zužujícím se průměrem je označen v jeho nejužší části jako D-2; průměr přechodové zóny 12 jako D-3; průměr první reakční zóny 18 jako D-4; průměr zóny 19 pro zavádění druhé suroviny poskytující saze jako D-5; průměr úseku 20 se zužujícím se průměrem je v jeho nejužším místě označen jako D-6; průměr zóny 22 pro zavádění druhé suroviny poskytující saze jako D-7 a průměr úseku 30 s rozšiřujícím se průměrem je v jeho nejužším místě rovněž označen jako D-7; a konečně průměr

-4CZ 293107 B6 druhé reakční zóny 32 je označen jako D-8. Podobně je pro účely níže uvedených příkladů délka spalovací zóny 10 až do místa, kde začíná úsek 11 se zužujícím se průměrem, označena jako L-l; délka úseku 11 se zužujícím se průměrem je označena jako L-2; délka přechodové zóny 12, do které se vstřikuje uhlovodíková surovina, je označena jako L-3; délka první reakční zóny 18, až do místa, od kterého začíná zóna 19 pro zavádění druhého oxidantu s nejmenším průměrem, je znázorněna jako L-4; délka zóny 19 pro zavádění druhého oxidantu je označena jako L—5; délka úseku 20 se zužujícím se průměrem je označena jako L-6; délka zóny 22 pro zavádění druhé suroviny poskytující saze je označena jako L—7; a délka úseku 30 s rozšiřujícím se průměrem je označena jako L-8. L-9 je délka části reaktoru od střední roviny místa zavádění oxidantu do začátku úseku 20 se zužujícím se průměrem.

Při provádění způsobu podle vynálezu v praxi se horké spaliny generují ve spalovací zóně 10 uvedením kapalného nebo plynného paliva do styku s proudem vhodného oxidantu, jakým je například vzduch, kyslík nebo směs kyslíku a vzduchu. Mezi paliva, která jsou vhodná pro zavedení do styku s proudem oxidantu ve spalovací zóně 10, patří veškeré snadno spalitelné plyny, pár\' nebo kapaliny, jako například zemní plyn, vodík, oxid uhelnatý, methan acetylen, alkoholy nebo kerosen. Nicméně zpravidla je výhodné použití paliv majících vyšší obsah uhlík obsahujících komponent, a zejména je výhodné použití uhlovodíků. Pokud se jako oxidant ve spalovací reakci probíhající v první reakční zóně 18 použije vzduch, potom je zpravidla výhodné použít 10 % až 125 % palivového ekvivalentu. Jak je odborníkům v dané oblasti zřejmé, generování horkých spalin jistě pomůže, pokud se zaváděný proud oxidantu předehřeje.

Proud horkých spalin proudí dále ze spalovací zóny 10 a úseku 11 se zužujícím se průměrem do přechodové zóny 12 a následně do první reakční zóny 18. Surovina 40 poskytující saze se zavádí do proudu spalin v prvním místě 42 umístěném v přechodové zóně 12. Vhodnými surovinami poskytujícími saze, které jsou za podmínek reakce snadno těkavé, jsou nenasycené uhlovodíky, jako například acetylen, olefiny, jakými jsou například ethylen, propylen, butylen; aromatické uhlovodíky, jako například benzen, toluen a xylen; určité nasycené uhlovodíky; a těkavé uhlovodíky, jako například keroseny, naftaleny, terpeny, ethylenové dehty, aromatické cyklické suroviny apod. Ve zde popsaných příkladech se surovina 40 poskytující saze vstřikuje v podstatě kolmo z okraje proudu horkých spalin ve formě množiny malých proudů, které prorážejí do vnitřních oblastí tohoto proudu horkých spalin, čímž se zajistí vysoký stupeň smísení a smýkání suroviny obsahující saze horkými spalinami, což vede ktomu, že se surovina rozkládá a konvertuje za vzniku sazí. Vzdálenost od konce úseku 11 se zužujícím se průměrem do prvního místa 42 vstřikování suroviny poskytující sázeje označena jako F-l.

Směs suroviny poskytující saze a horkých spalin proudí dále z přechodové zóny 12 do první reakční zóny 18. Reakce suroviny poskytující sázeje iniciována v místě vstřiku této suroviny do proudu horkých spalin. Takže reakční proud proudící skrze první reakční zónu 18 je reakční proud označený v již zmíněném popisu způsobu a zařízení podle vynálezu.

