CZ309405B6 - Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDF

Info

Publication number
CZ309405B6
CZ309405B6 CZ2012-527A CZ2012527A CZ309405B6 CZ 309405 B6 CZ309405 B6 CZ 309405B6 CZ 2012527 A CZ2012527 A CZ 2012527A CZ 309405 B6 CZ309405 B6 CZ 309405B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
soot
raw material
heater
reactor
forming raw
Prior art date
Application number
CZ2012-527A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2012527A3 (cs
Inventor
Serguei Nester
Frederick H. Rumpf
Frederick H Rumpf
Yakov E. Kutsovsky
Yakov E Kutsovsky
Charles A. Natalie
Charles A Natalie
Original Assignee
Cabot Corporation
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 Corporation filed Critical Cabot Corporation
Publication of CZ2012527A3 publication Critical patent/CZ2012527A3/cs
Publication of CZ309405B6 publication Critical patent/CZ309405B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT 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
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT 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
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
    • B01J2219/00123—Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Způsob výroby sazí, při němž se do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud. K alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina, tato surovina se předehřívá v ohřívači na teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získává předehřátá surovina, kde (a) surovina má v ohřívači rychlost alespoň 0,2 m/s, a (b) surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než 120 minut. Předehřátá surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá surovina má druhou dobu setrvání od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než 120 minut. První a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně. Předehřátá surovina uváděná alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru se spojuje se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze. Zařízení k provádění tohoto způsobu obsahující retortový sazný reaktor (2), mající spalovací zónu (10), která má případnou zónu (11) sbíhajícího se průměru, zónu (12) vstřikování suroviny a reakční zónu (13); přívodní potrubí (17) suroviny připojené ke vstupu (16) suroviny do zóny (12) vstřikování suroviny reaktoru (2), přičemž v přívodním potrubí (17) suroviny je zařazen ohřívač suroviny (19, 22, 23); a čerpadlo (20) instalované před ohřívačem suroviny (19, 22, 23) a za reakční zónou (13) sazného reaktoru (2) je umístěn chladič (14).

Description

Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Předložený vynález se týká způsobu výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu.
Vynález se konkrétněji týká způsobu výroby sazí za použití předehřáté suroviny s potlačenou tvorbou úsad. Vynález se také týká zařízení na výrobu sazí za použití předehřáté suroviny s potlačenou tvorbou úsad. Jsou popsány i saze získané způsobem podle vynálezu.
Dosavadní stav techniky
Saze jsou často používány, například jako pigmenty v inkoustových kompozicích, barvách apod., jako plniva a vyztužovací pigmenty při kompaundování a přípravě kaučukových kompozic a plastových kompozic a při různých jiných aplikacích. Saze jsou připravovány obecně v reaktoru retortového typu reakcí uhlovodíkové suroviny s horkými plynnými spalinami za vzniku produktů spalování obsahujících částicové saze. V literatuře pojednávající o sazích je reakce mezi plynnými spalinami a uhlovodíkovou surovinou označována jako pyrolýza.
Je obecně známa řada různých způsobů výroby sazí. V jednom typu retortového reaktoru na výrobu sazí, popsaném v patentu US 3401202 (Kester et al.) nebo patentu US 2785964 (Pollock) jsou palivo, jako uhlovodíkové palivo, a oxidační činidlo, jako vzduch, vstřikovány do první zóny a reagují za vzniku horkých plynných spalin. Do první zóny je také vstřikována uhlovodíková surovina buď ve formě plynu, páry nebo kapaliny a poté je zahájena reakce uhlovodíkové suroviny. Výsledná spalná plynná směs, ve které dochází k této reakci, poté prochází do reakční zóny, kde probíhá reakce, při které se tvoří saze. V dalším typu retortového reaktoru na výrobu sazí kapalné nebo plynné palivo reaguje s oxidačním činidlem, jako vzduchem, v první zóně za vzniku horkých spalných plynů. Tyto horké spalné plyny procházejí z první zóny dále reaktorem do reakční zóny a dále. Při výrobě sazí je uhlovodíková surovina v jednom nebo více místech vstřikována do dráhy proudu plynných spalin. Obecně je uhlovodíkovou surovinou naftový olej nebo zemní plyn. První (či spalovací) zóna a reakční zóna mohou být rozděleny zúžením či zónou o zmenšeném průměru, která je v průřezu menší než spalovací zóna nebo reakční zóna. Surovina může být vstřikována do dráhy horkých plynných spalin před zónou se zúženým průměrem, za touto zónou nebo v této zóně. Uhlovodíková surovina může být uváděna v atomizované a/nebo neatomizované formě, zevnitř proudu plynných spalin a/nebo zevně proudu plynných spalin. Retortové reaktory tohoto typu na výrobu sazí jsou popsány například ve znovu vydaném patentu US 28974 (Morgan et al.) a patentu US 3922335 (Jordan et al.).
V obecně známých reaktorech a při obecně známých způsobech jsou horké plynné spaliny při teplotě postačující na to, aby došlo k reakci uhlovodíkové suroviny, vstřikované do proudu plynných spalin. V jednom typu reaktoru, jako je reaktor popsaný ve výše citovaném patentu US 3401020 (Kester et al.), je surovina vstřikována v jednom nebo více místech do stejné zóny, kde se tvoří plynné spaliny. V jiném typu reaktorů nebo při jiném typu způsobu je surovina vstřikována v jednom nebo více místech až po vytvoření proudu plynných spalin. Směs suroviny a plynných spalin, ve které dochází k reakci, je dále v celé přihlášce někdy uváděna jako reakční proud. Doba setrvání reakčního proudu v reakční zóně reaktoru je dostatečná na to, aby umožňovala tvorbu požadovaných sazí. U obou typů reaktoru, jelikož proud horkých plynných spalin proudí reaktorem, k reakci dochází, když směs suroviny a plynných spalin prochází reakční zónou. Poté, co vzniknou saze s požadovanými vlastnostmi, se teplota reakčního proudu sníží na takovou teplotu, že se reakce zastaví a lze získat sazný produkt.
V jiných patentech, jako patentech US 3922335 (Jordan et al.), 4826669 (Casperson, 6348181 (Morgan) a 6926877 (Green) jsou také popsány způsoby výroby sazí, včetně teplot suroviny.
- 1 CZ 309405 B6
Typické teploty suroviny v místě vstupu do reaktoru, jak jsou uvedeny v patentu US 4826669, mohou být v rozmezí například od 121 °C do 260 °C.
Původci tohoto vynálezu zjistili, že teploty uhlovodíkové suroviny při výrobě sazí, které v místě nebo před vstupem do reaktoru dosahují nebo přesahují přibližně 300 °C, by byly zdrojem vysokého rizika ničivé míry teplem vyvolaného zanášení přívodního potrubí suroviny a zařízení. Původci tohoto vynálezu dále mají za to, že způsoby a systémy na výrobu sazí, které mohou snášet tak horké suroviny, nebyly dosud vyvinuty a že do doby, kdy byly vyvinuty způsoby a uspořádání na výrobu sazí podle tohoto vynálezu, nebyly zcela zřejmé nebo dosažitelné možné přínosy využití operace s horkou surovinou.
Podstata vynálezu
Prvním aspektem předmětu vynálezu v hlavním provedení (i) je způsob výroby sazí, při němž se do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získává předehřátá sazotvorná surovina, kde (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina uváděná alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru se spojuje se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze; a a v tomto reakčním proudu se získávají saze.
Přednostní provedení prvního aspektu předmětu vynálezu zahrnují zejména:
(ii) způsob podle provedení (i), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby před vstupem do alespoň jednoho ohřívače měla tlak vyšší než 1 MPa;
(iii) způsob podle provedení (i), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 2 MPa;
(iv) způsob podle provedení (i), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 2 MPa do 18 MPa;
(v) způsob podle provedení (i), v němž uvedená rychlost je alespoň 1 m/s;
(vi) způsob podle provedení (i), v němž uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s;
- 2 CZ 309405 B6 (vii) způsob podle provedení (i), v němž sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci;
(viii) způsob podle provedení (i), v němž sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C;
(ix) způsob podle provedení (i), v němž předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 10 kW/m2;
(x) způsob podle provedení (i), v němž alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory;
(xi) způsob podle provedení (i), v němž první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut;
(xii) způsob podle provedení (i), v němž alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru;
(xiii) způsob podle provedení (i), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, přičemž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně;
(xiv) způsob podle provedení (i), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny;
(xv) způsob podle provedení (i), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny;
(xvi) způsob podle provedení (i), v němž uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu;
(xvii) způsob podle provedení (i), v němž dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků;
(xviii) způsob podle provedení (i), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny;
(xix) způsob podle provedení (i), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru,
- 3 CZ 309405 B6 a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny;
(xx) způsob podle provedení (i), v němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin;
(xxi) způsob podle provedení (i), v němž alespoň jedna sazotvorná surovina přiváděná do alespoň jednoho ohřívače má první teplotu nižší než 360 °C;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu od 360 °C do 850 °C; a uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání a druhou dobu setrvání v uvedeném ohřívači dohromady 10 sekund až 120 minut;
(xxii) způsob podle provedení (xxi), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 2 MPa;
(xxiii) způsob podle provedení (xxi), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 3 MPa;
(xxiv) způsob podle provedení (xxi), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 3 MPa do 18 Pa;
(xxv) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedená rychlost je alespoň 1 m/s;
(xxvi) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s;
(xxvii) způsob podle provedení (xxi), v němž sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci;
(xxviii) způsob podle provedení (xxi), v němž sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C;
(xxix) způsob podle provedení (xxi), v němž předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 20 kW/m2;
(xxx) způsob podle provedení (xxi), v němž alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory;
(xxxi) způsob podle provedení (xxi), v němž první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut;
(xxxii) způsob podle provedení (xxi), v němž alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru;
(xxxiii) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, kde uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své
- 4 CZ 309405 B6 straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou;
(xxxiv) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny;
(xxxv) způsob podle provedení (xxi), v němž alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou těchto reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny;
(xxxvi) způsob podle provedení (xxi), v němž uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu;
(xxxvii) způsob podle provedení (xxi), v němž dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků;
(xxxviii) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny;
(xxxix) způsob podle provedení (xxi), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny;
(xl) způsob podle provedení (xxi), v němž se dále předehřátá sazotvorná surovina spojuje se zahřátým plynným proudem v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin;
(xli) způsob podle provedení (i), v němž se:
alespoň jedna sazotvorná surovina, která se uvádí do alespoň jednoho ohřívače, má první teplotu, která je nižší než 450 °C;
v uvedeném alespoň jednom ohřívači se poté alespoň jedna sazotvorná surovina předehřívá na druhou teplotu, která je vyšší než 450 °C, přičemž první doba setrvání této alespoň jedné sazotvorné suroviny v tomto alespoň jednom ohřívači je od 10 sekund do 120 minut;
(xlii) způsob podle provedení (xli), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 2 MPa do 18 MPa;
(xliii) způsob podle provedení (xli), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 3 MPa do 18 MPa;
(xliv) způsob podle provedení (xli), v němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 4 MPa do 18 MPa;
- 5 CZ 309405 B6 (xlv) způsob podle provedení (xli), v němž uvedená rychlost je alespoň 1 m/s;
(xlvi) způsob podle provedení (xli), v němž uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s;
(xlvii) způsob podle provedení (xli), v němž sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci;
(xlviii) způsob podle provedení (xli), v němž sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C;
(xlix) způsob podle provedení (xli), v němž předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku od 20 kW/m2 do 150 kW/m2;
(l) způsob podle provedení (xli), v němž alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory;
(li) způsob podle provedení (xli), v němž první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut;
(lii) způsob podle provedení (xli), v němž alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru;
(liii) způsob podle provedení (xli), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, kde uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou;
(liv) způsob podle provedení (xli), v němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny;
(lv) způsob podle provedení (xli), v němž alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou těchto reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny;
(lvi) způsob podle provedení (xli), v němž uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu;
(lvii) způsob podle provedení (xli), v němž dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků;
(lviii) způsob podle provedení (xli), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího
- 6 CZ 309405 B6 plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny;
(lix) způsob podle provedení (xli), v němž uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny;
(lx) způsob podle nároku 41, v němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin;
(lxi) způsob podle provedení (i), v němž přivádění alespoň jedné sazotvorné suroviny do alespoň jednoho ohřívače se provádí při prvním tlaku, který je vyšší než 1 MPa; přičemž alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači druhý tlak, který je stejný jako první tlak nebo nižší, vypočteno na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a druhém tlaku.
Druhým aspektem předmětu vynálezu v hlavním provedení (lxii) je zařízení pro způsob výroby sazí podle provedení (i), které obsahuje:
retortový sazný reaktor, mající spalovací zónu, která má případnou zónu sbíhajícího se průměru, zónu vstřikování suroviny a reakční zónu;
přívodní potrubí suroviny připojené ke vstupu suroviny do zóny vstřikování suroviny reaktoru, přičemž v přívodním potrubí suroviny je zařazen ohřívač suroviny;
a čerpadlo instalované před ohřívačem suroviny a za reakční zónou sazného reaktoru je umístěn chladič.
Přednostní provedení druhého aspektu předmětu vynálezu zahrnují zejména:
(lxiii) zařízení podle provedení (lxii), v němž alespoň jeden ohřívač suroviny obsahuje tepelný výměník;
(lxiv) zařízení podle provedení (lxii), v němž v reaktoru je umístěn alespoň jeden ohřívač suroviny;
(lxv) zařízení podle provedení (lxii), v němž alespoň jeden ohřívač suroviny obsahuje tepelný výměník umístěný v reaktoru za chladičem;
(lxvi) zařízení podle provedení (lxii), v němž ohřívačem suroviny umístěným uvnitř reaktoru je tepelný výměník pro tekutý nosič tepla a že zařízení dále obsahuje ohřívač suroviny umístěný vně reaktoru;
(lxvii) zařízení podle provedení (lxii), v němž dále obsahuje plazmový ohřívač instalovaný v přívodním potrubí pro plyn;
(lxviii) zařízení podle provedení (lxii), v němž dále obsahuje nekatalytický povrch na stěnách ohřívače suroviny, a na vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, přičemž tento povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků;
(lxix) zařízení podle provedení (lxviii), v němž nekatalytický povrch je keramický.
- 7 CZ 309405 B6
Přednostní provedení prvního aspektu předmětu vynálezu zahrnuje i (Ixx) způsob podle kteréhokoliv z provedení (i) až (lxi), v němž předehřívání a/nebo přivádění probíhá za nepřítomnosti překotného poklesu tlaku, vztaženo na podmínky provozu v ustáleném stavu.
Charakteristickým znakem tohoto vynálezu tedy jsou zvýšené předehřívací teploty sazotvorné suroviny s potlačením tepelně vyvolaného zanášení přívodního potrubí suroviny při zvýšených teplotách suroviny.
Další znaky a výhody tohoto vynálezu budou z části popsány dále a zčásti budou zřejmé z popisu, nebo k nim lze dospět při provádění vynálezu. Úkoly a jiné výhody vynálezu budou realizovány a dosahovány za použití součástí a kombinací uvedených v popisu a nárocích.
Za účelem dosažení těchto a jiných výhod a v souladu s účely tohoto vynálezu, jak je proveden a podrobně popsán v tomto textu, se vynález zčásti týká způsobu výroby sazí za použití předehřáté sazotvorné suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C za vzniku předehřáté sazotvorné suroviny v tomto teplotním rozmezí. Surovina může být zahřáta na teplotu alespoň 450 °C, nebo od asi 360 °C do asi 850 °C, nebo na jiné teploty přesahující 300 °C.
Předehřátou sazotvornou surovinu lze přivádět alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do alespoň jednoho vstupu suroviny do reaktoru. Předehřátá sazotvorná surovina je uváděna alespoň jedním vstupem do reaktoru, kde přichází do styku se zahřátým plynným proudem (zahřátými plynnými proudy) za vzniku reakčního proudu v sazotvorném reaktoru. Saze v reakčním proudu lze ochladit a získat. Tento způsob zahrnuje jednu nebo více metod, kterými lze snížit riziko termicky vyvolaného zanášení přívodního potrubí suroviny při zvýšené teplotě suroviny. Tyto metody mohou minimalizovat tvorbu usazeniny (například snížit ukládání koksu), odstranit zanášející úsadou na površích (například zlepšit odstraňování koksu) nebo řešit tyto problémy kombinovaně, na vnitřních stěnách přívodního potrubí suroviny, a tak udržovat přívodní potrubí suroviny v provozuschopném stavu při transportu předehřáté suroviny do reaktoru. Jako tyto metody omezení zanášení lze uvést následující metody nebo jejich kombinace, při nichž se
- sazotvorná surovina přivádí rychlostí alespoň asi 0,2 m/s (nebo alespoň asi 1 m/s nebo alespoň 1,1 m/s nebo alespoň asi 1,6 m/s nebo alespoň asi 2 m/s nebo jinou rychlostí vyšší než asi 0,2 m/s) alespoň jedním ohřívačem, který předehřívá sazotvornou surovinu,
- sazotvorná surovina před vstupem do alespoň jednoho ohřívače za účelem jejího předehřátí natlakuje na tlak vyšší než asi 1 MPa (nebo například vyšší než asi 2 MPa, nebo vyšší než asi 3 MPa, nebo vyšší než asi 4 MPa, nebo od asi 2 do asi 18 MPa, nebo od asi 3 MPa do asi 18 MPa, nebo na tlaky vyšší než asi 1 MPa),
- poskytne celková doba setrvání sazotvorné suroviny v alespoň jednom ohřívači na předehřátí a předehřáté sazotvorné suroviny v přívodním potrubí suroviny před uvedením do reaktoru kratší než asi 120 minut (nebo například od asi 1 s do asi 120 minut, nebo asi 1 minutu až asi 60 minut, nebo jiná doba setrvání kratší než asi 120 minut),
- předehřátí suroviny v alespoň jednom topném zařízení pracujícím při průměrném tepelném toku (vnitřní povrch trubice) vyšším než asi 10 kW/m2 (nebo vyšším než asi 20 kW/m2, nebo od asi 20do asi 200 kW/m2, nebo jiném průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2),
- poskytne povrch, který je nekatalytický pro termické krakování nebo polymeraci uhlovodíku, na vnitřních stěnách přívodního potrubí suroviny, který je ve styku se surovinou,
- 8 CZ 309405 B6
- periodicky přivádí alespoň jeden proplachovací plyn (například pára, vzduch, kyslík, CO2), který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, přívodním potrubím suroviny, nebo jakákoliv jejich kombinace.