V souladu se způsobem podle vynálezu je do reakčního proudu zaváděn oxidant. Místo vstřikování oxidantu je u provedení znázorněného na obr. 1 označeno vztahovou značkou 50. Vzdálenost od začátku první reakční zóny 18 k místu 50 vstřikování oxidantu je označena jako X-l.

Oxidant může být zaváděn do reakčního proudu jakýmkoliv v daném oboru známým způsobem. Oxidant lze do reakčního proudu zavádět například připojením potrubí k otvoru nebo otvorům ve stěnách reaktoru. Otvory mohou být uspořádány v prstencovém kruhu po obvodu zóny 19 pro zavádění druhého oxidantu. Výhodné je, pokud se oxidant zavádí způsobem, který zajišťuje rychlé smísení oxidantu a reakčního proudu za účelem generování proudu spalin, které jsou určeny pro další reakci se surovinou poskytující saze.

V níže uvedených příkladech se oxidant zavádí do reakčního proudu množinou radiálních otvorů obvodově rozmístěných okolo reaktoru.

-5CZ 293107 B6

Další surovina 60 poskytující saze se do reakčního proudu zavádí buď současně soxidantem, nebo následně, po zavedení oxidantu. U níže popsaných příkladů se surovina zaváděla současně s oxidantem. Tato další surovina poskytující saze může být shodná se surovinou 40 poskytující saze zaváděnou v prvním místě 42, nebo odlišná.

Místo dalšího vstřikování suroviny je na obr. 1 označeno vztahovou značkou 62. Vzdálenost mezi místem 50 vstřikování oxidantu a místem 62 dalšího vstřikování suroviny poskytující saze je označena jako F-2. Ve zde popsaných příkladech se další surovina 60 poskytující saze vstřikuje do reakčního proudu v podstatě kolmo, z okraje proudu horkých spalin, ve formě malých proudů, které prorážejí do vnitřních oblastí proudu horkých spalin, čímž se zajistí vysoký stupeň smísení a smýkání suroviny poskytující saze horkými spalinami, což vede k rozkladu a konverzi suroviny za vzniku dalších sazí.

Doba mezi zavedením oxidantu a zavedením suroviny poskytující saze by měla být dostačující pro smísení oxidantu a reakčního proudu. Výhodně je u způsobu podle vynálezu tato doba kratší než 30 ms, výhodněji je kratší než 10 ms a nejvýhodněji je kratší než 5 ms. Takže výhodně je u způsobu podle vynálezu vzdálenost F-2 zvolena tak, aby byla doba, za kterou spaliny urazí tuto vzdálenost, kratší než 30 ms. Jak je odborníkům v daném oboru zřejmé, vzdálenost F-2 bude záviset na konstrukci a rozměrech reaktoru použitého k provedení způsobu podle vynálezu a s jeho výrobní kapacitou.

Reakční proud obsahující další surovinu 60 poskytující saze proudí do úseku 30 s rozšiřujícím se průměrem a druhé reakční zóny 32 a skrze ně. Namísto chlazení reakčního proudu v druhé reakční zóně 32 lze do tohoto reakčního proudu přidat další oxidant a další surovinu za účelem generování proudu spalin, které lze v dalších reakčních zónách použít pro další reakci se surovinou poskytující saze za vzniku dalších sazí.

U provedení znázorněného na obr. 1 se k ukončení reakce suroviny poskytující saze použije prvek 70 pro zavádění zhášecí tekutiny 80 umístěný ve zhášecí zóně 72. Q je vzdálenost od druhé reakční zóny 32 ke zhášecí zóně 72 a bude se měnit v závislosti na poloze prvku 70 pro zavádění zhášecí tekutiny 80.

Po ochlazení reakčního proudu prochází studené plyny obsahující saze podle vynálezu dál, do jakéhokoliv běžného chladicího a separačního prostředku, kde jsou saze podle vynálezu izolovány. Separace sazí z proudu plynu se snadno provádí za použití konvenčních prostředků, jakými jsou například precipitátor, cyklonový odlučovač a pytlový filtr. Po tomto oddělení mohou být saze zpracovány do tablet za použití mokrého tabletovacího zařízení.