Snížené zanášení podle vynálezu umožňuje provádět předehřívání alespoň části suroviny tak, že se surovina zahřívá teplem, které vytvoří reaktor při vysokých reakčních teplotách. Podmínky a uspořádání předehřívání suroviny podle tohoto vynálezu mohou poskytovat výhody a přínosy, jako například zlepšenou recyklaci energie, snížené náklady na surovinu, zvýšení množství sazí, snížení emisí oxidu uhličitého, snížení emisí SOx a/nebo NOx, stabilní nebo trvalou tvorbu sazí po dobu užitečnou při výrobě v průmyslovém měřítku za podmínek vysoké teploty suroviny, nebo jakoukoliv jejich kombinaci. Způsob podle vynálezu lze díky jedné nebo více ekologickým výhodám považovat za zelenější ve srovnání s obvyklými způsoby.
Vynález se také týká zařízení na provádění způsobů, jak jsou popsány výše. Zařízení obsahuje alespoň reaktor, ve kterém přichází do styku proud zahřátého plynu a alespoň jedna sazotvorná surovina o vysoké teplotě za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v reaktoru tvoří saze. Součástí je také alespoň jedno přívodní potrubí suroviny s potlačeným zanášením pro přivádění sazotvorné suroviny k alespoň jednomu vstupu suroviny do reaktoru, kde surovina přichází do styku s proudem zahřátého plynu, a alespoň jeden ohřívač suroviny, který je schopen předehřát sazotvornou surovinu přiváděnou alespoň jedním přívodním potrubím suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C. Zařízení dále obsahuje alespoň jedno čerpadlo a) schopné natlakovat sazotvornou surovinu na tlak vyšší než asi 1 MPa před předehřátím suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, nebo b) poskytující rychlost suroviny alespoň jedním ohřívačem suroviny, který předehřívá sazotvornou surovinu, alespoň 0,2 m/s, nebo c) vykazující oba tyto znaky. Součástí také může být chladič na chlazení sazí v reakčním proudu. Reaktor je schopen poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom ohřívači suroviny a alespoň jednom potrubí na přívod suroviny před uvedením do reaktoru na předehřátí suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, která je kratší než asi 120 minut. Alespoň část předehřívání suroviny lze provádět na zařízení, například přímým nebo nepřímým zahříváním suroviny exotermickým teplem, které tvoří reaktor nebo které vzniká v reaktoru. Zařízení může mít ohřívač suroviny uspořádaný například v reaktoru v reakčním proudu, uspořádané ve styku se zahřívanou stěnou reaktoru, uspořádané ve styku s koncovým plynem reaktoru, uspořádané mimo reaktor, kdy dochází k výměně tepla se zahřátou kapalinou z tepelného výměníku umístěného v reaktoru nebo jakoukoliv kombinaci těchto uspořádání využívající jednoho nebo více přívodních potrubí suroviny. Ohřívač suroviny může představovat jeden nebo více ohřívačů vytápěných koncovým plynem (ze stejného a/nebo jiného sazného reaktoru) nebo jakýmkoliv palivem na bázi uhlovodíků a/nebo elektrické ohřívače.
Pro účely tohoto vynálezu potrubím nebo alespoň jedním přívodním potrubím suroviny může být jakákoliv trubice, trubka, trubkoví tepelného výměníku, kanál tepelného výměníku nebo jiná struktura schopná transportovat surovinu ve formě kapaliny nebo páry nebo jejich kombinace, kterou je surovina vedena k reaktoru při předehřáté teplotě. Potrubí může být o jakémkoliv průměru a/nebo délce. Například pokud je surovina během průchodu trubkovím nebo spirálou tepelného výměníku předehřívána na teplotu 300 °C a poté vedena z výměníku do reaktoru samostatným potrubím, potom alespoň jedno potrubí bude zahrnovat část trubkoví tepelného výměníku mezi místem potrubí uvnitř tepelného výměníku, ve kterém teplota suroviny dosáhla 300 °C a výstupním koncem potrubí tepelného výměníku a také potrubí za tepelným výměníkem, kterým předehřátá surovina prochází k reaktoru.
Pod pojmem potlačení se v souvislosti s tvorbou koksu souvisejícího se surovinou rozumí alespoň snížení (nebo zabránění nebo zpomalení) míry tvorby koksu, ke kterému dochází bez preventivního stupně (stupňů).
Předchozí obecný popis i následující podrobný popis jsou exemplární a vysvětlující a jejich účelem je vysvětlit vynález, jak je definován v připojených nárocích.
- 9 CZ 309405 B6
Připojené obrázky, které jsou součástí této přihlášky, ilustrují aspekty tohoto vynálezu a spolu s popisem objasňují principy vynálezu. Podobné vztahové značky použité na obr. označují podobné znaky.
Následuje podrobný popis vynálezu.
Vynález se týká použití zvýšených teplot předehřátí suroviny vyšších než asi 300 °C při výrobě sazí nezatížené problémy se zanášením surovinou. Vynález lze využít při výrobě sazí v průmyslovém měřítku nebo jiných měřítcích výroby.
Vynález se zčásti týká způsobu výroby sazí. Při tomto způsobu může být zahřátý plynný proud uváděn do sazného reaktoru. Při tomto způsobu se dále přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu, která je nižší než teplota předehřátí, které má být dosaženo, jako nižší než 300 °C nebo nižší než 275 °C (například od 40 °C do 274 °C, od 50 °C do 270 °C, od 70 °C do 250 °C, od 60 °C do 200 °C, od 70 °C do 150 °C apod.), do alespoň jednoho ohřívače (například alespoň dvou ohřívačů, alespoň tří ohřívačů apod., přičemž ohřívače mohou být stejné nebo se od sebe mohou lišit). Teplota suroviny vstupující do alespoň jednoho ohřívače je nižší než cílová teplota nebo rozmezí teplot předehřátí. Surovina před předehřátím se může například pohybovat první rychlostí alespoň asi 0,2 m/sec (například alespoň asi 0,4 m/s, alespoň asi 0,6 m/s, alespoň asi 0,8 m/s, alespoň asi 1 m/s, alespoň asi 1,1 m/s, alespoň asi 1,6 m/s, jako do 0,2 m/s do 4 m/s, od 1,1 do 3 m/s apod.). Jiné rychlosti lze použít za předpokladu, že jiné procesní podmínky budou zvoleny tak, aby byla potlačena tvorba úsad a/nebo koksu v ohřívači (ohřívačích) a přívodním potrubí k reaktoru.
Při způsobu se předehřívá alespoň jedna sazotvorná surovina v alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C (například alespoň 350 °C, alespoň 360 °C, alespoň 400 °C, alespoň 450 °C, alespoň 500 °C, jako od 300 °C do 850 °C, nebo od 360 °C do 800 °C, od 400 °C do 750 °C, od 450 °C do 700 °C apod.), čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má rychlost v alespoň jednom ohřívači alespoň 0,2 m/s, přičemž tato rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a vztažena k nejmenší ploše průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači. Jelikož se rychlost suroviny při takto zvýšené teplotě obtížně měří, je pro účely tohoto vynálezu výše uvedená rychlost založena na těchto specifických podmínkách měření. Pro určení rychlosti, jak je popsána v tomto textu pro účely tohoto vynálezu, se použije jakýkoliv nejmenší průměr nebo nejmenší plocha průřezu v daném ohřívači. Řada ohřívačů má všude stejný průměr, ale v případě, že zařízení má (mají) několik průměrů nebo ploch průřezu, je tato podmínka zajištěna. Rychlost je vztažena k minimální ploše průřezu. Skutečná rychlost průchodu ohřívačem může být obecně vyšší než rychlost naměřená při 60 °C a 100 kPa.
Při způsobu podle vynálezu může mít sazotvorná surovina první dobu setrvání suroviny v ohřívači méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od asi 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). Například v řešeních podle obr. by první doba setrvání suroviny byla například doba, po kterou je surovina v ohřívači 19 na obr. 1 nebo ohřívači 22 na obr. 2.
Při způsobu podle vynálezu se dále předehřátá sazotvorná surovina vede k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru (například k alespoň jednomu nebo dvěma nebo třem nebo čtyřem vstupům suroviny), přičemž předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny měřenou od výstupu z ohřívače (ohřívačů) právě před vstup do sazného reaktoru méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). První doba setrvání suroviny a druhá doba
- 10 CZ 309405 B6 setrvání suroviny dohromady jsou přednostně 120 minut nebo méně (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). Například podle obr. by druhou dobou setrvání suroviny byla například doba, od vystoupení suroviny z ohřívače 19 na obr. 1 nebo ohřívače 22 na obr. 2 do vstupu do reaktoru, který je znázorněn jako vstup 16 suroviny na obr. 1 a obr. 2. Součet první doby setrvání suroviny a druhé doby setrvání suroviny by představoval celkovou dobu setrvání suroviny.
Při způsobu podle vynálezu může být předehřátá sazotvorná surovina alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru uváděna do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazného reaktoru vznikají saze.
Při způsobu podle vynálezu se saze v reakčním proudu mohou ochladit. Při způsobech podle vynálezu lze používat jiné stupně pro ochlazení, které jsou při výrobě sazí obvyklé.
Jako možnost lze uvést, pokud přívodní potrubí suroviny k ohřívači má stejný průřez jako potrubí vedoucí ohřívačem, může být rychlost sazotvorné suroviny v ohřívači (ohřívačích) na zahřívání přibližně stejná nebo vyšší (například o alespoň 1 % vyšší, o alespoň 2 % vyšší, o alespoň 3 % vyšší, o alespoň 5 % vyšší, o alespoň 7 % vyšší, o alespoň 10 % vyšší, o alespoň 100 % vyšší, o alespoň 200 % vyšší, jako o 1 % až 200 % vyšší, nebo o 20 % až 100 % vyšší apod.) než první rychlost na vstupu do ohřívače.
Při způsobu podle vynálezu se sazotvorná surovina (sazotvorné suroviny) může natlakovat. Způsob může zahrnovat takové natlakování nebo takové použití tlaku na sazotvornou surovinu (sazotvorné suroviny), že při předehřívání sazotvorné suroviny nedojde ke tvorbě filmu z par v alespoň jednom ohřívači nebo před přivedením do sazného reaktoru. Při způsobu podle vynálezu se sazotvorná surovina (sazotvorné suroviny) může natlakovat na tlak například vyšší než asi 1 MPa před vstupem do alespoň jednoho ohřívače, který předehřívá sazotvornou surovinu. Tento tlak může být alespoň 1500 kPa, alespoň 2 MPa, alespoň 3 MPa, alespoň 4 MPa, j ako od 1 MPa do 18 MPa nebo více, od 1500 kPa do 15 MPa, od 2 MPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10 MPa.
Podle tohoto vynálezu se při způsobu výroby sazí může zahřátý plynný proud zavádět do sazného reaktoru. Při tomto způsobu se dále dodává sazotvorná surovina, která má první teplotu, která je nižší než cílová teplota předehřáté suroviny, jako nižší než 300 °C nebo nižší než 275 °C (například od 40 °C do 274 °C, od 50 °C do 270 °C, od 70 °C do 250 °C, od 60 °C do 200 °C, od 70 °C do 150 °C apod.) do ohřívače při prvním tlaku vyšším než 1 MPa. Tento tlak může být alespoň 1500 kPa, alespoň 2 MPa, alespoň 3 MPa, alespoň 4 MPa, jako od 1 MPa do 18 MPa nebo více, od 1500 kPa do 15 MPa, od 2 MPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10 MPa.
Při tomto způsobu se alespoň jedna sazotvorná surovina předehřívá v ohřívači (ohřívačích) (například alespoň dvou ohřívačích, alespoň třech ohřívačích apod., přičemž ohřívače mohou být stejné nebo se od sebe mohou lišit) na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C (například alespoň 350 °C, alespoň 360 °C, alespoň 400 °C, alespoň 450 °C, alespoň 500 °C, jako od 300 °C do 850 °C, nebo od 360 °C do 800 °C, od 400 °C do 750 °C, od 450 °C do 700 °C apod.), a získá se předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) sazotvorná surovina má druhý tlak v alespoň jednom ohřívači, který je přibližně stejný nebo nižší (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 75 % nižší, nebo 3 % až 20 % nižší apod.) než první tlak a (b) sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.).
- 11 CZ 309405 B6
Při způsobu se může dodávat předehřátá sazotvorná surovina k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa vstupu do sazného reaktoru méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.); a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady jsou 120 minut nebo méně (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.).
Při způsobu je dále možno předehřátou sazotvornou surovinu vstupem (vstupy) uvádět do sazného reaktoru, kde přichází do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v sazném reaktoru tvoří saze. Při způsobu je saze v reakčním proudu možno ochladit.
Vynález spočívá na způsobu výroby sazí, při němž se do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud. Při způsobu se dále dodává alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu, která je nižší než cílová teplota předehřáté suroviny, jako nižší než 300 °C nebo nižší než 275 °C (například od 40 °C do 274 °C, od 50 °C do 270 °C, od 70 °C do 250 °C, od 60 °C do 200 °C, od 70 °C do 150 °C apod.) do alespoň jednoho ohřívače (například alespoň dvou ohřívačů, alespoň tří ohřívačů apod., přičemž ohřívače mohou být stejné nebo se mohou od sebe lišit) při prvním tlaku vyšším než 1 MPa. Podle jedné možnosti rychlost vstupu do ohřívače může být první rychlostí alespoň asi 0,2 m/s (například alespoň asi 0,4 m/s, alespoň asi 0,6 m/s, alespoň asi 0,8 m/s, alespoň asi 1 m/s, alespoň asi 1,1 m/s, alespoň asi 1,6 m/s, jako od 0,2 m/s do 2 m/s, od 0,4 do 1,8 m/s apod.).
Při způsobu se sazotvorná surovina v ohřívači předehřívá na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C (například alespoň 350 °C, alespoň 360 °C, alespoň 400 °C, alespoň 450 °C, alespoň 500 °C, jako od 300 °C do 850 °C, nebo od 360 °C do 800 °C, od 400 °C do 750 °C, od 450 °C do 700 °C apod.), čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) sazotvorná surovina má v ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači, a (b) přičemž alespoň jedna sazotvorná surovina má v ohřívači druhý tlak, který je přibližně stejný nebo nižší (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 25 % nižší nebo o 3 % až 20 % nižší apod.) než první tlak, přičemž tlak je vypočten na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a druhém tlaku (ačkoliv při skutečné operaci může být plocha průřezu stejná nebo jiná). Tento způsob určení lze používat za účelem správného porovnání tlaku, a není tedy povinný.
Při tomto způsobu se může předehřátá sazotvorná surovina může přivádět k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru a alespoň předehřátá sazotvorná surovina se vstupem (vstupy) do reaktoru uvádí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v sazném reaktoru tvoří saze. Při způsobu se saze v reakčním proudu mohou ochladit.
Podle vynálezu jsou v případě jakéhokoliv způsobu uvedené cílové teploty předehřátí přednostně průměrné teploty suroviny před uvedením do sazného reaktoru. Uvedenou teplotou předehřátí suroviny může být maximální teplota suroviny nebo minimální teplota suroviny před uvedením do sazného reaktoru.
- 12 CZ 309405 B6
Podle tohoto vynálezu je při jakémkoliv způsobu uvedeným cílovým tlakem přednostně průměrný tlak suroviny. Uvedeným tlakem suroviny může být maximální tlak suroviny nebo minimální tlak suroviny.
Podle tohoto vynálezu je při jakémkoliv způsobu uvedená cílová rychlost přednostně průměrnou rychlostí suroviny. Uvedená rychlost suroviny může být maximální rychlostí suroviny nebo minimální rychlostí suroviny.
Podle tohoto vynálezu může při jakémkoliv způsobu sazotvorná surovina představovat nebo obsahovat mazut, produkt uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalteny nebo jakýkoliv kapalný uhlovodík s relativní hustotou od asi 0,9 do asi 1,5 nebo vyšší (jako od 0,9 do 1,3, nebo od 1 do 1,2 apod.) nebo jakoukoliv kombinaci uvedených látek. Sazotvorná surovina může mít teplotu začátku varu od asi 160 °C do asi 600 °C, jako od 160 °C do asi 500 °C, nebo 200 °C až asi 450 °C, nebo 215 °C až asi 400 °C apod.
Předehřívání je možno provádět jakýmkoliv z řady způsobů a tento způsob není v žádném ohledu omezen. Předehřívání lze provádět v alespoň jednom ohřívači (například v jednom, dvou, třech nebo více ohřívačích). Zdrojem tepla pro alespoň jeden ohřívač může být jakýkoliv zdroj, jako jeden nebo více sazných reaktorů, elektrický ohřev, plazmový ohřev, teplo koncových plynů, teplo ze spalování koncových plynů, paliv a/nebo teplo z jiných průmyslových procesů a/nebo jiný zdroj tepla a/nebo jakákoliv jejich kombinace. K předehřívání dochází, když alespoň jeden ohřívač zčásti nebo zcela zahřeje surovinu na cílovou teplotu předehřívání na uvedení do reaktoru. Částečného nebo úplného zahřátí lze dosáhnout pomocí jednoho ohřívače nebo lze předehřátí (částečného nebo úplného) dosáhnout za použití dvou nebo více ohřívačů zařazených za sebou nebo v jiných uspořádáních. Pokud se alespoň jedním ohřívačem dosáhne částečného předehřátí, potom lze zbývající předehřátí provádět za použití dalšího nebo druhého zdroje tepla nebo dalších ohřívačů, a tak nakonec dosáhnout cílové teploty předehřívání.
Předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny může například zahrnovat nebo představovat zahřívání sazotvorné suroviny v alespoň jednom ohřívači, který má tepelný výměník. Tepelný výměník může pracovat při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2 (jako vyšším než asi 10 kW/m2 nebo vyšším než asi 20 kW/m2 nebo vyšším než asi 30 kW/m2 nebo vyšším než asi 40 kW/m2, jako od asi 10 kW/m2 do asi 150 kW/m2 apod.).