Účinnost a výhody vynálezu dále ilustrují následující příklady, ve kterých se hodnota cetyltrimethylamoniumbromidové absorpce (CTAB) určila podle ASTM zkušebního postupu D376585.

Následující příklady mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 až 6

Způsob podle vynálezu se použil k výrobě sazí v pěti experimentálních bězích reaktoru (zkušební běhy 1 až 5). Při provádění zkušebních běhů 1 až 5 se do reakčního proudu ve druhé zóně reaktoru nepřidávalo žádné další palivo. Za účelem srovnání se provedl kontrolní běh, ve kterém se saze vyráběly bez zavádění oxidantu a další suroviny do reakčního proudu (zkušební běh 6).

-6CZ 293107 B6

Pro všechny zkušební běhy a kontrolní běh se použil reaktor, který byl podobný zde obecně popsanému a na obr. 1 znázorněnému reaktoru, a podmínky a geometrie, které jsou naznačeny v tabulce 2. Palivem použitým ve spalovací reakci ve všech příkladech byl zemní plyn. Surovina použitá ve všech zkušebních bězích měla vlastnosti uvedené v následující tabulce 1.

Tabulka 1 - Vlastnosti použité suroviny

Poměr vodík/uhlík

Vodík (% hmotn.)

Uhlík (% hmotn.)

Síra (% hmotn.)

A.P.I. Tíha 15,6/15,6 C(60 F) [ASTM D-287] Měrná váha 15,5/15,6 C(60 F) [ASTM D-287] Viskozita SUS (54,4 °C) [ASTM D-88] Viskozita SUS (98,9 °C) [ASTM D-88] BMCI (viskozita - tíha)

Kg uhlíku/kg suroviny

Zkušební běhv 1 až 4 a 6	Zkušební běh 5
0,95	0,96
7,27	7,44
91,6	92,2
0,9	0,6
-1,3	-1,3
1,087	1,099
163,8	106,0
49,8	41,3
130	131
0,916	0,922

Oxidantem zaváděným do reakčního proudu ve zkušebních bězích 1 až 5 byl vzduch. Oxidant se zaváděl do reakčního proudu množinou okrajově rozmístěných radiálních otvorů. Ve zkušebních bězích 1 až 4 se použily tři otvory s průměrem 2,54 cm, šest otvorů s průměrem 0,63 cm, přičemž tyto otvory společně představují přibližně 24,52 cm² velikou zaváděcí plochu. Ve zkušebním běhu 5 se použily tři otvory s průměrem 2,54 cm, tři otvory s průměrem 1,9 cm, dvanáct otvorů s průměrem 1,27 cm a šest otvorů s průměrem 0,63 cm, přičemž tyto otvory poskytly přibližně 38,7 cm² velkou zaváděcí plochu.

Reakční podmínky a geometrie jsou uvedeny v následující tabulce 2. Ve zkušebním běhu 5 se do proudu druhé suroviny rychlostí 4,54 kg/h přidával vodný roztok obsahující celkem 5 kg K2CO3.

Tabulka 2

	1	Zkušební běhy	5	Kontrolní 6
2	3	4
D-l (cm)	22,22	22,22	22,22	22,22	22,22	22,22
D-2 (cm)	9,65	9,65	9,65	9,65	9,65	9,65
D-3 (cm)	9,65	9,65	9,65	9,65	9,65	9,65
D-4 (cm)	22,86	22,86	22,86	22,86	22,86	22,86
D-5 (cm)	21,08	21,08	21,08	21,08	21,08	21,08
D-6 (cm)	13,46	13,46	13,46	13,46	13,46	13,46
D-7 (cm)	13,46	13,46	13,46	13,46	13,46	13,46
D-8 (cm)	22,86	22,86	22,86	22,86	22,86	22,86
L-l (cm)	60,96	60,96	60,96	60,96	60,96	60,96
L-2 (cm)	33,02	33,02	33,02	33,02	33,02	33,02
L-3 (cm)	20,32	20,32	20,32	20,32	20,32	20,32
L-4 (cm)	177,8	177,8	177,8	177,8	177,8	♦
L-5 (cm)	30,48	30,48	30,48	30,48	30,48	NE
L-6 (cm)	7,31	7,31	7,31	7,31	7,31	NE
L-7 (cm)	3,81	3,81	3,81	3,81	3,81	NE
L-8 (cm)	5,08	5,08	5,08	5,08	5,08	NE
L-9 (cm)	5,71	5,71	5,71	5,71	5,71	NE

Tabulka 2 (pokračování)

	Zkušební běhy	Kontrolní 6
1	2	3	4	5
F-l (cm)	10,16	10,16	10,16	10,16	10,16	10,16
F-2 (cm)	15,24	15,24	15,24	15,24	15,24	NE
X-l (cm)	204,5	204,5	204,5	204,5	170,2	NE
Q(cm)	304,8	182,9	182,9	182,9	548,6	142,2
1. Zóna Spal, vzduch Nm³/h	1206	1211	1206	938	938	2679
Předehřátí spal, vzduchu °C	480	483,3	474,4	468,9	482,2	486,1
Zemní plyn Nm³/h	100	99,5	98,4	76,4	77,5	234,5
Místo 42	4x	4x	4x	4x	4x	4x
vstřik, surov. trysky # x velikost (mm)	0,66	0,96	1,32	1,32	0,84	1,09
Přítok suroviny 42 kg/h	186	293	402	306	300	698
Tlak suroviny 42 MPa	1,571	0,944	0,496	0,296	1,068	1,171
Předehřátí suroviny 42 °C	121,7	120	117,2	117,2	154,4	147,2
2. Zóna Vzduchová zaváděcí plocha mm²	2452	2452	2452	2452	3871	NE
Spal, vzduch nm³/h	1473	1468	1473	1739	1741	NE
Předehřátí spal, vzduchu °C	518,9	534,4	538,7	589,4	537,8	NE
Místo 62	7x	7x	7x	7x	7x	NE
vstřik, surov. trysky # x velikost (mm)	1,09	0,74	0,74	0,74	0,94
Přítok suroviny 62 kg/h	674	487	459	410	595	NE
Tlak suroviny 62 kPa	1267,7	2135,9	1949,9	1536,5	1398,7	NE
Teplota °C	114	115	116	112	138	NE
Teplota při chlazení °C	731,7	732,8	732,8	732,2	732,2	732,2

* v kontrolním běhu 6 se použil reaktor 18 s jediným stupněm. Reakční proud se chladil na konci tohoto reakčního stupně, takže L—4=Q. První zóna označuje část reaktoru před místem, ve kterém se do druhé zóny zavádí oxidant. Druhá zóna označuje část reaktoru za místem, ve kterém se do druhé reakční zóny zavádí oxidant, včetně tohoto místa. Vzduchová zaváděcí zóna označuje celkovou povrchovou plochu otvorů v prstencovém kruhu, kterou se do reakčního proudu ve druhé zóně zavádí oxidant

Spal. = spalování; Vstřik. = vstřikování; 42 = místo 42 na obr. 1; 62 místo 62 na obr. 1; NE = není použitý

Po ochlazení se provozní proud dále zpracoval běžným zařízením využívaným v sazámách 15 k dalšímu chlazení reakčního proudu. Saze vyrobené v každém běhu se separovaly a shromáždily

-8CZ 293107 B6 za použití běžných prostředků, které využívají rukávkové filtry, a následně se za použití vodního peletizačního zařízení běžným způsobem peletizovaly.

Jak ukazuje tabulka 2, vzdálenost F-2 mezi středovou linií (osou) roviny otvorů pro zavádění oxidantu (50 na obr. 1) a osou roviny otvorů pro zavádění druhé suroviny (62 na obr. 1) byla ve zkušebních bězích 1 až 4 15 cm. Vnitřní objem reaktoru mezi těmito dvěma rovinami byl ve zkušebních bězích 1 až 4 přibližně 10 281 cm³. Doba, která uplynula mezi zavedením oxidantu a zavedením uhlovodíkové suroviny, byla ve zkušebních bězích 1 až 4 přibližně 0,6 ms za předpokladu, že spaliny proudu vytvořeného dříve byly bezprostředně spáleny na CO2 a vodu. Ve zkušebním běhu 5 byla vzdálenost F~2 rovna 41,9 cm a vnitřní objem reaktoru mezi rovinou zavádění suroviny byl přibližně 32 799 cm³. Přibližná doba mezi zaváděním kyslíku a zaváděním suroviny byla ve zkušebním běhu 5 přibližně 2 ms za předpokladu, že spaliny z reakčního proudu vytvořeného dříve byly bezprostředně spáleny na CO2 a vodu.