Alespoň část předehřívání (nebo úplné předehřátí) je možno provádět v alespoň jednom ohřívači, který má teplo, které alespoň zčásti (nebo zcela) poskytuje teplo vytvořené sazným reaktorem, do kterého přichází předehřátá surovina, nebo dalším reaktorem (dalšími reaktory) nebo oběma. Alespoň jeden ohřívač může být v tepelné výměně s alespoň částí sazného reaktoru, do kterého přichází předehřátá surovina nebo jiným reaktorem na saze (jinými reaktory na saze) nebo oběma. Například alespoň jeden ohřívač může být ve styku s reakčním proudem v sazného reaktoru, například za chladičem, přičemž alespoň jeden ohřívač může být tepelný výměník se stěnami vyhřívanými reakčním proudem na první straně výměníku (například vnější stěně) a ve styku se sazotvornou surovinou na opačné straně (například vnitřní stěně). Popřípadě alespoň jeden ohřívač může obsahovat tepelný výměník, ve kterém dochází k výměně tepla s reakčním proudem ze sazného reaktoru, přičemž zahříván je tekutý nosič tepla (teplosměnné médium), který protéká tepelným výměníkem a nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru, který je schopen přenášet teplo z nosiče tepla na sazotvornou surovinu. Alespoň jeden ohřívač může být alespoň zčásti (nebo zcela) zásobován teplem z koncového plynu (například teplem koncového plynu nebo teplem, které se tvoří při hoření koncového plynu) z daného sazného reaktoru nebo jiného reaktoru (jiných reaktorů) na saze nebo z obou takových zdrojů. Předehřátí lze zčásti nebo zcela dosáhnout za použití jednoho nebo více plazmových ohřívačů nebo jiných ohřívačů nebo zdrojů tepla.
- 13 CZ 309405 B6
Uvádění zahřátého plynného proudu do reaktoru může zahrnovat plazmový ohřev plynného proudu, který lze ohřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
K zachycení předehřáté sazotvorné suroviny je možno používat plazmový sazný reaktor. Za použití předehřáté suroviny a popřípadě předehřátého nosného plynu (jako N2 popřípadě s O2 na regulaci reaktivity) může být způsobem zahřívání v reaktoru způsob nespalovacího typu a může se kombinovat použití nepřímého předehřátí reaktantů a plazmového zahřívání na potřebnou procesní teplotu za vzniku sazí. Nosný plyn může být předehříván za použití obvyklé technologie zahřívání vzduchem a/nebo některého uspořádání ohřívače popsaného v tomto textu pro předehřívání suroviny. Podobné uspořádání lze popřípadě použít pro nosný plyn. Při tomto způsobu se oproti samotnému plazmovému zahřívání sníží spotřeba elektrického proudu a lze snížit náklady na suroviny, emise oxidu uhličitého a spotřebu vody.
Podle vynálezu je nekatalytický povrch možno používat na některých nebo všech stěnách, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou alespoň jednoho ohřívače a/nebo vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, kterým je předehřátá sazotvorná surovina přiváděna k reaktoru (reaktorům) na saze. Povrch může být nekatalytický vůči krakování (například termickému krakování) nebo polymeraci uhlovodíků.
V řešeních podle vynálezu dodávání či přivádění může zahrnovat nebo představovat přísun předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím k reaktoru (reaktorům) na saze a způsob může dále popřípadě zahrnovat periodický přívod proplachovacího plynu (proplachovacích plynů), kterým může být oxidační činidlo uhlíku alespoň jedním potrubím na přívod sazotvorné suroviny. Přívodní potrubí suroviny, které vychází z alespoň jednoho ohřívače, který předehřívá surovinu, může mít plochu příčného průřezu (například průměr), který je stejný nebo se liší od přívodního potrubí, které přivádí surovinu do alespoň jednoho ohřívače (například může mít menší nebo větší plochu průřezu).
V řešeních podle tohoto vynálezu může přivádění zahrnovat přivádění předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny, které surovinu dodává do sazného reaktoru (reaktorů) na saze a způsob může zahrnovat vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným (nebo úplným) mžikovým odpařením (například odpařením suroviny, kterého se dosahuje snížením tlaku) sazotvorné suroviny.
Podle vynálezu je za použití jednoho nebo více čisticích stupňů nebo stupňů zabraňujících zanášení, popsaných v tomto textu, uvádět do styku předehřátou sazotvornou surovinu a předehřátý plynný proud v sazném reaktoru tak, aby se v reaktoru tvořily saze kontinuálně po dobu alespoň asi 12 hodin (například po dobu alespoň 24 hodin, po dobu alespoň 48 hodin, po dobu alespoň 72 hodin, nebo po dobu alespoň jedno týdne, dvou týdnů, měsíce nebo po delší dobu).
Původci tohoto vynálezu zjistili, že u uhlovodíkových surovin zahřátých na teplotu vyšší než asi 300 °C je při výrobě sazí vysoké riziko tvorby organických úsad (například koksováním a/nebo polymerací) v přívodním potrubí suroviny a/nebo zařízení (zařízeních) na zahřívání, které by předehřívalo surovinu. Přívodním potrubím suroviny může být ocelová trubka nebo jiné kovové konstrukce, které mohou být náchylné k organickému zanášení na svých vnitřních površích. Zanášení, pokud zůstane nekontrolované, může vést k výrazně snížené průtočnosti v přívodních potrubích suroviny, a nakonec k ucpání trubek a/nebo vstřikovacích zařízení reaktoru.
Zanášení bylo při vývoji tohoto vynálezu identifikováno jako hlavní technická překážka použití surovin o vysoké teplotě při výrobě sazí. Bez vazby na jakoukoliv teorii máme za to, že organické zanášení může být u suroviny na výrobu sazí o vysokých teplotách vyvoláno alespoň dvěma mechanismy: blánovým varem a koksováním, které je indukováno asfaltenem. Při zanášení na bázi blánového varu se předpokládá, že se surovina odpařuje a tvoří film z par, který blokuje přenos tepla (tj. kritický tepelný tok), přičemž se film z par přehřívá a vyvolává koksování za vzniku
- 14 CZ 309405 B6 pyrolytických reakcí v plynné fázi. Asfalteny jsou složkami, které se normálně vyskytují v surových olejích a také přecházejí alespoň zčásti do různých surovin na výrobu sazí v různých koncentracích, které zatěžují použití vysokých teplot (například nad 300 °C) rizikem zanášení. V případě koksování vyvolaného asfalteny se předpokládá, že asfalteny v surovině mohou prodělat pyrolýzu v kapalné fázi, při které jsou teplotně destabilizovány na formy radikálů, když jsou vystaveny teplotám termického krakování a kombinovány za vzniku vysokomolekulárního nerozpustného koksu. Vysoké teploty suroviny mohou například vést ke krakování molekul s dlouhým řetězcem v surovině, při kterém vznikají vysoce reaktivní sloučeniny, které polymerují a usazují se. Nekontrolované vyšší teploty suroviny mohou mít sklon vyvolávat aglomeraci asfaltenů v surovině a jejich vyloučení na ohřívač suroviny a površích přívodního potrubí. Jiné mechanismy organického zanášení mohou být podporovány operací se surovinou o vysoké teplotě, jak je tomu v případě katalytického koksování, které může být vyvoláno krakovacími reakcemi uhlovodíků katalyzovanými železem nebo niklem v závislosti na materiálu přívodního potrubí suroviny. Za potenciální příčinu koksování je v závislosti na chemii suroviny také považována polymerace konjugovaných olefinů suroviny (například podporovaná kovem, jako železem, niklem apod., na vnitřním povrchu trubky). Nerozpustný koks nebo jiné organické úsady, které jsou popsány výše, pokud bude umožněn jejich výskyt ve schématu výroby sazí, se budou usazovat ze suroviny na vnitřních stěnách přívodního potrubí suroviny a vstřikovacího zařízení reaktoru a hromadit se, a tak ucpávat potrubí, a výroba sazí se tak přeruší kvůli údržbě a/nebo opravám. Tento vynález kombinuje způsoby proti zanášení s operací se surovinou o vysoké teplotě za účelem snížení rizika takového zanášení přívodního potrubí vyvolaného teplotou, které by jinak bránilo stabilní kontinuální výrobě sazí.
Jak bylo určeno podle vynálezu, k projevu koksování dochází, když rychle poklesne tlak při výstupu z ohřívače v průběhu předehřívání suroviny oproti tlaku na vstupu do ohřívače. Typicky při porovnání tlaku na vstupu do ohřívače s tlakem suroviny vystupující z ohřívače existuje normální tlakový pokles, k němuž vede tření suroviny v potrubí. Jak však bylo zjištěno při vývoji tohoto vynálezu, je neřízený pokles tlaku znamením, že je vysoká pravděpodobnost nebo jistota, že dojde ke koksování. Přesněji vyjádřeno, po dosažení ustáleného stavu a proudění suroviny ohřívačem při požadované rychlosti/požadovaných parametrech se ustaví konsistentní nebo celkem konsistentní tlak pro surovinu vycházející z ohřívače a, jak bylo uvedeno výše, tento tlak je typicky nižší než tlak na vstupu do z ohřívače kvůli třecím silám, které působí při průchodu suroviny. Když však dojde k tvorbě filmu z par a/nebo se začne docházet ke koksování, dojde k rychlému nebo překotnému poklesu tlaku u tlaku na výstupu ze zahřívání pro surovinu vycházející z výstupu ohřívač. 2% nebo větší změna v poklesu tlaku poté, co došlo k ustavení dynamické rovnováhy, může být příznakem, že se tvoří pára, což povede ke koksování. Neřízený pokles tlaku 2% nebo větší, 3% nebo větší, 5% nebo větší, 7% nebo větší, 10% nebo větší, 15% nebo větší, 20% nebo větší, jako 2% až 20% nebo větší, je příznakem, že se tvoří pára a že je tedy zcela pravděpodobné, že tento proces povede ke koksování. Jako konkrétnější příklad lze uvést případ, kdy může být tlak X na vstupu do ohřívače pro surovinu vstupující do ohřívače a po dosažení dynamické rovnováhy může být tlak na výstupu z ohřívače X až (0,8) X, a tento tlak bude v průběhu provozu při dynamické rovnováhy v podstatě udržován na tomto nižším tlaku bez koksování. Pokud se parametry procesu výroby sazí změní, potom se kvůli změně parametrů samozřejmě může tlak znovu změnit. V uvedeném příkladu však bylo dosaženo dynamické rovnováhy, takže se tlak na výstupu z ohřívače v podstatě udrží s menšími fluktuacemi (+/- 0% až 1,9%). Při provozu v dynamické rovnováze, pokud se tlak suroviny vystupující z ohřívače (nebo tlak před vstupem do sazného reaktoru) sníží o více než 2 %, jako jsou relativní poklesy uvedené výše, bude to překotný pokles tlaku, což znamená, že se v přívodním potrubí suroviny bude tvořit pára, a to s nejvyšší pravděpodobností povede ke koksování. Způsob podle vynálezu umožňuje vyrábět saze, aniž by se tvořil film z páry (například aniž by se tvořil film z páry blokující průchod) a/nebo aniž by docházelo k překotnému poklesu tlaku a jasným dokladem o tom, že nedochází ke tvorbě filmu z páry je, že nedochází k překotnému poklesu tlaku, jak je popsán v tomto textu. Jako další příklad lze uvést případ, kdy překotným poklesem tlaku při operacích ve stavu dynamické rovnováhy může být změna 2% nebo vyšší změna tlaku, ke které dojde v časovém rámci 15 sekund až 1 hodiny, nebo 30 sekund až 30 minut, nebo 1 minuty až 10 minut, což způsoby podle vynálezu eliminují.
- 15 CZ 309405 B6
Strategie potlačující zanášení použití při výrobě sazí podle vynálezu mohou snižovat rychlost usazování koksu nebo jiných úsad na vnitřních stěnách přívodního potrubí suroviny nebo takovému usazování bránit, odstraňovat usazený koks nebo jinou úsadu nebo mohou mít oba tyto znaky. Rychlost zanášení přívodního potrubí suroviny, kterým prochází surovina zahřátá na více než asi 300 °C, lze snížit nebo předejít za použití jednoho nebo více následujících způsobů: za použití vyššího tlaku suroviny, za použití vyšší rychlosti suroviny, snížením kapacity tepelného toku ohřívače, obložením přívodního potrubí suroviny (včetně potrubí v ohřívači) povrchovou vrstvou z nekatalytického materiálu, snížením doby setrvání suroviny v úsecích s vysokou teplotou nebo jakoukoliv kombinací uvedených opatření. Jak již bylo uvedeno, lze jako další způsob potlačování zanášení podle vynálezu odstraňovat koks z přívodního potrubí suroviny. Úsady koksu, pokud se vyskytují v přívodním potrubí, lze například odstraňovat periodickým proplachováním přívodního potrubí suroviny proplachovacím plynem nebo kapalinou, jako oxidačním činidlem uhlíku. Koks lze odstraňovat tak, že se z přívodního potrubí suroviny odrolí, nebo mechanickým čištěním.
Při jakékoliv kombinaci těchto opatření proti zanášení, které lze použít, je úkolem minimalizace míry zanášení, ke kterému dochází v přívodním potrubí suroviny (tj. míry usazování koksu, která bude nižší než jakékoliv použité odkoksování (odstraňování koksu)). Předehřátou sazotvornou surovinu je možno kontinuálně uvádět do reaktoru za vzniku sazí v reaktoru stabilním způsobem bez přerušování (například bez ucpávání přívodního potrubí suroviny zanášením) po dobu například alespoň asi 12 hodin, nebo alespoň 18 hodin, nebo alespoň asi 24 hodin, nebo alespoň asi 30 hodin nebo více (například po dobu asi 12 hodin až 8 měsíců nebo déle, 12 hodin až 6 měsíců, 12 hodin až 3 měsíců, 20 hodin až 1 měsíce). Úspory nákladů na materiál jsou při způsobu podle vynálezu, které byly stanoveny jako odhad na základě modelování popsaného v příkladech provedení, vyšší než 10 %, když je surovina předehřáta na 500 °C a více než 20 %, když je surovina předehřáta na 700 °C, při stabilním módu operace bez zanášení surovinou, ve srovnání s obvyklou teplotou suroviny (nižší než 300 °C). Vynález má také dva další přínosy. Jedním je mechanismus vedoucí ke zvýšení výtěžku díky o předem připravené očkovací násadě při pyrolytickém procesu. Druhým je mechanismus zvýšení výtěžku na základě bleskového samočinného odpaření suroviny v sazném reaktoru bez chlazení okolního plynu. Způsoby proti zanášení podle vynálezu také nevyžadují chemické přísady, které mohou být ekonomicky nevýhodné nebo nekompatibilní se zpracováním sazí nebo produkty.
Jak již bylo uvedeno, je surovinu možno zahřívat na teplotu vyšší než asi 300 °C, nebo na jiné teploty vyšší než 500 °C za použití způsobů potlačení zanášení podle vynálezu. Teplota suroviny může díky pokroku dosaženého tímto vynálezem být například alespoň 310 °C, alespoň 350 °C, alespoň 375 °C, alespoň 400 °C, alespoň 425 °C, alespoň asi 450 °C, nebo alespoň asi 500 °C, nebo alespoň asi 550 °C, nebo alespoň asi 600 °C, nebo alespoň asi 650 °C, nebo alespoň asi 700 °C, nebo alespoň asi 750 °C, nebo alespoň asi 800 °C, alespoň 850 °C, nebo od asi 305 °C do asi 850 °C, nebo od asi 350 °C do asi 850 °C, nebo od asi 450 °C do asi 750 °C, nebo od asi 450 °C do asi 700 °C, nebo od asi 500 °C do asi 750 °C, nebo od asi 500 °C do asi 700 °C. Tato teplota suroviny je teplotou sazotvorné suroviny přímo po jejím výstupu z ohřívače použitého k předehřátí suroviny a/nebo přímo před jejím uvedením do sazného reaktoru. Teplotu suroviny je v tomto ohledu možno měřit nebo snímat v jednom nebo více místech podél přívodního potrubí suroviny od místa, ve kterém teplota dosáhla hodnoty vyšší než asi 300 °C do výstupního konce přívodného potrubí, kde je surovina uváděna do reaktoru. Toto přívodní potrubí suroviny zahrnuje jakoukoliv délku potrubí v ohřívači suroviny, ve kterém a po kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem v další části přívodního potrubí, které sahá od ohřívače suroviny k reaktoru. Teplota předehřáté suroviny může mít, popřípadě absolutní minimální hodnotu v potrubí přivádějícím předehřátou surovinu, která není nižší než 301 °C a/nebo popřípadě variabilita teploty v potrubí přivádějícím předehřátou surovinu může být například ±20 %, nebo ±10 %, nebo ±5 %, nebo ±2,5 %, nebo ±1 %, nebo ±0,5 %, přičemž se berou v úvahu všechny body podél přívodního potrubí suroviny. Uvedené teploty suroviny je možno použít v kombinaci s různými proměnnými způsobu potlačování zanášení uvedenými v tomto textu.
- 16 CZ 309405 B6
Potlačení zanášení za použití uvedené rychlosti suroviny alespoň zčásti může zahrnovat přivádění surovin (suroviny) při této rychlosti k ohřívači a/nebo ohřívačům, který předehřívá surovinu a/nebo potrubím přivádějícím surovinu k reaktoru. Rychlost může být například alespoň asi 0,2 m/s, nebo alespoň asi 0,5 m/s, nebo alespoň asi 1 m/s, nebo alespoň asi 1,6 m/s, nebo alespoň asi 2 m/s, nebo alespoň asi 3 m/s, nebo od asi 0,2 m/s do asi 10 m/s, nebo od asi 1 m/s do asi 7 m/s, nebo od asi 1,5 m/s to 3 m/s, nebo od asi 2 m/s do asi 6 m/s, nebo od asi 3 m/s do asi 5 m/s. Rychlost suroviny je lineární rychlost vzhledem k podélné ose trubky nebo jiné struktury přívodu. Rychlost suroviny (první rychlost) se měří v místě uvádění do ohřívače, který předehřívá surovinu. Rychlost suroviny při průchodu zařízením (zařízeními) na zahřívání a/nebo po výstupu z ohřívače může být stejná jako první rychlost nebo jiná než první rychlost, a například může být vyšší (například o alespoň 1 % vyšší, o alespoň 2 % vyšší, o alespoň 3 % vyšší, o alespoň 5 % vyšší, o alespoň 7 % vyšší, o alespoň 10 % vyšší, o alespoň 100 % vyšší, o alespoň 200 % vyšší, jako o 1 % až 300 % vyšší, nebo o 50 % až 200 % vyšší apod.). Rychlost se měří nebo vypočítá na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a je vztažena k nejmenší ploše průřezu přítomné v přívodním potrubí suroviny. Toto přívodní potrubí suroviny může zahrnovat jakoukoliv délku potrubí v ohřívači suroviny, ve kterém a/nebo po kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem do další části přívodného potrubí, která sahá od ohřívače k reaktoru. Rychlost suroviny například může mít absolutní minimální hodnotu v přívodním potrubí suroviny, která není nižší než 0,2 m/s a/nebo popřípadě maximální variabilita rychlosti suroviny v přívodním potrubí suroviny může být například ±20 %, nebo ±10 %, nebo ±5 %, nebo ±1 %, nebo ±0,5 %, přičemž se berou v úvahu všechny body podél přívodního potrubí suroviny.