Dá se předpokládat, že přesto, že se výše uvedený popis týká pouze jednoho konkrétního typu zařízení, cíle vynálezu bude dosaženo pomocí jakéhokoliv smísení oxidantu s reakčním proudem, které provede ke generování proudu spalin pro reakci se surovinou poskytující saze vedoucí ke vzniku sazí.

CTAB Hodnoty surových sazí produkovaných v každém příkladném zkušebním běhu se stanovily již zmíněnou testovací metodou. Výtěžek sazí (kg sazí/kg suroviny) každého běhu se stanovil za použití plynové chromatografícké analýzy spalin vystupujících z rukávkových filtru, stejně jako všechny případné kontroly hmotnosti. Pro každý zkušební běh se rovněž vypočetlo palivo spotřebované v každém běhu, vyjádřené jako B.T.U. (1055,06 J) na kilogram produkovaných sazí. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3

Zkušební běh	1	2	3	4	5	6
CTAB (m²/g)	89	120	88	108	77	92
Výtěžek (kg/kg)	0,586	0,570	0,616	0,522	0,577	0,639
Spotřeba paliva* (kJ/kgC)	72 443	75 804	69315	81 177	71 571	79 596

* hodnoty spotřeby paliva se stanovily za předpokladu, že spodní hodnotou výhřevnosti zemního plynuje 80 578 kJ/nm³ a spodní hodnotou výhřevnosti suroviny je 92 170 kJ/1.

Tyto výsledky naznačují, že spotřeba paliva ve zkušebních bězích 1 a 3, ve kterých se použil způsob podle vynálezu, se značně snížila v porovnání se spotřebou paliva v kontrolním běhu 6.

Porovnání vícezónového způsobu podle vynálezu (zkušební běhy 1 až 5) a jednozónového způsobuje uvedeno v následujících tabulkách 4 a 5.

-9CZ 293107 B6

Tabulka 4

Zkušební běh	1	2	3	4	5	6
Počet zón	více	více	více	více	více	jedna
Celkový vzduch (nm³/h)	2679	2679	2679	2679	2679	2679
Celkový plyn (nm³/h)	99,65	99,38	98,31	76,35	77,42	234,4
Celková surovina (kg/h)	859,6	779,7	861,2	722,6	894,7	694,2
Výtěžek (kg sazí/kg suroviny)	0,6398	0,6217	0,6723	0,5699	0,6323	0,6976
Výkon (kg sazí/h)	503,0	443,6	529,8	376,5	514,8	443,2
CTAB (m²/g)	89	120	88	108	77	92
Spotřeba paliva* (B.T.U./kg)	72 943	75 804	69 315	81 177	71 571	79 596

Odhadem se stanovilo, že k dosažení stejných výtěžků a výkonů, jaké ukazují zkušební běhy 1 až 5, v jednostupňovém způsobu výroby sazí stejných příslušných CTAB povrchových ploch by měla být použita množství vzduchu, plynu a suroviny, která jsou uvedena v tabulce 5. Spotřeba paliva, odhadnutá na základě stanovených množství vzduchu, plynu a suroviny, je rovněž uvedena v tabulce 5. Dále je v tabulce 5 uvedeno snížení spotřeby paliva vyjádřené v procentech.

Tabulka 5

Zkušební běh	1	2	3	4	5	6
Odhad celkový vzduch (nm³/h)	<	Hypotetický jediný stupeň	>	jediný
2957	3016	3062	3140	2936	2679 (skutečný)
Odhad celkový plyn (n³/h)	203,3	214,6	240,8	219,7	174,9	234,4 (skutečný)
Odhad celková surovina (kg/h)	859,6	779,7	861,2	722,6	894,7	694,2 (skutečný)
Odhad spotřeba paliva* (kJ/kg sazí)	80 480	85 294	79 154	95 064	78 503	79 596 (skutečný)
% Redukce spotřeby paliva	8,8	11,1	12,4	14,6	8,9

Srovnání výsledků uvedených v tabulce 4 a odhadů uvedených v tabulce 5 ukazuje, že zkušební běhy 1 až 5 v tabulce 4, tj. příkladná provedení způsobu podle vynálezu, dosáhly řádově 8% až 15% úspory paliva ve srovnání se způsobem výroby podobných sazí používajícím jednu reakční zónu.