Potlačení zanášení alespoň zčásti za použití tlakování suroviny může zahrnovat natlakování sazotvorné suroviny například na tlak vyšší než asi 1 MPa, nebo vyšší než asi 2 MPa, nebo vyšší než asi 3 MPa, nebo vyšší než asi 4 MPa, nebo vyšší než asi 5 MPa, nebo od asi 1 do asi 18 MPa, nebo od asi 2 do asi 18 MPa, nebo od asi 4 do asi 18 MPa, nebo od asi 5 do asi 18 MPa nebo více. Tlaky suroviny jsou uváděny jako tlaky absolutní. Tlak (první tlak) je tlakem měřeným v místě před uvedením do ohřívače za účelem předehřátí. Tlak při průchodu přes ohřívač, který předehřívá surovinu a/nebo dále k místu (místům) uvádění do reaktoru může být stejný jako první tlak nebo jiný než první tlak, jako nižší než první tlak (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 25 % nižší nebo o 3 % až 20 % nižší apod.). Hodnoty přetlaku by měly být známým způsobem převedeny na hodnoty absolutního tlaku, aby je bylo možno porovnat s rozmezími uváděnými v tomto textu. Tlak suroviny je možno měřit nebo snímat v jednom nebo více místech podél přívodního potrubí suroviny od místa, ve kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než 300 °C do výstupního konce přívodního potrubí, na kterém je surovina uváděna do reaktoru. Toto přívodní potrubí suroviny může zahrnovat jakoukoliv délku potrubí v ohřívači suroviny, ve kterém a po kterém je teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem v další části přívodního potrubí, která sahá od ohřívače suroviny k reaktoru. Tlak na potlačení zanášení se může přímo měnit s teplotou suroviny. Například tlak suroviny 1 MPa například může být adekvátní pro potlačení zanášení při teplotě suroviny 300 °C, zatímco zvýšený tlak více než 1 MPa, jako 2 MPa nebo více, může být užitečný pro dosažení stejné míry potlačení zanášení, pokud je teplota suroviny zvýšená na 500 °C apod.
Zanášení lze potlačit za použití krátké celkové doby setrvání suroviny. Celková doba setrvání suroviny může představovat součet doby strávené v alespoň jednom ohřívači, ve kterém se provádí předehřívání, a doby, kterou předehřátá sazotvorná surovina stráví před uvedením do reaktoru. Celková doba setrvání může být například méně než asi 120 minut, nebo méně než asi 90 minut, nebo méně než asi 60 minut, nebo méně než asi 45 minut, nebo méně než asi 30 minut, nebo méně než 15 minut, nebo méně než 10 minut, nebo méně než 5 minut, nebo méně než 4 minuty, nebo méně než 3 minuty, nebo méně než 2 minuty, nebo méně než 1 minuta, nebo méně než 30 sekund, nebo méně než 15 sekund, nebo od asi 1/60 minuty do asi 120 minut, nebo od asi 0,5 minuty do asi 120 minut, nebo od asi 1 minuty do asi 90 minut, nebo od asi 2 minut do asi 60 minut, nebo od asi 3 minut do asi 45 minut, nebo od asi 4 minut do asi 30 minut, nebo od 5 do 30 minut, nebo od 5 do 40 minut, nebo od 10 do 30 minut, nebo od asi 5 minut do asi 15 minut. Doba setrvání může
- 17 CZ 309405 B6 být průměrná hodnota nebo maximální hodnota nebo minimální hodnota. Dobu setrvání suroviny je možno určovat od místa, ve kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C, do bodu, ve kterém je surovina uváděna do reaktoru. Doba setrvání se může nepřímo úměrně měnit podle teploty suroviny. Například doba setrvání suroviny až do asi 120 minut může být tolerována bez problémů se zanášením při teplotě suroviny 310 °C, zatímco doba setrvání může být přednostně zkrácena na méně než 120 minut za dosažení stejné míry potlačení zanášení, pokud se teplota suroviny zvýší na 500 °C apod.
Potlačení zanášení během předehřívání suroviny, například v ohřívači suroviny, může zahrnovat použití ohřívače pracujícího při průměrném tepelném toku, který je například vyšší než asi 10 kW/m2, nebo vyšší než asi 20 kW/m2, nebo vyšší než asi 30 kW/m2, nebo vyšší než asi 50 kW/m2, nebo vyšší než asi 100 kW/m2, nebo od asi 10 kW/m2 do asi 150 kW/m2 (nebo více), nebo od asi 20 do asi 100 kW/m2, nebo od asi 30 do asi 100 kW/m2, nebo od asi 40 do asi 75 kW/m2, nebo od asi 50 do asi 70 kW/m2. Provádění při vyšším tepelném toku může být považováno za opatření potlačující zanášení, jelikož vyšší tepelný tok vede k rychlejšímu zahřívání sazotvorné suroviny a/nebo umožňuje kratší dobu setrvání v ohřívači, jelikož k dosažení cílové teploty předehřátí postačuje méně času.
Potlačení zanášení za použití povrchu nekatalytického pro krakování (například termické krakování) a/nebo polymeraci uhlovodíku na vnitřních stěnách přívodního potrubí suroviny, které přicházejí do styku se surovinou, může alespoň zčásti zahrnovat například jednu nebo více vrstev ochranného obložení, jako keramického obložení (například ze siliky, aluminy, oxidu chromitého).
Potlačení zanášení za použití periodického přívodu proplachovacího plynu v procesu přívodním potrubím suroviny může zahrnovat vstřikování oxidačního činidla uhlíku (například CO2, kyslíku, páry, směsí páry a vzduchu) do přívodního potrubí suroviny v dostupném místě nebo dostupných místech podél přívodního potrubí suroviny. Proplachovací plyn lze přivádět při teplotě 150 °C nebo vyšší nebo při teplotě vyšší než 300 °C za jakýmkoliv prostředkem na čerpání kapalné suroviny. Rychlost páry při průchodu proplachovacím potrubím může být například alespoň asi 6 m/s. Jakákoliv místa systému, která nemají významný průtok, lze eliminovat tak, že se při proplachování veškerá surovina bezprostředně vyfoukne do reaktoru. Proplachovací plyn může být přiváděn před ohřívačem suroviny, aby se dále zajistilo, že bude propláchnuto veškeré přívodní potrubí vystavené procesním teplotám vyšším než 300 °C.
Jak již bylo uvedeno, součástí potlačování zanášení odstraňováním koksu z přívodního potrubí suroviny může být například oddrolování nebo mechanické seškrabání. Oddrolování je například možno provádět tak, že se potrubí povrstvené koksem ochladí tak, že se alespoň určitá část koksu uloženého na vnitřní straně potrubí odloupne nebo jinak odlomí od vnitřní stěny trubky, jak se trubka smršťuje při chlazení. Uvolněný koks je možno z trubky vypláchnout a očištěné potrubí je připravené na opětovné použití. Při dalším způsobu odstraňování koksu z trubek je možno trubkou pohybovat mechanickou škrabkou, a tak z trubek mechanicky odstranit koks. Při mechanickém seškrabování je surovinu možno odklonit, jako za použití ventilů, náhradním zapojeným přívodním potrubím k reaktoru na zařízení v průběhu času, kdy je trubka odpojená za účelem dočasného vyřazení kvůli údržbě. Oddrolení a/nebo mechanické seškrabání, pokud se používá, lze provádět v přívodním potrubí suroviny periodicky.
Sazotvorná surovina, kterou lze zpracovávat při vysokých teplotách s potlačením zanášení za použití tohoto vynálezu, obecně může obsahovat jakékoliv uhlovodíkové kapalné nebo olejové suroviny na výrobu sazí. Jako vhodné kapalné suroviny je například možno uvést nenasycené uhlovodíky, nasycené uhlovodíky, olefiny, aromatické látky a jiné uhlovodíky, jako keroseny, naftaleny, terpeny, ethylenové dehty, uhelné dehty, krakovací zbytky a aromatické cyklické látky a všechny jejich kombinace. Surovinami mohou být například mazut, produkt uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalteny nebo jakákoliv jejich kombinace. Typ suroviny může vyvolávat zanášení. Chemicky se může jednat o různé typy suroviny a/nebo suroviny jednoho typu. Podle zkušeností a laboratorního testování mohou při
- 18 CZ 309405 B6 různých teplotách nad 300 °C tvořit úsady například mazut, koksárenský olej, uhelné dehty i zbytky z jednotky na krakovací výrobu ethylenu. Například zbytky z jednotky na krakovací výrobu ethylenu mohou mít vysoký podíl asfaltenů. Jiné typy suroviny také mohou obsahovat asfalteny a/nebo mít chemii podléhající jiným mechanismům zanášení.
Obsah asfaltenu v surovině může být například od asi 0 % do asi 30 % hmotn., nebo alespoň asi 0,5 % hmotn., nebo alespoň asi 1 % hmotn., nebo alespoň asi 2 % hmotn., nebo alespoň asi 3 % hmotn., nebo od asi 1 % do asi 10 % hmotn., nebo od asi 2 % do asi 7,5 % hmotn., nebo od asi 2,5 % do asi 5 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost suroviny. Surovina může mít teplotu začátku varu například od asi 160 °C do asi 500 °C, nebo od asi 180 °C do asi 450°C, nebo od asi 200 °C do asi 400 °C, nebo od 225 °C do asi 350 °C. Pod pojmem teplota začátku varu se rozumí teplota, při které se odpařuje první složka suroviny. Surovina může mít střední rozpětí teploty varu například od asi 380 °C do asi 800 °C, nebo od asi 400 °C do asi 500 °C, nebo od asi 425 °C do asi 475 °C, nebo od 440 °C do asi 460 °C. Jako střední rozpětí teploty varu se rozumí teplota, při které se odpaří 50 % složek suroviny. Surovina může mít koncovou teplotu varu například od asi 600 °C do asi 900 °C, nebo od asi 625 °C do asi 725 °C, nebo od asi 650 °C do asi 700 °C, nebo od 670 °C do asi 690 °C. Pod pojmem koncová teplota varu se rozumí teplota, při které se odpaří 100 % složek suroviny. V závislosti na volbě a chemickém chování suroviny lze také použít jiné teploty začátku varu, střední rozpětí teploty varu a/nebo koncové teploty varu.
Exemplární rozmezí kombinací proměnných způsobu potlačování zanášení jsou uvedena v tabulce 1.
Tabulka 1
Komb. č. 1 2 3 4 5 6 7
Teplota předehřátí (°C) >300 380-850 >450 >300 360-700 450-700 400-600
Max. (1) setrvání (min) 120 120-1/60 120-1/60 45 40 - 5 30 - 5 35 - 10
Rychlost (2) min, (m/s) 0,2 0,2 0,2 1 1,6 1,6 1,6
Tlak (3) (MPa) >1 >2 2-18 >1 >2 3-18 3-12
Prům. tepelný tok (kW/m2) >10 >20 20-150 >10 >20 20-150 25-100
Typ suroviny mazut, produkty uhelného dehtu, ECR, oleje obsahující asfalteny
Teplota začátku varu Střední rozmezí teploty varu Koncová teplota varu
Teplota varu suroviny (°C) 160-500 380-800 600-900
Mechanismus koksování: blánový var pyrolýza kapalné fáze katalytický
Zmírnění tlak, rychlost, tepelný tok teplota, doba setrvání, tlak pasivace povrchu
Odstraňování koksu Odkoksování: pára nebo směs páry a vzduchu; oddrolování (při procesu); mechanické (mimo proces)
(1) předehřáté suroviny před reaktorem (2) při průchodu ohřívačem na základě zkušebních podmínek: 60 °C a 100 kPa (3) před ohřívačem
- 19 CZ 309405 B6
Vzhledem k výše uvedeným informacím a jiným vodítkům, které poskytuje tento text, je odborník schopen přímo určit vhodnou kombinaci procesních proměnných, kterou lze dosáhnout potlačení zanášení přívodního potrubí suroviny, pro potrubí přivádějícího předehřátou surovinu.
Způsoby podle tohoto vynálezu lze používat se saznými reaktory retortového typu s přizpůsobením a modifikacemi popsanými v tomto textu. Způsoby podle vynálezu je například možno provádět v modulárním, či stupňovém retortovém reaktoru na výrobu sazí. Stupňové retortové reaktory, které lze přizpůsobovat nebo modifikovat k provádění tohoto vynálezu, jsou například popsány v patentu US 3922335, 4383973, 5190739, 5877250, 5904762, 6153684, 6156837, 6403695 a 6485693 B1. Potlačení zanášení podle vynálezu může umožňovat, aby popřípadě alespoň část předehřívání suroviny byla prováděna zahříváním suroviny teplem vytvořeným retortovým sazným reaktorem v jednom nebo více místech reaktoru. Tento přínos je ilustrován v následující diskusi s odkazem na několik obr.
Vynález se také týká zařízení na výrobu sazí. Toto zařízení nebo systém obsahuje:
sazný reaktor na uvádění zahřátého plynného proudu do styku s alespoň jednou sazotvornou surovinou za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze;
alespoň jedno přívodní potrubí suroviny pro přivádění sazotvorné suroviny k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru k uvedení sazotvorné suroviny do styku se zahřátým plynným proudem;
alespoň jeden ohřívač suroviny, který je schopen předehřát sazotvornou surovinu přiváděnou alespoň jedním přívodním potrubím suroviny na teplotu alespoň asi 300 °C;
alespoň jedno čerpadlo schopné natlakovat sazotvornou surovinu na tlak vyšší než asi 1 MPa dříve, než je surovina předehřáta na alespoň asi 300 °C a k dosažení rychlosti suroviny v ohřívači alespoň 0,2 m/s, nebo má oba znaky současně a chladič na ochlazení sazí v reakčním proudu.
Zařízení je schopné poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom ohřívači suroviny a v alespoň jednom přívodním potrubí suroviny před uvedením do reaktoru pro surovinu předehřátou na alespoň 300 °C, která je méně než asi 120 minut.
Alespoň jeden ohřívač suroviny může být zařízení uvedené výše a může obsahovat tepelný výměník, který je schopen zahřát sazotvornou surovinu při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2.
Alespoň jeden ohřívač suroviny může být umístěn v reaktoru tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem schopným zahřívat surovinu na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Alespoň jeden ohřívač suroviny může být umístěn ve styku (přímém nebo nepřímém) s alespoň jednou částí reaktoru schopnou zahřát surovinu na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Alespoň jeden ohřívač suroviny může představovat nebo zahrnovat tepelný výměník umístěný v reaktoru za chladicím zařízením, přičemž tepelný výměník obsahuje stěny uzpůsobené k tomu, aby mohly být zahřívány reakčním proudem na své první straně a uzpůsobené k tomu, aby byly ve styku se surovinou na své druhé straně před přivedením suroviny k alespoň přívodnímu potrubí suroviny, přičemž surovina může být v tepelném výměníku zahřáta na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Zařízení může obsahovat alespoň jeden tepelný výměník pro tekutý nosič tepla umístěný v reaktoru tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem, a alespoň jeden ohřívač vně reaktoru, který je schopen provádět výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla, který vystoupil z tepelného výměníku a surovinou v ohřívači suroviny, aby surovina byla zahřáta na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Alespoň jeden ohřívač suroviny může být schopen výměny tepla z proudu koncového plynu reaktoru (reaktoru, do kterého přichází předehřátá surovina nebo
- 20 CZ 309405 B6 jiného) k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Zařízení může obsahovat plazmový ohřívač, které umožňuje zahřátí plynného proudu, který lze zahřát plazmovým ohřevem, a tak získat alespoň část zahřátého plynného proudu. Zařízení může obsahovat nekatalytický povrch na některých nebo všech stěnách ohřívače suroviny přicházejících do styku se surovinou a/nebo vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny přicházejících do styku se surovinou, přičemž povrch je nekatalytický vůči termickému krakování nebo polymeraci uhlovodíků. Zařízení může obsahovat nekatalytické keramické obložení na stěnách ohřívače suroviny, které přicházejí do styku se surovinou a/nebo na vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přicházejí do styku se surovinou. Zařízení může obsahovat alespoň jeden zdroj proplachovacího plynu, jako oxidačního činidla pro uhlík a alespoň jeden vstup proplachovacího plynu na alespoň jednom přívodním potrubí suroviny, který je schopen periodicky proplachovat alespoň jedno přívodní potrubí suroviny. Sazný reaktor může být schopen uvádět do styku sazotvornou surovinu a zahřátý plynný proud tak, aby se v reaktoru kontinuálně tvořily saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
Například na obr. 1 je znázorněna část typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje zahřívání sazotvorné suroviny reakčním proudem v sazném reaktoru na teplotu vyšší než asi 300 °C. Na procesní schéma znázorněné na obr. 1 se použije jeden nebo více uvedených způsobů potlačování zanášení, aby se podpořilo použití takové předehřáté suroviny.