Je třeba uvést, že výše uvedená příkladná provedení způsobu podle vynálezu mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen přiloženými patentovými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby sazí, při kterém se uvedení paliva do reakce s prvním oxidantem generuje proud spalin načež se do proudu spalin zavede za vzniku reakčního proudu první surovina poskytující saze, která je spalinami atomizována a dochází ke tvorbě prvních sazí v reakčním proudu, vyznačující se tím, že se takto vytvořený reakční proud zavede za vzniku sazí do reakce s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze; načež se ochladí a vzniklé saze se oddělí a odeberou.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že se uvedením reakčního proudu do reakce s druhým oxidantem generuje proud produktů hoření pro reakci s druhou surovinou poskytující saze.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se palivo zavádí pouze při výrobě reakčního proudu a prvních sazí reakcí s prvním oxidantem, během které se tvoří proud horkých spalin, do něhož se vstřikuje první surovina poskytující saze, a reakční proud dále reaguje bez zavádění dalšího paliva, čímž se snižuje množství paliva, vztaženo na 1 kg sazí, použité k výrobě celkového množství oddělených a odebraných sazí zahrnujících první saze vznikající při tvorbě reakčního proudu a další saze vyrobené reakcí reakčního proudu s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze, v porovnání s množstvím paliva, vztaženo na 1 kg sazí, použitým při výrobě reakčního proudu.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že se k výrobě celkového množství oddělených a odebraných sazí, včetně prvních sazí vznikajících při výrobě reakčního proudu a dalších sazí vyrobených reakcí reakčního proudu s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze použije menší množství paliva, vztaženo na 1 kg sazí, než je zapotřebí použít při výrobě ekvivalentního množství, vztaženo na 1 kg sazí, sazí v podstatě se stejným CTAB měrným povrchem způsobem, kterým se vyrábí reakční proud.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že se použije alespoň o 2 % méně paliva.
6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že druhý oxidant a druhá surovina poskytující saze jsou do reakčního proudu zaváděny v časové periodě, která je dostatečná pro zreagování druhého oxidantu s reakčním proudem a pro vznik proudu produktů hoření pro reakci s druhou surovinou poskytující saze.
7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že se druhá surovina poskytující saze zavádí do reakčního proudu následně po zavedení druhého oxidantu do reakčního proudu.
8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že zavádění druhého oxidantu a zavádění druhé suroviny poskytující saze probíhá v časové periodě kratší než 30 ms.
9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, v y z n a č e n ý t í m, že zavádění druhého oxidantu a zavádění druhé suroviny poskytující saze probíhá v časové periodě kratší než 10 ms.
10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že zavádění druhého oxidantu a zavádění druhé suroviny poskytující saze probíhá v časové periodě kratší než 5 ms.
11. Způsob podle některého z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že se reakce reakčního proudu a dalším oxidantem a s další surovinou poskytující saze probíhající před ochlazením, oddělením a odebráním sazí několikrát opakuje.

-11 CZ 293107 B6
12. Způsob podle některého z nároků 1 až 11,vyznačený tím, že se uvedením prvního paliva do reakce s prvním oxidantem v první zóně nebo zónách reaktoru generuje proud spalin; do tohoto proudu spalin se ve druhé zóně nebo zónách reaktoru zavede první surovina poskytující saze, čímž se vytvoří reakční proud; ve třetí zóně nebo zónách reaktoru se v reakčním proudu nechají vznikat saze; ve čtvrté reakční zóně nebo zónách reaktoru se do reakčního proudu zavede druhý oxidant, který reaguje s reakčním proudem za vzniku proudu produktů hoření pro reakci s druhou surovinou poskytující saze; v páté zóně nebo zónách se do proudu produktů hoření zavede druhá surovina poskytující saze; v šesté zóně nebo zónách reaktoru pokračuje tvorba sazí, načež následuje ochlazení, oddělení a odebrání sazí.
13. Způsob podle nároku 1, vy z n a č e n ý tím, že (a) se uvedením paliva do reakce s prvním oxidantem vytvoří proud spalin;

(b) uvedením první suroviny poskytující saze do reakce s proudem spalin se vytvoří reakční proud obsahující první saze;

(c) uvedením reakčního proudu z kroku (b) do reakce s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze se vytvoří další saze;