Podle obr. 1 je saze podle vynálezu možno vyrábět v retortovém sazném reaktoru 2, který má spalovací zónu 10, která má případnou zónu 11 sbíhajícího se průměru, zónu (zóny) 12 vstřikování suroviny a reakční zónu (zóny) 13. Po reakční zóně 13 následuje první chladicí zóna, tj. chladič 14. Lze použít různé užitečné průměry a délky těchto různých zón, které je možno volit s ohledem na výše citované patenty. Při výrobě sazí jsou ve spalovací zóně 10 tvořeny horké plynné spaliny reakcí kapalného nebo plynného paliva s vhodným oxidačním činidlem, jako vzduchem, kyslíkem, směsí vzduchu a kyslíku apod. Jako paliva vhodná k použití při reakci proudem oxidačního činidla ve spalovací zóně 10 k vytvoření horkých plynných spalin lze uvést proudy snadno spalitelného plynu, páry a/nebo kapaliny, jako zemního plynu, vodíku, oxidu uhelnatého, methanu, acetylenu, alkoholů nebo petroleje. Obecně se však dává přednost použití paliv, která mají vysoký obsah složek obsahujících uhlík, zejména uhlovodíků. Stechiometrický poměr vzduchu k zemnímu plynu použitému při výrobě sazí podle vynálezu může být od asi 0,6 : 1 do nekonečna nebo od asi 1 : 1 (stechiometrického poměru) do nekonečna. Aby se usnadnila tvorba horkých plynných spalin, může být proud oxidačního činidla předehřátý. Proud horkých plynných spalin proudí ze zón 10 a 11 do zón 12 a 13 a poté 14. Směr toku horkých plynných spalin je na obr. 1 znázorněn šipkou. Sazotvorná surovina 15 je uváděna vstupem 16 suroviny nacházejícím se v zóně 12 vstřikování suroviny. Surovina může být uváděna sondou (sondami), radiálně dovnitř množstvím otvorů nacházejících se ve stěně zóny 12 v místě 16. Surovina může být uváděna axiálně nebo radiálně sondou (sondami) axiálně vloženou hořákem kdekoliv v zónách 11, 12 a/nebo 13 (stinger operace). Jako typy sazotvorných surovin vhodné k použití při tomto provedení lze uvést typy, které lze snadno volatilizovat za podmínek reakce, jako jsou dříve uvedené suroviny. Hroty reaktoru/hořáku mohou být při vysokých teplotách suroviny náchylnější k erozi. Prodloužit životnost hrotů je například možno za použití materiálů, jako je kovová slitina STELLITE® 6.
Podle obr. 1 je sazotvorná surovina 15 před svým uvedením do sazného reaktoru 2 předehřívána na teplotu vyšší než asi 300 °C. Předehřátá sazotvorná surovina je přiváděna alespoň jedním přívodním potrubím 17 suroviny k alespoň jednomu vstupu 16 suroviny do sazného reaktoru 2. Po uvedení přichází surovina do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v reaktoru tvoří saze. Saze v reakčním proudu lze ochladit v jedné nebo více zónách. Například v chladicím místě 18 chladiče 14 je vstřikována chladicí kapalina, která může obsahovat vodu a kterou lze používat k úplnému nebo značnému zastavení pyrolýzy sazotvorné suroviny nebo částečnému ochlazení suroviny bez zastavení pyrolýzy s následným druhým ochlazením (není znázorněno) používaným k zastavení pyrolýzy sazotvorné suroviny.
- 21 CZ 309405 B6
Jak je také znázorněno na obr. 1, ohřívač suroviny také může obsahovat tepelný výměníkový ohřívač 19 suroviny (HXR), který může mít vyhřívací stěny, jaké se používají ve známých konstrukcích tepelných výměníků, vyhřívané reakčním proudem na první straně a přicházející do styku se surovinou na opačné straně před tím, než je surovina přivedena k alespoň jednomu přívodnímu potrubí suroviny. Jak je uvedeno, sazotvorná surovina je v tepelném výměníku zahřívána na teplotu vyšší než asi 300 °C. Ačkoliv je znázorněno uspořádání, ve kterém je tepelný výměník na surovinu zařazen za chladičem, může být zařazen v reakčním proudu před chladičem za předpokladu, že ohřívač bude mít konstrukci, která je schopna snášet vysoké teploty před ochlazením v reaktoru a pracovat při nich. Ohřívač suroviny může být uspořádán ve fyzickém kontaktu s alespoň jednou částí vyhřívané stěny nebo vyhřívaných stěn sazného reaktoru, za účelem zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C. Ačkoliv toto provedení není na obr. 1 znázorněno, tepelný výměník může popřípadě zahřívat surovinu na mezilehlou teplotu (například nad 250 °C nebo na teplotu 50 až 350 °C, nebo na jiné teploty nižší než je cílová teplota předehřátí) nebo být použit k dosažení teploty předehřátí vyšší než 300 °C a poté může být k zahřívání na koncovou teplotu předehřátí použit další tepelný výměník nebo ohřívač vně nebo uvnitř reaktoru.
Reakční proud v reaktoru může mít teplotu při chlazení například od asi 600 °C do asi 2000 °C, nebo od asi 800 °C do asi 1800 °C, nebo od asi 1000 °C do asi 1500 °C, nebo jiné vysoké teploty reflektující extrémní exotermickou reakci, ke které dochází v retortovém sazném reaktoru. Podle vynálezu lze dosáhnout tepelné výměny suroviny s vysokým exotermickým teplem vznikajícím při reakcích v reaktoru bez problémů se zanášením, které vznikají v přívodním potrubí suroviny. Tento vynález také umožňuje ve srovnání s obvyklou výrobou sazí prováděnou při mnohem nižších teplotách suroviny zlepšit recyklaci energie a snížit náklady na suroviny.
Jak je také znázorněno na obr. 1, v přívodním potrubí suroviny před ohřívačem 19 suroviny používaném ke zvýšení teploty suroviny na hodnotu vyšší než 300 °C může být in-line nainstalováno alespoň jedno čerpadlo 20. Čerpadlo je možno používat k natlakování suroviny před jejím vstupem do ohřívače suroviny. Při tomto způsobu může být surovina již natlakovaná v době, kdy se teplota suroviny zvyšuje na zvýšené hodnoty, kdy by za nepřítomnosti tlakování nebo jiných popsaných způsobů potlačování zanášení jinak docházelo k problémům se zanášením přívodního potrubí suroviny. Jelikož obvykle může při průchodu ohřívačem suroviny za normálních provozních podmínek dojít k poklesu tlaku suroviny (například k poklesu 0 až asi 2 MPa), například podle konstrukce a způsobu činnosti tepelného výměníku, jakékoliv tlakování použité na surovinu jako prostředek na potlačení zanášení by mělo kompenzovat jakýkoliv pokles tlaku, ke kterému dochází nebo který lze předpokládat v tepelném výměníku na surovinu, a i jakýkoliv jiný pokles tlaku, ke kterému dochází nebo který lze předpokládat v trubkách přívodního potrubí nebo jiných cestách používaných k dopravení předehřáté suroviny k reaktoru, zejména pokud je nezbytné udržet tlak suroviny v předem určeném cílovém rozmezí hodnot. Ačkoliv je na obr. 1 a jiných obrázcích v tomto dokumentu pro zjednodušení znázorněno pouze jedno přívodní potrubí suroviny a jedno místo vstřikování suroviny na reaktoru, je zřejmé, že lze použít několika přívodních potrubí suroviny a vstřikovacích míst do reaktoru, u kterých lze také využít popsané potlačování zanášení.
Po ochlazení směsi horkých plynných spalin a sazotvorné suroviny procházejí ochlazené plyny dále do jakýchkoliv obvyklých chladicích a separačních stupňů, ve kterých se získají saze. Saze je od plynného proudu možno snadno oddělit za použití obvyklých zařízení, jako je odlučovač, cyklonový odlučovač nebo rukávový filtr. Pokud jde o úplné ochlazení reakční směsi za vzniku konečného sazového produktu, lze použít jakýkoliv obvyklý proces, kterým lze ochladit reakční směs po uvedení sazotvorné suroviny a který je znám odborníkům v tomto oboru. Například je možno vstřikovat chladicí kapalinu, kterou může být voda nebo jiná vhodná kapalina, a tak zastavit chemickou reakci.
Na obr. 2 je znázorněna část další typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje uvádění tepelného výměníku 21 do styku s reakčním proudem v reaktoru, kde tekuté teplosměnné médium 28 nebo nosič, jako
- 22 CZ 309405 B6 proud dusíku, proudící tepelným výměníkem je zahříváno v reaktoru a z tepelného výměníku a reaktoru poté odchází zahřátá pára (například přehřátá pára) a je vedena přes samostatný ohřívač 22 suroviny umístěný vně reaktoru, přičemž může dojít k výměně tepla se surovinou v ohřívači suroviny, a tak zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, jako 370 °C nebo vyšší.
Na obr. 3 je znázorněna část dalšího typu retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje uvádění ohřívač 23 suroviny do styku s koncovým plynem, který vychází z reaktoru, a tak zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, jako 370 °C nebo vyšší.
Na obr. 4 je znázorněn další typ retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu, kde zahřátý plynný proud dále zahrnuje alespoň zčásti nebo zcela zahřátý plyn, který byl zahřát alespoň zčásti nebo zcela za použití plazmového ohřívače 25. Plazmové zahřívání plynu je například možno provádět způsoby, které jsou odborníkům v tomto oboru známy. Lze například použít plazmového hořáku, jako hořáku popsaného v patentu US 5486674 a odkázat lze také na plazmové ohřívače popsané v patentech US 4101639 a 3288696.
Jak je také znázorněno na obr. 4, surovina může být nepřímo zahřívána tepelným médiem (například parou), která má tepelnou výměnu s reakčním proudem v tepelném výměníku 26 v reaktoru, nebo alternativně může být surovina zahřívána přímo v tepelném výměníku 26 v reaktoru, jak je znázorněno přerušovanými čarami.
Konstrukcí tepelného výměníku používaného k předehřívání suroviny uvnitř nebo vně reaktoru v těchto různých procesních schématech podle vynálezu může být jakákoliv obvyklá konstrukce tepelného výměníku, jako je plášť a trubka, plášť a spirála, plášť a rám apod. V případě, že má tepelný výměník uspořádání se zařazenou spirálou, lze použít například trubky a kolena, aby se zabránilo problémům s korozí/erozí zabudované spirály. Při konstrukci potrubí zabudované spirály lze také použít konstantního sklonu úhlu mezi trubkami a spirála může využívat celý průřez sběrače spalin. Koeficienty přestupu tepla pro různé zapojené spirály se u různých tříd a různých zařízení mohou výrazně lišit.
Jakákoliv ze surovin pro popsaná procesní schémata a způsoby také může obsahovat další látky nebo kompozice, kterých se obvykle používá při výrobě obvyklých sazí. Při způsobu podle vynálezu je dále možno zavádět alespoň jednu látku, která představuje nebo která obsahuje alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion) periodické tabulky prvků. Látka obsahující alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion) obsahuje alespoň jeden alkalický kov nebo kov alkalických zemin. Jako příklady je možno uvést lithium, sodík, draslík, rubidium, cesium, francium, vápník, barium, strontium nebo radium nebo jejich kombinace. V látce může být přítomna jakákoliv směs jedné nebo více z těchto složek. Látkou může být pevná látka, roztok, disperze, plyn nebo jakákoliv jejich kombinace. Lze používat více než jednu látku, která má stejný nebo odlišný kov ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion). Pokud se používá více látek, je tyto látky možno přidávat společně, samostatně, postupně nebo v různých místech reakce. Pro účely tohoto vynálezu látkou může být kov (nebo ion kovu) samotný, sloučenina obsahující jeden nebo více z těchto prvků, jako sůl obsahující jeden nebo více z těchto prvků apod. Látka může být schopna zavádění kovu nebo iontu kovu do probíhající reakce za vzniku sazového produktu. Pro účely tohoto vynálezu lze látku obsahující alespoň jeden kov ze skupiny IA a/nebo IIA (nebo jeho ion), pokud se používá, uvádět ve kterémkoliv místě v reaktoru, například před úplným ochlazením. Látku je například možno přidávat v jakémkoliv místě před úplným ochlazením, jako před uvedením sazotvorné suroviny v prvním reakčním stupni; během uvádění sazotvorné suroviny v prvním reakčním stupni; po uvedení sazotvorné suroviny v prvním reakčním stupni; před v průběhu nebo bezprostředně po uvedení jakékoliv druhé sazotvorné suroviny, ale před úplným ochlazením. Lze použít více než jedno místo uvádění látky.
Množstvím látky obsahující kov ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion), pokud se používá, může být jakékoliv množství za předpokladu, že bude moci vzniknout sazový produkt.
- 23 CZ 309405 B6
Látky je možno přidávat v množství, jako je asi 0,02 % hmotn. (200 ppm) nebo více prvku ze skupiny IA nebo jeho iontu a/nebo je prvek ze skupiny IIA (nebo jeho ion) přítomen ve výsledném sazovém produktu. Jako jiná množství lze uvést množství od asi 0,02 % hmotn. (200 ppm) do asi 2 % hmotn. (20000 ppm) nebo více, a jiná rozmezí mohou být od asi 0,05 % hmotn. (500 ppm) do asi 2 % hmotn. (20000 ppm), nebo od asi 0,1 % hmotn. (1000 ppm) do asi 2 % hmotn. (20000 ppm), nebo od asi 0,5 % hmotn. (5000 ppm) do asi 2 % hmotn. (20000 ppm), nebo od asi 1 % hmotn. (10000 ppm) do asi 2 % hmotn. (20000 ppm), nebo od asi 0,03 % hmotn. (300 ppm) do asi 0,5 % hmotn. (5000 ppm), nebo od asi 0,05 % hmotn. (500 ppm) do asi 0,3 % hmotn. (3000 ppm), nebo od asi 0,075 % hmotn. (750 ppm) do asi 0,15 % hmotn. (1500 ppm), prvku ze skupiny IA a/nebo skupiny IIa (nebo jeho iontu) přítomného ve vytvořeném sazovém produktu. Tyto hladiny se mohou vztahovat ke koncentraci iontu kovu. Tato množství prvku ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho iontu) přítomná v sazovém produktu, který vznikne, se mohou vztahovat k jednomu prvku nebo více než jednomu prvku ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho iontu), takže by v sazovém produktu, který vznikne, bylo přítomno celkové množství prvků ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jejich iontů). Tato množství se tedy mohou vztahovat k obsahu prvku/iontu ze skupiny IA nebo IIA samotného. Látku je možno přidávat jakýmkoliv způsobem. Látku je možno přidávat stejným způsobem, jakým je zaváděna sazotvorná surovina. Látku je možno přidávat ve formě plynu, kapaliny nebo pevné látky nebo v jejich kombinaci. Látku je možno přidávat v jakémkoliv místě nebo několika místech a lze ji přidávat jako jeden proud nebo jako množství proudů. Látka může být před uváděním nebo během uvádění smísena se surovinou, palivem a/nebo oxidačním činidlem.
Jako jeden způsob, kterým lze látku obsahující alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion), jako je například draslík, zavádět do suroviny, je začlenění látky do suroviny. Při dalším způsobu se látky do reaktoru zavádí odděleně od suroviny, jako za použití vstřikovací tyče, která zasahuje do reaktoru. Například přidávání roztoku draslíku do suroviny o vysoké teplotě může vést k riziku ucpávání hrotů, jako následku vzplanutí draslíku. Toto riziko lze zmírnit tak, že se ionty draslíku nebo jiné kovy ze skupiny IA a/nebo IIA (nebo jejich ionty) vstřikují za použití tyče v hořáku. Použitím tyče pro zavádění draslíku nebo jiných kovů ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jejich iontů) v reaktoru s většími otvory, než jsou standardní otvory lze také snížit riziko ucpání nebo dosáhnout čištění tyče při uvádění. Snížení rizika poškození vnitřního pláště hořáku, když se připravují saze s vysokým podílem draselných iontů, může vyžadovat snížení teploty suroviny na nižší hodnotu, která však stále bude v rozmezí >300 °C, takže draselné ionty je možno vstřikovat do oleje. Pro předehřání suroviny na hodnotu >300 °C lze použít alternativní formu draslíku rozpustnou v oleji, jako je látka CATALYST® 460 HF od společnosti OM Group, kterou lze vstřikovat přímo do suroviny. Látka CATALYST® 460 HF je organickou solí draslíku (neodekanoát draselný), která je rozpustná v surovině, takže není zatížena stejným rizikem problému se vzplanutím, jako vodné roztoky. Procesní schémata podle vynálezu založená na kombinaci suroviny o vysoké teplotě a strategií proti zanášení lze přizpůsobit tak, aby byla kompatibilní s použitím modifikátorů sazí během procesu, jako jsou přísady regulující strukturu (například draslík nebo jiné zdroje alkalických kovů/iontů).
Podmínky a uspořádání předehřívání suroviny podle tohoto vynálezu mohou poskytovat výhody a užitek, jako například zlepšenou recyklaci energií, úspory nákladů na suroviny, zvýšenou tvorbu sazí, snížení emisí oxidu uhličitého, stabilní nebo kontinuální výrobu sazí po dobu užitečnou při průmyslové výrobě za podmínek vysoké teploty suroviny nebo jakoukoliv jejich kombinaci. Lze předpokládat se zvýšeným předehřátím suroviny na teplotu vyšší než 300 °C se za konstantních výrobních podmínek sníží míra emisí síry a NOx na hmotnostním základě. Předpokládá se, že se za všech provozních podmínek sníží emise na kilogram sazí. Koncentrace emisí bude záviset na konkrétně zvolených provozních podmínkách.
Kromě výše uvedených přínosů a výhod lze podle vynálezu dosáhnout jiných potenciálních přínosů předehřívání suroviny. Mechanismem zvyšujícím výtěžky může být předběžné vytvoření očkovací násady při procesu pyrolýzy. Bez vazby na jakoukoliv teorii máme za to, že surovina může ve fázi předehřívání prodělat dehydrogenační reakce polyaromatických uhlovodíků (PAU) a odloučení
- 24 CZ 309405 B6 nearomatických skupin. Předpokládá se, že hydrodrogenované PAU tvoří násadu rychleji než původní materiál. V příkladech je popsáno použití vysokého tlaku k řízení rychlosti dehydrogenace. Tvorba velkých molekul PAU může být regulována regulací tlaku, doby setrvání a/nebo teploty, jak je podrobně popsána v tomto textu, což by potenciálně mohlo poskytnout mechanismus regulace výroby násady sazí. Jak již bylo uvedeno, nevýhodou pyrolýzy suroviny o vysoké teplotě je potenciál pro koksování a tvorbu gritu, který lze zmírnit nebo eliminovat podle tohoto vynálezu za použití podmínek vysoké teploty suroviny v kombinaci s potlačením zanášení. Druhým mechanismem, kterým lze zvýšit výtěžek, může být například mžikové odpaření předehřáté suroviny v sazném reaktoru bez chlazení okolního plynu. Bleskové odpaření suroviny by eliminovalo nutnost použití spalin z hořáku k atomizaci suroviny. Při vstřikování do téměř atmosférického tlaku v sazném reaktoru může mít surovina předehřátá na teploty vyšší než 300 °C dostatečnou vnitřní energii k samočinnému odpaření a smísení se spalinami z hořáku.
Podle vynálezu je možno připravovat saze v jakékoliv kvalitě podle ASTM (US norma „American Society for Testing Materials“), například N100 až N1000, nebo v jiné kvalitě. Saze připravené způsoby podle vynálezu mohou mít díky použití vysokých teplot předehřátí suroviny a/nebo jiných procesních parametrů uvedených v tomto textu jednu nebo více jedinečných vlastností (nebo přínosných vlastností) a/nebo parametrů. Saze připravené způsoby a za použití uspořádání zařízení podle vynálezu je možno používat při jakémkoliv konečném využití, při kterém se používá obvyklých sazí, jako jsou například inkousty, pigmenty, plastové výrobky, izolační látky, lepidla, povlaky, elastomerní produkty, tonery, palivové články, pneumatiky nebo jejich části, tvářené díly, elektronické součástky, kabely, dráty nebo jejich části, v obvyklém nebo nižším množství.
Jednou výhodou, které lze dosáhnout díky tomuto vynálezu, je příprava komerčně přijatelných sazí se stejnou morfologií a/nebo jinými parametry, jako mají saze připravené obvyklým způsobem. Způsoby podle vynálezu je možno připravovat komerčně přijatelné saze se stejnou morfologií a/nebo stejnými jinými parametry. Jako jednu výhodu, které lze popřípadě dosáhnout díky tomuto vynálezu, je, že mohou vznikat saze, které mají mnohem nižší množství PAU. Nižší množství PAU v sazích nemění chování a vysoké množství PAU je z různých důvodů považováno za nežádoucí. Podle vynálezu je možno připravovat zvolené saze se stejnou morfologií nebo v podstatě stejnou morfologií (tj. hodnotou morfologie v rozmezí plus mínus 5% odchylka jedné nebo více morfologických vlastností, jako je olejové adsorpční číslo „OAN“, olejové absorpční číslo stlačeného vzorku „COAN“ apod.) jako zvolené saze připravené obvyklým způsobem za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny (ale bez předehřívání suroviny na teploty vyšší než 300 °C před přivedením suroviny do sazného reaktoru). Hladiny PAU zvolených sazí podle vynálezu mohou být sníženy, vztaženo na počet hmotnostních dílů na milion hmotnostních dílů, od 10 % do 50 %, od 20 % do 50 %, nebo od 30 % do 100 % nebo více, vztaženo na koncentraci v ppm, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvorné suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do sazného reaktoru, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. PAU v sazích lze členit do tří kategorií podle molekulové hmotnosti (MH, jednotka Dalton): PAU s vysokou MH (s hmotnostně střední MH vyšší než 250); PAU se střední MH (hmotnostně střední MH 200 až 250) a PAU s nízkou MH (s hmotnostně střední MH nižší než 250). Vynález má schopnost snižovat množství jednoho nebo více PAU z PAU s vysokou MH a/nebo střední MH z 10 % až 50 %, z 20 % až 50 %, nebo z 30 % nebo 100 % nebo více, vztaženo na hladiny v ppm, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvorné suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do sazného reaktoru, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. Procento PAU s vysokou MH z celkového množství PAU lze snížit o 10 % až 50 %, 20 % až 50 %, nebo o 30 % až 100 % nebo více, vztaženo na ppm koncentrace pro zvolené saze, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvorné suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do sazného reaktoru, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. Výše uvedená určení byla provedena na základě experimentů, při kterých byly porovnávány saze vyrobené za použití tohoto vynálezu se zvolenými sazemi, které byly připraveny bez předehřívání sazotvorné suroviny na
- 25 CZ 309405 B6 teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do sazného reaktoru, ale jinak za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. To je významná výhoda, které lze dosáhnout za použití tohoto vynálezu.
Vynález se týká následujících aspektů/provedení/znaků v jakémkoliv pořadí a/nebo v jakékoliv kombinaci.
1. Vynález se týká způsobu výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina; uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
2. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby před vstupem do alespoň jednoho ohřívače měla tlak vyšší než asi 1 MPa.
3. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než asi 2 MPa.
4. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od asi 2 MPa do asi 18 MPa.
5. Způsob podle kteréhokoliv předchozího rychlost je alespoň asi 1 m/s.
nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde
6. Způsob podle kteréhokoliv předchozího rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde
7. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
8. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od asi 160 °C do asi 500 °C.
- 26 CZ 309405 B6
9. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2.
10. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným reaktorem na výrobu sazí nebo oběma těmito reaktory.
11. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
12. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
13. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač je ve styku s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladicím zařízením, přičemž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně.
14. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
15. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
16. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
17. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu k uvedenému saznému reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
18. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvornou surovinu.
19. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
- 27 CZ 309405 B6
20. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
21. Způsob výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu nižší než 360 °C;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu od asi 360 °C do asi 850 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí asi 10 sekund až asi 120 minut;
alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
22. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než asi 2 MPa.
23. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než asi 3 MPa.
24. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od asi 3 MPa do asi 18 MPa.
25. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo rychlost je alespoň asi 1 m/s.
26. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
následujícího provedení/znaku/aspektu, kde následujícího provedení/znaku/aspektu, kde
27. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
28. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od asi 160 °C do asi 500 °C.
- 28 CZ 309405 B6
29. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než asi 20 kW/m2.
30. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným reaktorem na výrobu sazí nebo oběma těmito reaktory.
31. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
32. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
33. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač je ve styku s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladicím zařízením, přičemž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou.
34. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
35. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
36. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
37. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu k uvedenému saznému reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
38. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvornou surovinu.
39. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále
- 29 CZ 309405 B6 zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
40. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
41. Způsob výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu nižší než 450 °C;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 450 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači od 10 sekund do asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
42. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od asi 2 MPa do asi 18 MPa.
43. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od asi 3 MPa do asi 18 MPa.
44. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od asi 4 MPa do asi 18 MPa.
45. Způsob podle kteréhokoliv předchozího rychlost je alespoň asi 1 m/s.
nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde
46. Způsob podle kteréhokoliv předchozího rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde
47. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
- 30 CZ 309405 B6
48. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od asi 160 °C do asi 500 °C.
49. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším od asi 20 kW/m2 do asi 150 kW/m2.
50. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným reaktorem na výrobu sazí nebo oběma těmito reaktory.
51. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
52. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
53. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač je ve styku s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladicím zařízením, přičemž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou.
54. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
55. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
56. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
57. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu k uvedenému saznému reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
58. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvornou surovinu.
59. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním
- 31 CZ 309405 B6 přívodním potrubím suroviny k uvedenému saznému reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
60. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
61. Způsob výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu nižší než 300 °C se přivádí k alespoň jednomu ohřívači při prvním tlaku, který je vyšší než 1 MPa;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači druhý tlak, který je přibližně stejný jako první tlak nebo nižší, vypočteno na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a druhém tlaku (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
62. Způsob výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
alespoň jedna sazotvorná surovina, která má první teplotu nižší než 300 °C se přivádí k alespoň jednomu ohřívači při prvním tlaku vyšším než 1 MPa;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž alespoň jedna sazotvorná surovina má i) v alespoň jednom ohřívači druhý tlak, který je přibližně stejný jako první tlak nebo nižší, ii) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a přičemž i) se vypočítá na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a druhém tlaku a uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru;
- 32 CZ 309405 B6 alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
63. Zařízení na výrobu sazí, které obsahuje:
reaktor na uvádění zahřátého plynného proudu do styku s alespoň jednou sazotvornou surovinou za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru vznikají saze;
alespoň jedno přívodní potrubí suroviny na přivádění sazotvorné suroviny k alespoň jednomu vstupu suroviny do reaktoru k uvedení suroviny do styku se zahřátým plynným proudem;
alespoň jeden ohřívač suroviny, který je schopen předehřát sazotvornou surovinu přiváděnou alespoň jedním přívodním potrubím suroviny na teplotu alespoň asi 300 °C;
alespoň jedno čerpadlo schopné natlakovat sazotvornou surovinu na tlak vyšší než asi 1 MPa dříve, než je surovina předehřáta na alespoň asi 300 °C a k dosažení rychlosti suroviny, kterou je surovina přiváděna v alespoň jednom ohřívači suroviny, alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa, vztaženo k nejmenší ploše průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a popřípadě chladič na ochlazení sazí v reakčním proudu;
přičemž uvedené zařízení je schopno poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom ohřívači suroviny a alespoň jednom přívodním potrubí suroviny před přivedením k reaktoru, na předehřátí suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, která je kratší než asi 120 minut.
64. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač suroviny obsahuje tepelný výměník, který je schopen zahřát sazotvornou surovinu při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2.
65. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je v reaktoru umístěn alespoň jeden ohřívač suroviny tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 300 °C.
66. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je alespoň jeden ohřívač suroviny umístěn ve styku s alespoň částí reaktoru tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 300 °C.
67. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jeden ohřívač suroviny obsahuje tepelný výměník umístěný v reaktoru za chladicím zařízením, přičemž tepelný výměník obsahuje stěny uzpůsobené k tomu, aby mohly být zahřívány reakčním proudem na jejich první straně a uzpůsobené k tomu, aby byly ve styku se surovinou na své opačné straně před přivedením suroviny k alespoň přívodnímu potrubí suroviny, přičemž surovina může být v tepelném výměníku zahřáta na teplotu alespoň 300 °C.
68. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje tepelný výměník pro tekutý nosič tepla umístěný v reaktoru tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem, a alespoň jeden ohřívač vně reaktoru, který je schopen provádět výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla, který vystoupil z tepelného výměníku a surovinou v ohřívači suroviny, k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300 °C.
- 33 CZ 309405 B6
69. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž alespoň jeden ohřívač suroviny je schopen provádět výměnu tepla z proudu koncových plynů reaktoru k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300 °C.
70. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje plazmový ohřívač, který je schopen zahřívat plynný proud, který lze zahřívat plazmovým ohřevem, a tak poskytnout alespoň část zahřátého plynného proudu.
71. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje nekatalytický povrch na stěnách ohřívače suroviny, které přicházejí do styku se surovinou, a na vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přicházejí do styku se surovinou, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
72. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje nekatalytické keramické obložení na stěnách zařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přicházejí do styku se surovinou.
73. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje alespoň jeden zdroj proplachovacího plynu obsahujícího oxidační činidlo uhlíku a alespoň jeden vstup proplachovacího plynu na alespoň jednom přívodním potrubí suroviny, které je schopno periodicky proplachovat alespoň jedno potrubí přivádějící surovinu proplachovacím plynem.
74. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je reaktor schopen uvádět do styku surovinu a zahřátý plynný proud, a v reaktoru se tak kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
75. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom ohřívači a/nebo před přivedením k uvedenému saznému reaktoru.
76. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání a/nebo přivádění je za nepřítomnosti překotného poklesu tlaku, vztaženo na podmínky provozu v ustáleném stavu.
77. Saze připravené způsobem podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu.
78. Saze podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž tyto saze mají množství PAU s alespoň 10 % méně PAU ve srovnání se sazemi se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
79. Saze podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž tyto saze mají procentní podíl množství PAU s vysokou molekulovou hmotností, vztažený na celkové množství PAU o alespoň 10 % nižší oproti sazím se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
80. Způsob výroby sazí, při němž se:
do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
alespoň jedna sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu ohřívači;
- 34 CZ 309405 B6 uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvorná surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž uvedené předehřívání je za tlaku dostatečného na to, aby nedošlo ke tvorbě filmu z par v uvedeném alespoň jednom ohřívači nebo před uvedeným uvedením k uvedenému saznému reaktoru;
alespoň předehřátá sazotvorná surovina se uvádí alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
Vynález může obsahovat jakoukoliv kombinaci těchto různých znaků nebo provedení uvedených výše a dále, jak jsou popsány ve větách a/nebo odstavcích. Za součást vynálezu je považována jakákoliv kombinace znaků popsaných v tomto textu a pokud jde o znaky, které jsou kombinovatelné, neexistuje žádné omezení.
Vynález je blíže objasněn v následujících příkladech provedení. Tyto příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují.
Objasnění výkresů
Na obr. 1 je schematicky znázorněna část typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento sazný reaktor představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
Na obr. 2 je schematicky znázorněna část jiného typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento sazný reaktor představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
Na obr. 3 je schematicky znázorněna část ještě jiného typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento sazný reaktor představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
Na obr. 4 je schematicky znázorněna část ještě jiného typu retortového sazného reaktoru, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Provedení znázorněné na obr. 4 má ilustrativní charakter a způsob podle vynálezu vynález není omezen na jeho použití.
Na obr. 5 je znázorněno schéma reaktoru, který lze používat při způsobu výroby sazí podle vynálezu. Toto schéma sazného reaktoru se používá v příkladech provedení. Provedení znázorněné na obr. 5 má ilustrativní charakter a způsob podle vynálezu není omezen na jeho použití.
Na obr. 6 je znázorněn graf tepelné kapacity suroviny (kJ/kg.°C) vzhledem k teplotě suroviny (°C) použité při výpočtech úspor suroviny při modelování popsaném v příkladech provedení.
- 35 CZ 309405 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Odhad potenciálu úspor v nákladech na materiál pro dva druhy sazí (A a B) byl proveden za použití počítačového modelu pro teploty suroviny 215 °C, 500 °C a 700 °C při výrobě sazí podle schématu schopného stabilního dlouhodobého provozu při 500 °C a 700 °C popsanými způsoby potlačování zanášení podle vynálezu. Model procesního schématu byl vytvořen za použití modelovacího programu Aspen Plus a metodologií a předpokladů pro hmotnostní a energetickou rovnováhu a chemii reakcí podle praxe vhodné pro průmyslovou výrobu. Modelový procesní blokový diagram použití při tomto modelování je podobný diagramu znázorněnému na obr. 5. Na obr. 5 je znázorněno procesní schéma pro druh A a teplotu předehřívání suroviny 500 °C a toto obecné procesní uspořádání jinak platí také pro ostatní modelované kombinace teploty suroviny a druhu. Procesní schéma podrobně znázorněné na obr. 5 se obecně podobá procesnímu schématu znázorněnému na obr. 1. Podle obr. 5 je surovina zahřívána teplem kouře reaktoru na výrobu sazí mezi místem prvního ochlazení a druhého ochlazení. Tepelná kapacita použitá při výpočtu je uvedena na obr. 6. Předpokládá se, že surovina je nereaktivní; účinek endotermicity pyrolytické reakce není zohledněn v tepelné kapacitě suroviny. Byly modelovány dva případy předehřívání suroviny, na 500 °C a 700 °C, a byly porovnány se základními případy (předehřátí na 215 °C) pro druhy A a B.
Jako kapalné sazotvorné suroviny použitelné u druhů A a B byly při modelování použity mazut a směs mazutu a uhelného dehtu. Suroviny pro druh A a B měly následující složení:
Druh A mazut:
Spalné teplo [J/kg]: 39 524 446
Elementární analýza [% hmotn.]:
Popel 0
Uhlík 88,68
Vodík 6,92
Dusík 0,31
Chlor 0
Síra 3,86
Kyslík 0,23
Druh B mazut/uhelný dehet:
Průtok [kg/h]: 3,562
Slučovací teplo [J/kg]: 50,692
Spalné teplo [J/kg]: 39,878,687
Elementární analýza [% hmotn.]:
Popel 0
Uhlík 88,62
Vodík 7,40
Dusík 0,31
Chlor 0
Síra 3,44
Kyslík 0,23
Uhelný dehet [% hmotn.]: 30,0
V tabulkách 2 až 7 jsou uvedeny prvotní údaje použité pro modelové výpočty pro každý druh sazí při každé teplotě z teplot předehřívání 500 °C a 700 °C. V těchto tabulkách jsou také uvedeny výsledky těchto modelových výpočtů. FSPH01 až FSPH06 je interní označení vzorků sazí.
- 36 CZ 309405 B6
Tabulka 2
Obsah energie surovin a sazí ve výpočtech Aspen Plus
Zemní plyn 53 769 143 J/kg
Surovina, druh A 39 878 687 J/kg
Surovina, druh B 39 524 446 J/kg
Saze 32 762 196 J/kg
- 37 CZ 309405 B6
Tabulka 3 (saze druhu A: teplota 500 °C)
FSPH03 saze A, FS@500C 01 VZDUCH 02ZEMM 04BURNX 07QXCHX 08APHX 08FSHTRX 12TGAS
PLYX
Podproud: SMĚSNÝ
Ό V!