(d) kroky (a), (b) a (c) se provádějí tak, že je množství paliva použité na výrobu 1 kg sazí způsobem tvořeným kroky (a), (b) a (c) menší, než množství paliva použité na výrobu 1 kg sazí způsobem tvořeným kroky (a) a (b);

(e) načež následuje ochlazení, oddělení a odebrání sazí vytvořených způsobem tvořeným kroky (a)až(d).
14. Způsob podle nároku 13, vyznačený tím, že reakční proud reaguje sdruhým oxidantem za vzniku proudu produktů hoření a produkty hoření obsažené v reakčním proudu se následně uvedenou do reakce s druhou surovinou poskytující saze za vzniku dalších sazí.
15. Způsob podle nároku 13 nebo 14, vyznačený tím, že provozní kroky (a) až (d) produkují saze, které mají alespoň stejně velký CTAB měmý povrch jako saze vytvořené způsobem zahrnujícím pouze provozní kroky (a) a (b).
16. Způsob podle některého z nároků 13 až 15,vyznačený tím, že se v reakčním proudu z kroku (b) nechají tvořit první saze.
17. Způsob podle některého z nároků 1 až 16, vyznačený tím, že se první surovina poskytující saze a druhá surovina poskytující saze zavádějí do reakčního proudu v předem nerozprášené formě.
18. Zařízení pro výrobu sazí, vyznačené tím, že zahrnuje spalovací zónu nebo zóny (10);

prvek pro zavádění paliva do spalovací zóny nebo zón;

prvek pro zavádění prvního oxidantu;

přechodovou zónu nebo zóny (12);

prvek pro zavádění první suroviny poskytující saze do přechodové zóny nebo zón (12);

- 12CZ 293107 B6 první reakční zónu nebo zóny (18);

zónu nebo zóny (19) pro zavádění druhého oxidantu;

prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu;

zónu nebo zóny (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze;

prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze;

druhou reakční zónu nebo zóny (32);

zhášecí zónu nebo zóny (72);

prvek (70) pro zavádění zhášecí tekutiny (80) do zhášecí zóny nebo zón (72);

prvek pro izolaci a jímání sazí;

přičemž jednotlivé zóny (10), (12), (18), (19), (22), (32), (72) jsou uspořádány tak, aby umožnily proudu plynu generovanému ve spalovací zóně nebo zónách (10) procházet všemi ostatními zónami (12), (18), (19), (22), (32), (72).
19. Zařízení podle nároku 18, vyznačené tím, že prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu a prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze představují prostředek pro zavedení druhého oxidantu a druhé suroviny poskytující saze do reakce s reakčním proudem vytvořeným dřívějším procesem produkujícím první saze za vzniku sazí.
20. Zařízení podle nároku 18 nebo 19, vyznačené tím, že prvek pro zavádění paliva do spalovací zóny nebo zón (10) a prvek pro zavádění prvního oxidantu do spalovací zóny nebo zón (10) představují prostředek pro uvedení paliva do reakce s prvním oxidantem za vzniku proudu plynných spalin a prostředek pro zavádění první suroviny poskytující saze do přechodové zóny nebo zón (12) představuje prostředek pro uvedení první suroviny poskytující saze do reakce s proudem plynných spalin za vzniku reakčního proudu; a prvek pro uvedení reakčního proudu do reakce s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze poskytuje podmínky, za kterých je množství paliva využité tímto způsobem, vztaženo na 1 kg sazí, které produkuje celkové množství separovaných a izolovaných sazí zahrnujících saze vznikající v reakčním proudu a další saze vyrobené reakcí reakčního proudu s druhým oxidantem a druhou surovinou poskytující saze, menší než množství paliva, vztaženo na 1 kg sazí, které by se použilo při výrobě sazí v podstatě se stejným CTAB povrchem za použití prvku, který produkuje reakční proud.
21. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 20, vyznačené tím, že prvek pro zavedení druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu a prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze jsou uspořádány tak, že zavádění druhého oxidantu a druhé suroviny poskytující saze probíhá v časové periodě dostatečné pro zreagování druhého oxidantu s reakčním proudem a pro generování proudu produktů hoření pro reakci s druhou surovinou poskytující saze.
22. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 21,vyznačené tím, že prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu a prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny posky