V! o Ox —I —i Cl
CO co u>
co v*j co
O ď
Cx o
dCl ί*Ί cí o c ď rCx W) <*>
Cl ri
VÚ C πϋ ό ri ό oo ri r<j
O co ni co c co φ o ri —< o o o o cT o o” cT o o o o o o o o o o o o cT o
Ό O
-|W n 7 o + UJ ri 7 ‘/“i
ΤΓ r<j O ‘^1 o cn o o ‘/Ί
N « —i o —। O —I o' o o o o o
ĚJ Ό —I —। m o —। θ' o <D o o
N « —I
Ό \0 —I O —। nn O —। o' o ó ó o o oooooooooo
óó —I —I tTj —I—I o <5 ΓΙ O OO
O Ox o o oo o' o o o' o o' o oo o
Cl
Cl c ri rl
Cl o” co o
ri o oooooooooo
Pí o ΓΙ
ΓΙ o ÍJ ri o co
M
ÍJ
H h £ η ό co □ □ ω r-l ri či 2 2 Γ7 n ri o 0 0 0,001 oooo
OH 0 0 0,006 0 0 0 0
NO 0 0 0,008 0 0 0 0
Koncový plyn HHV, J/kg 5,38E+O7 8,68E+04 3,79E+06 3,79E+06 3,79E+06 3,14E+06
-38 CZ 309405 B6
Tabulka 4 (saze druh A: teplota 700 °C)
-39CZ 309405 B6
Tabulka 5 (saze drah B: teplota 500 °C)
o n r- ω
Q 4 Q O
O Γ- O O —' O O gT gT gT gT gT gT gT o o oooooooooo
Tř ůo —। —। ιλ —।—। © © ri © ©© o © o. o o oo © o © © © o © © o o o” o” o” o” O O O O O
© —I © CO —I o r- n o o © O O O O O O ooooooooo©
rt cj ri ri rj < z o m m
Cl o o o
ΙΛ
H £ X
Cl rc ® ® ® Q rc C| UUŽŽŽKKKK
O 0 0 0,001 0 0 0
OH 0 0 0,007 0 0 0
NO 0 0 0,008 0 0 0
Koncový plyn (J/kg) 5,38E+O7 9,79E+04 3,07E+06 3,O7E+O6 3,07E+06 2,62E+06
-40CZ 309405 B6
Tabulka 6 (saze druh B: teplota 700 °C)
-41 CZ 309405 B6
Tabulka 7
Jednotky Referenční předehřátí FS, 215 °C, saze A a B Předehřátí FS, 500 °C, saze A Předehřátí FS, 700 °C, saze B
FSPH01 FSPH02 FSPH03 FSPH04 FSPH05 FSPH06
Druh sazí A B A A B B
Výtěžek sazí % 100 100 107 115 109 120
Energetická účinnost reaktoru % 100 100 111 126 114 131
N2SA m2/gm <100 >100 <100 <100 >100 >100
Stechiometrie hořáku % 135 135 135 135 135 135
Teplota předehřívání vzduchu °C 710 760 710 710 760 760
Teplota suroviny °C 215 215 500 700 500 700
Entalpie suroviny MJ/kg kWh/kg 1,0 0,7 2,0 3,1 1,7 2,8
Elektrická energie saze 0,11 0,19 0,08 0,05 0,15 0,10
Vytvořený CO2 % 100 100 74 49 77 55
Teplota zemního plynu °C 15 15 15 15 15 15
Průtok zemního plynu iiorm.m3,h 1 356 1 041 1 356 1 356 1 041 1 041
Průtok vzduchu iiorm.m3,h. 17 750 13 635 17 750 17 750 13 635 13 635
Teplota vzduchu °C 25 25 25 25 25 25
Jak je zřejmé z výsledků, ve srovnání s procesem při nižší obvyklé teplotě suroviny, 25 °C, lze při předehřívání suroviny na 500 °C dosáhnout více než 10% úspory nákladů na suroviny a při předehřívání na 700 °C lze dosáhnout více než 20% úspory nákladů na suroviny, a to při stabilnějším provozu bez zanášení surovinou. Srovnávací základ (100 %) představuje výtěžek sazí a některá jiná data uvedená v tabulce 7 pro použití obvyklé teploty suroviny 215 °C, a s tímto základem jsou porovnávány vyšší teploty předehřívání suroviny. Jak již bylo uvedeno, způsoby potlačení zanášení podle vynálezu umožňují pracovat při takových vysokých teplotách suroviny, a to i při výrobě v průmyslovém měřítku. Energetická účinnost reaktoru (REE) v tabulce 7 je definována jako poměr výhřevnosti získané látky k celkovému příkonu, do které se započítávají hodnoty výhřevnosti suroviny (FS) a paliva hořáku a elektrická energie REE=(HHV-saze)/(HHVsuroviny + HHV-zemní plyn+ kWh/kg-elektrická energie saze). Stechiometrie hořáku uvedená v tabulce 7 je definována jako procentní poměr průtoku vzduchu hořákem ke stechiometrickému průtoku vzduchu hořákem (průtok vzduchu potřebný na dokonalé spalování paliva hořáku).
Přínosy, které tento model ukázal, by byly dosaženy s j akýmikoliv sazemi, j ako sazemi j akéhokoliv typu podle ASTM, jako N 100 až N 1000 apod. Modelování by prokázalo stojné přínosy.
Příklad 2
V těchto příkladech byly provedeno devět zkušebních běhů, jako příkladů zahřívání sazotvorné suroviny ze 70 °C na asi 500 °C za použití různých vzorků suroviny, jak je podrobněji uvedeno dále. Různé operační parametry jsou uvedeny v tabulce 8, typ použité suroviny je uveden v tabulce 8 a podrobnosti o surovině jsou uvedeny v tabulce 9. Z tabulky 8 je zřejmé, že podle tohoto vynálezu lze sazotvornou surovinu předehřívat na teploty v řádu 500 °C nebo vyšší, a ještě dosáhnout úspěšné a kontinuální tvorby sazí. U sazí připravených v příkladech č. 2 až 5 a 8 a 9 byla provedena analýza, kterou se zjistilo, že saze jsou na základě své morfologie, čistoty apod. přijatelné pro komerční využití jako saze. Zjistilo se, že jednou výhodou, které se dosáhne díky tomuto vynálezu, je, že koncentrace PAU v sazích byly nižší v řádu asi 50 % PAU (podle koncentrace v ppm) než u obvyklých sazí se stejnou morfologií. Dodatečnou výhodou tohoto
-42 CZ 309405 B6 vynálezu je tedy schopnost tvořit komerčně přijatelné saze, které mají mnohem nižší množství PAU. PAU byly určovány na základě určení PAU-20, jak je odborníkům známo.
Jak se uvádí dále v tabulce 8, údaj překotné snížení tlaku uvádí, zda se vytvořil film z par a/nebo zda došlo ke koksování či nikoliv. V případě, že údaj zní Ne, nebyl překotný pokles tlaku detekován, a zkušební běh byl skutečně považován za úspěšný, jelikož při něm vznikly komerčně přijatelné saze a nevytvořil se koks ani film z par k potrubí ohřívač nebo přívodním potrubí. V případě, že je uvedeno Ano, znamená to, že z podmínek dynamické rovnováhy při výrobě sazí došlo k rychlému poklesu tlaku, což jasně svědčí o tom, že došlo k tvorbě filmu z par a že nelze vyloučit koksování v zařízení. V testu č. 1 bylo skutečně pozorováno překotné snížení tlaku, a na závěr, po analýze částí ohřívače suroviny bylo prohlídkou zjištěno koksování v potrubích v ohřívači, což svědčí o tom, že překotný pokles tlaku je známkou nevyhnutelné tvorby koksu.
Z příkladů 2 až 5, 8 a 9 je zřejmé, že saze je možno připravovat za použití suroviny o vysoké teplotě, a ještě se vyhnout tvorbě filmu z par a koksování a získat komerčně přijatelný sazový produkt.
V příkladech 1, 6 a 7 byl identifikován překotný pokles tlaku a při testu č. 1 došlo ke koksování. Za použití tohoto vynálezu by tyto testy bylo možno upravit tak, aby nedošlo k překotnému poklesu tlaku, a tedy tvorbě filmu z par a/nebo koksování, a to úpravou tlaku na vstupu do ohřívače nebo zvýšením tlaku na vstupu do ohřívače a/nebo zvýšením vstupní rychlosti oleje a/nebo zkrácením doby setrvání v ohřívači. Zvýšením tlaku na vstupu do ohřívače, například 10% nebo vyšším, lze tedy eliminovat tvorbu par v ohřívači při předehřívání sazotvorné suroviny. V podstatě jakákoliv kombinace úpravy tlaku na vstupu do ohřívače (typicky zvýšení tlaku), zvýšení vstupní rychlosti oleje a/nebo zkrácení doby setrvání může vést ke snížení tvorby par a/nebo eliminaci tvorby par, a tedy i překotného snížení tlaku.
U příkladů 2 až 5, 8 a 9 bylo dosažené zlepšeného výtěžku sazí (v % hmotn.) ve srovnání se sazemi připravenými za použití obvyklé teploty suroviny 215 °C, jakožto srovnávacího základu (100 %), se kterým jsou porovnávány suroviny předehřáté na vyšší teplotu. V těchto příkladech byl výtěžek sazí zlepšený o 4 % až 8 % (hmotn.). V příkladech podle vynálezu bylo dále dosaženo úspor energie o 7 % až 11 % ve srovnání se sazemi připravenými za použití obvyklé teploty suroviny, 215 °C, jakožto srovnávacím základem (100 %). Pomocí tohoto vynálezu tedy lze dosáhnout vyššího výtěžku sazí a za použití méně energie, což představuje zlepšení oproti obvyklým způsobům, které je neočekávané.
Tabulka 8
Test č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Teplota předehřátí (°C) 545 503 500 504 501 500 462 515 515
Vstup ohřívač (kPa) 4600 7440 8300 5870 5000 900 500 5100 5200
Pokles tlaku ohřívač (kPa) 630 1840 2120 720 740 650 820 630 660
Průtok oleje (kg/h) 90 105 145 104 105 95 110 432 453
Tepelný tok (kW/m2) 38 44,3 61 39,2 39 30 31 36,5 39,7
-43 CZ 309405 B6
Vstupní rychlost oleje (m/s) 1,5 1,8 2,5 1,6 1,6 1,5 1,7 1,3 1,4
Měrný hmotnostní tok (kg/s.m2) 1523 1777 2453 1760 1777 1607 1861 1539 1540
Doba setrváni v ohřívači (s) 28 23 17 25 25 23 26 82 77
Surovina FS1 FS1 FS1 FS2 FS2 FS3 FS3 FS3 FS3
Překotný pokles tlaku Ano* Ne Ne Ne Ne Ano ** Ano ** Ne Ne
* Potvrzeno koksování.
** Experiment byl ihned ukončen, aby nedošlo k poškození ohřívač/reaktoru.
Tabulka 9
Surovina 1 (FS1) Surovina 2 (FS2) Surovina 3 (FS3)
Měrná hustota 0,99 1,01 1,09
Uhlík (% hmotu.) 89,88 90,99 90,82
Vodík (% hmotn.) 9,3 7,5 7,5
Kyslík (% hmotn.) 0,5 - 0,42
Dusík (% hmotn.) 0,15 0,21 0,35
Sira (% hmotn.) 0,17 0,74 0,84
Asfalteny (% hmotn.) 1,9 3,9 2,0
Viskozita (mPas) při 50 °C 7 243 58
Všechny publikace uvedené v tomto textu jsou citovány náhradou za přenesení jejich obsahu do tohoto textu. V případě, že jsou množství, koncentrace nebo jiné hodnoty nebo parametry uváděny jako rozmezí, přednostní rozmezí nebo seznam vyšších přednostních hodnot a nižších přednostních jednot, tvoří takové rozmezí jakýkoliv pár tvořený jakoukoliv horní mezí rozmezí nebo přednostní hodnoty a jakoukoliv dolní mezí rozmezí nebo přednostní hodnoty bez ohledu na to, zdaje rozmezí, které takto vznikne, konkrétně uvedeno. Pokud není uvedeno jinak, spadají do uvedených rozmezí i jejich koncové body a všechny celá čísla a zlomky spadající do uvedeného rozmezí. Konkrétní hodnoty, které jsou uváděny při definování rozmezí, rozsah tohoto vynálezu neomezují.
Odborníkům budou na základě popisu a provádění tohoto vynálezu zřejmá i jiná provedení vynálezu. Popis a příklady provedení jsou považovány pouze za ilustrativní a rozsah vynálezu je dán výhradně připojenými patentovými nároky se zohledněním jejich ekvivalentů.

Claims (15)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Způsob výroby sazí, při němž se do sazného reaktoru uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu ohřívači se přivádí alespoň jedna sazotvorná surovina;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získává předehřátá sazotvorná surovina, vyznačující se tím, že (a) alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači rychlost, která je alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu přívodního potrubí suroviny přítomného v alespoň jednom ohřívači a (b) alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání v ohřívači méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvorná surovina se přivádí k alespoň jednomu vstupu suroviny do sazného reaktoru, přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho ohřívače do místa přesně před vstupem do sazného reaktoru méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
přičemž uvedená předehřátá sazotvorná surovina uváděná alespoň jedním vstupem do sazného reaktoru se spojuje se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v sazném reaktoru vznikají saze; a a v tomto reakčním proudu se získávají saze.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby před vstupem do alespoň jednoho ohřívače měla tlak vyšší než 1 MPa.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 2 MPa.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 2 MPa do 18 MPa.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1 m/s.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 10 kW/m2.
10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory.
- 45 CZ 309405 B6
11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru.
13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, přičemž uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně.
14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
17. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
18. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny.
19. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
20. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
21. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna sazotvorná surovina přiváděná do alespoň jednoho ohřívače má první teplotu nižší než 360 °C;
uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina se předehřívá v uvedeném alespoň jednom ohřívači na druhou teplotu od 360 °C do 850 °C; a uvedená alespoň jedna sazotvorná surovina má první dobu setrvání a druhou dobu setrvání v uvedeném ohřívači dohromady 10 vteřin až 120 minut.
22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 2 MPa.
- 46 CZ 309405 B6
23. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak vyšší než 3 MPa.
24. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 3 MPa do 18 Pa.
25. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1 m/s.
26. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s.
27. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
28. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C.
29. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 20 kW/m2.
30. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory.
31. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
32. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru.
33. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, kde uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou.
34. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
35. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou těchto reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
36. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
37. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
- 47 CZ 309405 B6
38. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny.
39. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
40. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se dále předehřátá sazotvorná surovina spojuje se zahřátým plynným proudem v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
41. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se:
alespoň jedna sazotvorná surovina, která se uvádí do alespoň jednoho ohřívače, má první teplotu, která je nižší než 450 °C;
v uvedeném alespoň jednom ohřívači se poté alespoň jedna sazotvorná surovina předehřívá na druhou teplotu, která je vyšší než 450 °C, přičemž první doba setrvání této alespoň jedné sazotvorné suroviny v tomto alespoň jednom ohřívači je od 10 vteřin do 120 minut.
42. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 2 MPa do 18 MPa.
43. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 3 MPa do 18 MPa.
44. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se uvedená sazotvorná surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho ohřívače tlak od 4 MPa do 18 MPa.
45. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1 m/s.
46. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedená rychlost je alespoň 1,6 m/s.
47. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
48. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že sazotvorná surovina má teplotu počátku varu od 160 °C do 500 °C.
49. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvorné suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvorné suroviny v ohřívači, který má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku od 20 kW/m2 do 150 kW/m2.
50. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom ohřívači, který má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným sazným reaktorem nebo jiným sazným reaktorem nebo oběma těmito reaktory.
51. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
52. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného sazného reaktoru.
- 48 CZ 309405 B6
53. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač je v kontaktu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru za chladičem, kde uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvornou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvornou surovinou.
54. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden ohřívač obsahuje tepelný výměník, který provádí tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném sazném reaktoru, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním ohřívačem umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvorné suroviny.
55. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač je alespoň zčásti zásobován teplem sazného koncového plynu z uvedeného sazného reaktoru nebo jiného sazného reaktoru nebo obou těchto reaktorů, k zahřívání sazotvorné suroviny.
56. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém ohřívači za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
57. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že dále zahrnuje poskytnutí nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho ohřívače, které přicházejí do styku se sazotvornou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvornou surovinu do uvedeného sazného reaktoru, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
58. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním přívodním potrubím sazotvorné suroviny.
59. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvorné suroviny alespoň jedním přívodním potrubím suroviny do uvedeného sazného reaktoru, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvorné suroviny do sazného reaktoru s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvorné suroviny.
60. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se dále uvádí do styku předehřátá sazotvorná surovina a zahřátý plynný proud v sazném reaktoru, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
61. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že přivádění alespoň jedné sazotvorné suroviny do alespoň jednoho ohřívače se provádí při prvním tlaku, který je vyšší než 1 MPa; přičemž alespoň jedna sazotvorná surovina má v alespoň jednom ohřívači druhý tlak, který je stejný jako první tlak nebo nižší.
62. Zařízení pro způsob výroby sazí podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje retortový sazný reaktor (2), mající spalovací zónu (10), která má případnou zónu (11) sbíhajícího se průměru, zónu (12) vstřikování suroviny a reakční zónu (13);
přívodní potrubí (17) suroviny připojené ke vstupu (16) suroviny do zóny (12) vstřikování suroviny reaktoru (2), přičemž v přívodním potrubí (17) suroviny je zařazen ohřívač suroviny (19, 22, 23);
a čerpadlo (20) instalované před ohřívačem suroviny (19, 22, 23) a za reakční zónou (13) sazného reaktoru (2) je umístěn chladič (14).
- 49 CZ 309405 B6
63. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač suroviny (19, 22, 23) obsahuje tepelný výměník.
64. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že v reaktoru (2) je umístěn alespoň jeden ohřívač (19) suroviny.
5
65. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohřívač (19) suroviny obsahuje tepelný výměník umístěný v reaktoru za chladičem.
66. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že ohřívačem (19) suroviny umístěným uvnitř reaktoru je tepelný výměník pro tekutý nosič tepla a že zařízení dále obsahuje ohřívač suroviny (22) umístěný vně reaktoru.
10
67. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že dále obsahuje plazmový ohřívač (25) instalovaný v přívodním potrubí (24) pro plyn.
68. Zařízení podle nároku 62, vyznačující se tím, že dále obsahuje nekatalytický povrch na stěnách ohřívače (19, 22, 23) suroviny, a na vnitřních stěnách alespoň jednoho přívodního potrubí suroviny, přičemž tento povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
15 69. Zařízení podle nároku 68, vyznačující se tím, že nekatalytický povrch je keramický.
CZ2012-527A 2010-02-19 2011-02-10 Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu CZ309405B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30609210P 2010-02-19 2010-02-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2012527A3 CZ2012527A3 (cs) 2013-06-12
CZ309405B6 true CZ309405B6 (cs) 2022-11-30

Family

ID=43976467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2012-527A CZ309405B6 (cs) 2010-02-19 2011-02-10 Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu

Country Status (22)

Country Link
US (2) US8871173B2 (cs)
JP (1) JP6022944B2 (cs)
KR (1) KR101789844B1 (cs)
CN (1) CN102869730B (cs)
AR (1) AR080215A1 (cs)
BR (1) BR112012020846B1 (cs)
CA (1) CA2788081C (cs)
CO (1) CO6571921A2 (cs)
CZ (1) CZ309405B6 (cs)
DE (1) DE112011100607B4 (cs)
EG (1) EG26769A (cs)
ES (1) ES2399001B2 (cs)
FR (1) FR2956666B1 (cs)
HU (1) HUP1200538A2 (cs)
IT (1) IT1404063B1 (cs)
MX (1) MX2012009567A (cs)
MY (1) MY162560A (cs)
NL (1) NL2006221C2 (cs)
PL (1) PL222582B1 (cs)
PT (1) PT2011103015W (cs)
RU (1) RU2545329C2 (cs)
WO (1) WO2011103015A2 (cs)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101789844B1 (ko) 2010-02-19 2017-10-25 캐보트 코포레이션 예열된 공급원료를 이용하는 카본 블랙의 제조 방법 및 그를 위한 장치
CN102702800B (zh) * 2012-06-18 2014-06-18 黄锡甫 一种炭黑及其制备装置和制备方法
CN102898874B (zh) * 2012-11-09 2014-01-29 新疆雅克拉炭黑有限责任公司 三段式顶置燃烧室炭黑裂解炉
CZ309755B6 (cs) * 2013-03-15 2023-09-20 Cabot Corporation Způsob výroby tuhy
JP6224815B2 (ja) 2013-03-15 2017-11-01 キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 増量剤流体を使用してカーボンブラックを製造するための方法
US10138378B2 (en) * 2014-01-30 2018-11-27 Monolith Materials, Inc. Plasma gas throat assembly and method
US10370539B2 (en) 2014-01-30 2019-08-06 Monolith Materials, Inc. System for high temperature chemical processing
US11939477B2 (en) 2014-01-30 2024-03-26 Monolith Materials, Inc. High temperature heat integration method of making carbon black
US10100200B2 (en) 2014-01-30 2018-10-16 Monolith Materials, Inc. Use of feedstock in carbon black plasma process
CA2937909C (en) 2014-01-31 2023-09-19 Monolith Materials, Inc. Plasma torch design
US9540518B2 (en) * 2014-03-15 2017-01-10 Anasuya Natarajan Apparatus and process for airheater without quench in carbon black production
US10618026B2 (en) 2015-02-03 2020-04-14 Monolith Materials, Inc. Regenerative cooling method and apparatus
KR20170129713A (ko) 2015-02-03 2017-11-27 모놀리스 머티어리얼스 인코포레이티드 카본 블랙 생성 시스템
JP2018522996A (ja) 2015-04-30 2018-08-16 キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 炭素コーティング粒子
MX2018001259A (es) 2015-07-29 2018-04-20 Monolith Mat Inc Aparato y método de diseño de energía eléctrica para soplete de plasma cc.
MX2018003122A (es) 2015-09-14 2018-06-19 Monolith Mat Inc Negro de humo de gas natural.
WO2017190015A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Monolith Materials, Inc. Torch stinger method and apparatus
MX2018013162A (es) * 2016-04-29 2019-07-04 Monolith Mat Inc Adicion de calor secundario para el proceso y aparato de produccion de particulas.
LT3475367T (lt) 2016-06-28 2022-06-10 Carbonx Ip 3 B.V. Kristalinės anglies struktūros tinklų gamyba
CN106189379B (zh) * 2016-08-15 2018-11-30 宁波德泰化学有限公司 一种炭黑去除PAHs的方法
CA3055830A1 (en) 2017-03-08 2018-09-13 Monolith Materials, Inc. Systems and methods of making carbon particles with thermal transfer gas
CN106957541A (zh) * 2017-03-24 2017-07-18 中昊黑元化工研究设计院有限公司 一种线外预热工艺空气的炭黑节能生产方法及装置
CN110799602A (zh) 2017-04-20 2020-02-14 巨石材料公司 颗粒系统和方法
EP3700980A4 (en) 2017-10-24 2021-04-21 Monolith Materials, Inc. PARTICULAR SYSTEMS AND PROCEDURES
CN108080013A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 新疆鑫凯高色素特种炭黑有限公司 用于提高高色素炭黑产品质量的催化剂
CN109251559B (zh) * 2018-10-12 2021-04-09 江苏焕鑫新材料股份有限公司 一种多酚焦油的回收处理工艺
JP7421746B2 (ja) 2019-11-29 2024-01-25 ＮａｔｕｒａＰａｘ．ＥＩ合同会社 カーボンブラックの製造方法
WO2022271943A1 (en) 2021-06-24 2022-12-29 Cabot Corporation Method and apparatus for recovery and reuse of tail gas and flue gas components
CN113789068A (zh) * 2021-09-26 2021-12-14 天津朗缪新材料科技有限公司 一种高温超高导电炭黑反应炉及其抽余油生产超高导电炭黑的方法
NL2033169B1 (en) 2021-09-30 2023-06-26 Cabot Corp Methods of producing carbon blacks from low-yielding feedstocks and products made from same
FR3127498A1 (fr) 2021-09-30 2023-03-31 Cabot Corporation Procédés de production de noirs de carbone à partir de matières premières à faible rendement et produits fabriqués à partir de ceux-ci
CN113897077A (zh) * 2021-11-16 2022-01-07 航天环境工程有限公司 一种裂解炭黑高温等离子体连续纯化装置
WO2023147235A1 (en) 2022-01-28 2023-08-03 Cabot Corporation Methods of producing carbon blacks from low-yielding feedstocks and products made from same utilizing plasma or electrically heated processes
FR3133522A1 (fr) 2022-03-16 2023-09-22 Melchior Material And Life Science France Formulations de pheromones encapsulees resistantes aux rayonnements lumineux
WO2023175279A1 (fr) 2022-03-16 2023-09-21 Melchior Material And Life Science France Formulations de pheromones encapsulees resistantes aux rayonnements lumineux

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922335A (en) * 1974-02-25 1975-11-25 Cabot Corp Process for producing carbon black
US4116639A (en) * 1972-11-10 1978-09-26 Etablissement Gelan Method and apparatus for the production of carbon black from liquid or gaseous hydrocarbons
EP0315442A2 (en) * 1987-11-04 1989-05-10 Witco Corporation Process and apparatus for producing improved carbon blacks and resultant product
US20080159947A1 (en) * 2006-11-07 2008-07-03 Yurovskaya Irina S Carbon Blacks Having Low PAH Amounts and Methods of Making Same

Family Cites Families (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA682982A (en) 1964-03-24 K. Austin Oliver Control of carbon black feed oil preheat
US28974A (en) 1860-07-03 Celestino domtngxjez
US2785964A (en) 1953-08-17 1957-03-19 Phillips Petroleum Co Process, apparatus, and system for producing, agglomerating, and collecting carbon black
US2844443A (en) * 1957-03-20 1958-07-22 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for oil preheat for carbon black furnace
US3095273A (en) 1961-04-17 1963-06-25 Phillips Petroleum Co Control of carbon black feed oil preheat
US3288696A (en) 1963-03-12 1966-11-29 Ashland Oil Inc Production of carbon black
US3401020A (en) 1964-11-25 1968-09-10 Phillips Petroleum Co Process and apparatus for the production of carbon black
US3420632A (en) 1966-11-18 1969-01-07 Phillips Petroleum Co Production of carbon black using plasma-heated nitrogen
US3619140A (en) 1967-01-03 1971-11-09 Cabot Corp Process for making carbon black
USRE28974E (en) 1967-01-03 1976-09-21 Cabot Corporation Process for making carbon black
IN143377B (cs) 1975-06-30 1977-11-12 Vnii Tekhn
US3984528A (en) 1975-12-01 1976-10-05 Phillips Petroleum Company Carbon black reactor and process
US4198469A (en) 1977-03-23 1980-04-15 Continental Carbon Company Method for the manufacture of carbon black
PL110947B4 (en) 1977-03-29 1980-08-30 Politechnika Wroclawska Circulatory pump with a side passage
PL119365B1 (en) 1978-06-16 1981-12-31 Przed Doswiadczalno Prod Nafto Method of carbon black manufacture
DE2827872C2 (de) 1978-06-24 1986-02-13 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß
PL116681B1 (en) 1978-08-15 1981-06-30 Vsosojuzny Nii Tekhn Ugleroda Method of carbon black manufacture
DE2944855C2 (de) 1979-11-07 1986-10-16 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von Furnacerußen mit abgesenkter Struktur
US4327069A (en) 1980-06-25 1982-04-27 Phillips Petroleum Company Process for making carbon black
US4383973A (en) 1980-06-25 1983-05-17 Phillips Petroleum Company Process and apparatus for making carbon black
US4315901A (en) 1980-07-24 1982-02-16 Phillips Petroleum Company Process for producing carbon black
US4439400A (en) 1980-09-12 1984-03-27 Phillips Petroleum Company Apparatus for producing carbon black
US4328199A (en) 1980-09-12 1982-05-04 Phillips Petroleum Company Method for producing carbon black
DE3111913A1 (de) 1981-03-26 1982-10-14 Ruhrgas Ag, 4300 Essen Verfahren und analge zur russherstellung
US4370308A (en) 1981-05-15 1983-01-25 Cabot Corporation Production of carbon black
US4826669A (en) 1983-09-02 1989-05-02 Phillips Petroleum Company Method for carbon black production
US4765964A (en) 1983-09-20 1988-08-23 Phillips Petroleum Company Carbon black reactor having a reactor throat
US4585644A (en) * 1984-06-04 1986-04-29 Phillips Petroleum Company Changing oil tubes in a carbon black reactor
US4542007A (en) 1984-07-23 1985-09-17 Phillips Petroleum Company Method for production of carbon black and start-up thereof
US4582695A (en) * 1984-09-19 1986-04-15 Phillips Petroleum Company Process for producing carbon black
US4737531A (en) 1985-01-24 1988-04-12 Phillips Petroleum Co. Waste heat recovery
US4664901A (en) 1985-03-04 1987-05-12 Phillips Petroleum Company Process for producing carbon black
JPH0635325B2 (ja) 1986-09-22 1994-05-11 東洋炭素株式会社 高純度黒鉛材の製造方法
SU1572006A1 (ru) * 1987-04-10 1997-09-20 Л.И. Пищенко Способ получения сажи
US4879104A (en) 1987-06-16 1989-11-07 Cabot Corporation Process for producing carbon black
JPH01240572A (ja) * 1988-03-18 1989-09-26 Nippon Steel Chem Co Ltd カーボンブラックの製造方法
JPH07754B2 (ja) 1989-05-23 1995-01-11 昭和キャボット株式会社 高比表面積を有するカーボンブラックおよびゴム組成物
EP0386655B1 (en) * 1989-03-04 1994-01-19 Mitsubishi Kasei Corporation Process and apparatus for producing carbon black
US5264199A (en) * 1989-03-04 1993-11-23 Mitsubishi Kasei Corporation Process for producing carbon black
US5137962A (en) 1990-02-06 1992-08-11 Cabot Corporation Carbon black exhibiting superior treadwear/hysteresis performance
JP2886258B2 (ja) 1990-05-08 1999-04-26 昭和キャボット株式会社 カーボンブラック及びそれを含有するゴム組成物
US6153684A (en) 1990-08-29 2000-11-28 Cabot Corporation Performance carbon blacks
US5188806A (en) 1991-01-04 1993-02-23 Degussa Ag Method and apparatus for producing carbon black
US5190739A (en) 1991-02-27 1993-03-02 Cabot Corporation Production of carbon blacks
JP3003086B2 (ja) * 1991-04-02 2000-01-24 三菱化学株式会社 カーボンブラックの製造方法
US5229452A (en) 1991-11-13 1993-07-20 Cabot Corporation Carbon blacks
NO175718C (no) 1991-12-12 1994-11-23 Kvaerner Eng Fremgangsmåte ved spalting av hydrokarboner samt apparat for bruk ved fremgangsmåten
NO174450C (no) 1991-12-12 1994-05-04 Kvaerner Eng Anordning ved plasmabrenner for kjemiske prosesser
CA2130674C (en) 1992-03-05 2004-04-27 John M. Branan, Jr. Process for producing carbon blacks and new carbon blacks
NO176885C (no) 1992-04-07 1995-06-14 Kvaerner Eng Anvendelse av rent karbon i form av karbonpartikler som anodemateriale til aluminiumfremstilling
NO176968C (no) 1992-04-07 1995-06-28 Kvaerner Eng Anlegg til fremstilling av karbon
US6086841A (en) 1993-01-25 2000-07-11 Cabot Corporation Process for producing carbon blacks
US6348181B1 (en) 1993-06-15 2002-02-19 Cabot Corporation Process for producing carbon blacks
US5877250A (en) 1996-01-31 1999-03-02 Cabot Corporation Carbon blacks and compositions incorporating the carbon blacks
JPH09241528A (ja) * 1996-03-04 1997-09-16 Tokai Carbon Co Ltd カーボンブラックの製造方法および装置
US6585949B1 (en) 1996-04-03 2003-07-01 Cabot Corporation Heat exchanger
JP3211666B2 (ja) 1996-06-25 2001-09-25 トヨタ自動車株式会社 水素とカーボンブラックの同時製造方法
RU2096433C1 (ru) * 1996-08-13 1997-11-20 Экспериментальный комплекс "Новые энергетические технологии" Объединенного института высоких температур РАН Способ получения технического углерода (его варианты)
JPH10168337A (ja) * 1996-12-11 1998-06-23 Tokai Carbon Co Ltd カーボンブラックの製造方法
US5904762A (en) 1997-04-18 1999-05-18 Cabot Corporation Method of making a multi-phase aggregate using a multi-stage process
JPH1112486A (ja) * 1997-06-20 1999-01-19 Tokai Carbon Co Ltd カーボンブラックの製造方法
HU221179B1 (en) 1998-04-09 2002-08-28 Degussa Improved inversion carbon blacks and method for their manufacture
ATE254149T1 (de) 1998-05-08 2003-11-15 Carbontech Holding As Verfahren zur herstellung von einem kohlenstoffhaltigen feststoff und wasserstoffreichen gasen
HU226310B1 (en) 1998-06-09 2008-08-28 Cabot Corp Process and apparatus for producing carbon blacks
US6471937B1 (en) 1998-09-04 2002-10-29 Praxair Technology, Inc. Hot gas reactor and process for using same
DE19840663A1 (de) 1998-09-05 2000-03-09 Degussa Ruß
DE59900983D1 (de) 1999-08-27 2002-04-18 Degussa Furnaceruss, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
WO2001072908A1 (fr) 2000-03-29 2001-10-04 Mitsubishi Chemical Corporation Procede et appareil pour la production de noir de carbone, et procede et appareil pour la combustion dans un four
WO2002081575A1 (fr) * 2001-04-10 2002-10-17 Joint Stock Company 'yaroslavskiy Tekhnicheskiy Uglerod' Noir de carbone, procede de fabrication correspondante et reacteur pour produire du noir de carbone
JP3859057B2 (ja) 2001-06-22 2006-12-20 旭カーボン株式会社 カーボンブラック製造装置
RU2188846C1 (ru) 2001-08-13 2002-09-10 Плаченов Борис Тихонович Способ переработки углеводородного сырья
US20040071626A1 (en) 2002-10-09 2004-04-15 Smith Thomas Dale Reactor and method to produce a wide range of carbon blacks
JP2004277443A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Mitsubishi Chemicals Corp カーボンブラックの製造方法及びその装置
US20040241081A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-02 Jorge Ayala Innovative grade carbon blacks, methods and apparatuses for manufacture, and uses thereof
EA200501452A1 (ru) * 2003-03-13 2006-10-27 Коламбиан Кемикалз Компани Углеродная сажа нового класса, способы и устройства для её получения и её применение
US20050089468A1 (en) 2003-10-22 2005-04-28 Wansbrough Robert W. Process for improved carbon black furnace reactor control and utilization of flue gas as reactor fuel
US20060034748A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-16 Lewis David R Device for providing improved combustion in a carbon black reactor
MX2007010988A (es) 2005-03-10 2007-09-25 Shell Int Research Sistema de transferencia de calor para la combustion de un combustible y el calentamiento de un fluido de proceso y proceso que utiliza el mismo.
US20060204429A1 (en) 2005-03-14 2006-09-14 Bool Lawrence E Iii Production of activated char using hot gas
RU2349545C2 (ru) * 2006-05-06 2009-03-20 Анатолий Валентинович Александров Установка для получения технического углерода и водорода
RU2366675C2 (ru) * 2007-06-25 2009-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" Способ получения технического углерода и устройство для рекуперативного охлаждения аэрозоля технического углерода
US20090050530A1 (en) 2007-08-21 2009-02-26 Spicer David B Process and Apparatus for Steam Cracking Hydrocarbon Feedstocks
CN101358042B (zh) * 2008-07-29 2011-11-30 陈智贤 一种色素炭黑产品及其生产工艺
CA2740672C (en) 2008-10-16 2017-08-15 Evonik Carbon Black Gmbh Carbon black, method for the production thereof, and use thereof
KR101789844B1 (ko) 2010-02-19 2017-10-25 캐보트 코포레이션 예열된 공급원료를 이용하는 카본 블랙의 제조 방법 및 그를 위한 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116639A (en) * 1972-11-10 1978-09-26 Etablissement Gelan Method and apparatus for the production of carbon black from liquid or gaseous hydrocarbons
US3922335A (en) * 1974-02-25 1975-11-25 Cabot Corp Process for producing carbon black
EP0315442A2 (en) * 1987-11-04 1989-05-10 Witco Corporation Process and apparatus for producing improved carbon blacks and resultant product
US20080159947A1 (en) * 2006-11-07 2008-07-03 Yurovskaya Irina S Carbon Blacks Having Low PAH Amounts and Methods of Making Same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012140016A (ru) 2014-03-27
ES2399001R1 (es) 2013-07-10
KR20130004270A (ko) 2013-01-09
US9574087B2 (en) 2017-02-21
KR101789844B1 (ko) 2017-10-25
US20150064099A1 (en) 2015-03-05
US20130039841A1 (en) 2013-02-14
BR112012020846B1 (pt) 2022-06-21
ES2399001A2 (es) 2013-03-25
CN102869730B (zh) 2015-01-07
AR080215A1 (es) 2012-03-21
HUP1200538A2 (en) 2012-12-28
EG26769A (en) 2014-08-19
WO2011103015A4 (en) 2012-03-15
NL2006221C2 (en) 2013-01-03
PL401614A1 (pl) 2013-05-27
RU2545329C2 (ru) 2015-03-27
PL222582B1 (pl) 2016-08-31
IT1404063B1 (it) 2013-11-08
CN102869730A (zh) 2013-01-09
MY162560A (en) 2017-06-30
CZ2012527A3 (cs) 2013-06-12
NL2006221A (en) 2011-08-22
US8871173B2 (en) 2014-10-28
DE112011100607B4 (de) 2021-03-04
WO2011103015A2 (en) 2011-08-25
PT2011103015W (pt) 2013-03-26
FR2956666B1 (fr) 2013-03-29
MX2012009567A (es) 2012-10-01
BR112012020846A2 (pt) 2021-06-01
CO6571921A2 (es) 2012-11-30
CA2788081A1 (en) 2011-08-25
DE112011100607T5 (de) 2013-01-31
WO2011103015A3 (en) 2012-01-19
JP6022944B2 (ja) 2016-11-09
ES2399001B2 (es) 2013-12-05
CA2788081C (en) 2018-09-04
JP2013520382A (ja) 2013-06-06
ITTO20110137A1 (it) 2011-08-20
FR2956666A1 (fr) 2011-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ309405B6 (cs) Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu
NL2014716B1 (en) A method for producing carbon black using an extender fluid.
WO2021016291A1 (en) Furnace systems and methods for cracking hydrocarbons
US12024684B2 (en) Furnace systems and methods for cracking hydrocarbons
CZ2015570A3 (cs) Způsob výroby tuhy s využitím plnivové tekutiny