-13CZ 293107 B6 tující saze jsou uspořádány tak, že zavádění druhého oxidantu a zavádění suroviny poskytující saze probíhá během časové periody kratší než 30 ms.
23. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 22, vyznačené tím, že prvkem pro zavádění první suroviny poskytující saze a/nebo prvkem pro zavádění druhé suroviny poskytující sázeje prvek zavádějící surovinu poskytující saze v předem nerozprášené formě.
24. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18až 23,vyznačené tím, že dále obsahuje:

další zónu nebo zóny pro zavádění oxidantu;

další prvky pro zavádění oxidantu do další zóny nebo zón pro zavádění dalšího oxidantu;

další zónu nebo zóny pro zavádění suroviny poskytující saze;

a další prvek pro zavádění suroviny poskytující saze do další zóny nebo zón pro zavádění suroviny poskytující saze, přičemž tyto další zóny jsou uspořádány pro příjem proudu plynu a umožňují proudu plynu projít každou zónou předřazenou prvkům pro separaci a jímání sazí.
25. Zařízení pro výrobu sazí podle kteréhokoliv z nároků 18 až 24, vyznačené tím, že jednotlivé zóny jsou dále charakteristické tím, že mají vstupní a výstupní konec a zařízení obsahuje úsek nebo úseky (11) mající vstupní a výstupní konec a zužující se směrem od vstupního konce k výstupnímu konci, přičemž vstupní konec je spojen s výstupním koncem spalovací zóny nebo zón (10); vstupní konec přechodové zóny nebo zón (12) je spojen s výstupním koncem úseku nebo úseků (11) se zužujícím se průměrem; vstupní konec první reakční zóny nebo zón (18) je spojen s výstupním koncem přechodové zóny nebo zón (12); vstupní zóny nebo zón (19) pro zavádění oxidantu je spojen s výstupním koncem první reakční zóny nebo zón (18); vstupní konec zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující sázeje spojen s výstupním koncem zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu; vstupní konec druhé reakční zóny nebo zón (32) je spojen s výstupním koncem zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze; vstupní konec zhášecí zóny nebo zón (72) je spojen s výstupním koncem druhé reakční zóny nebo zón (32); a prvek pro separaci a jímání sazí je spojen s výstupním koncem zhášecí zóny nebo zón (72).
26. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 25, vyznačené tím, že zóna nebo zóny (19) pro zavádění druhého oxidantu má průměr menší než reakční zóna nebo zóny (32) a zóna nebo zóny (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze má průměr menší než zóna nebo zóny (19) pro zavádění druhého oxidantu a prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu představuje prstencový prvek uspořádaný po obvodu zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu, který je opatřen množinou otvorů propojitelných se zdrojem druhého oxidantu.
27. Zařízení podle nároku 25 nebo 26, vyznačené tím, že zóna nebo zóny (19) pro zavádění druhého oxidantu a zóna nebo zóny (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze jsou jedinou zónou nebo zónami a mají vstupní a výstupní konec, přičemž vstupní konec je spojen s výstupním koncem první reakční zóny nebo zón (18) a výstupní konec je spojen se vstupním koncem druhé reakční zóny nebo zón (32).
28. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 27, vyznačené tím, že prvek pro zavádění druhého oxidantu do zóny nebo zón (19) pro zavádění druhého oxidantu představuje prvek pro zavádění oxidantu způsobem, který zajistí rychlé promísení oxidantu s reakčním proudem.

-14CZ 293107 B6
29. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 28, vyznačené tím, že prvek pro zavádění první suroviny poskytující saze do přechodové zóny nebo zón (12) a prvek pro zavádění druhé suroviny poskytující saze do zóny nebo zón (22) pro zavádění druhé suroviny poskytující saze představují prostředky pro zavádění suroviny poskytující saze způsobem zajišťujícím rychlé

5 promísení suroviny poskytující saze s proudem protékajícím zařízením.
30. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 29, vyznačené tím, že prvek pro zavádění suroviny poskytující saze představuje prvek pro zavádění suroviny poskytující saze ve formě množiny malých proudů tryskajících do vnitřního prostoru zařízení.
31. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 18 až 30, vyznačené tím, že prvek pro zavádění suroviny poskytující sázeje uzpůsoben pro zavádění suroviny poskytující saze v nerozprášené formě.