IT8323486A1

IT8323486A1 - Bruciatore per nerofumo

Info

Publication number: IT8323486A1
Application number: IT1983A23486A
Authority: IT
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1985-04-27
Also published as: FR2535334A1; JPS62223273A; JPS6233260B2; NL8303689A; CA1232191A; FR2535334B1; ES8603547A1; AU2057583A; US4726934A; GB2129710A; ES543563A0; IT1194440B; GB2129710B; ES526778A0; AR240590A1; AU561412B2; NZ206038A; IT8323486A0; JPH0134541B2; ES8507591A1

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"Bruciatore per nerofumo

RIASSUNTO

Bruciatore migliorato per nerofumo per la produzione di un nerofumo con contenuto ridotto di granelli in cui l'olio di alimentazione viene introdotto radialmente in un condotto del fluido atomizzatore attraverso aperture localizzate in prossimit? dell'orifizio di scarica del bruciatore .

DESCRIZIONE

Il nerofumo viene prodotto con vari procedimenti, i pi? comuni dei quali sono il procedimento di nerofumo di lampada, il procedimento di canale, il procedimento da gas di forno, il procedimento da olio di forno, il procedimento termico ed il procedimento di nerofumo da acetilene. Nel procedimento da olio di forno, il pi? economico ed il pi? ampiamente utilizzato tra i procedimenti comuni, un combustibile idrocarburico viene bruciato con un ossidante, ad esempio aria, in una camera chiusa, usualmente rivestita con refrattario ed un olio di alimentazione viene iniettato nei risultanti gas di combustione. L'industria del nerofumo utilizza una grande variet? di sistemi per mescolare ed introdurre l'olio di alimentazione, l'ossidante ed il combustibile per la combustione in un reattore per olio da forno ed ha sviluppato varie geometrie di reattore nello sforzo per ottenere la combinazione desiderata delle caratteristiche nel prodotto finale. Una parte essenziale del sistema del nerofumo da olio di forno consiste nel fatto che tutto l'olio di alimentazione introdotto viene "atomizzato" in gocce molto piccole, in modo tale che esso pu? essere rapidamente vaporizzato prima di essere sottoposto alla formazione di nerofumo. Qualsiasi olio che viene sottoposto alla reazione sotto forma di liquide da vaporizzare tende a formare particelle indesiderabili di granelli, nel prodotto di nerofumo. L'atomizzazione viene generalmente condotta mescolando l'olio di alimentazione con un flusso di fluido pressurizzato, ad esempio aria, oppure iniettando l'olio sotto pressione elevata attraverso ugelli di atomizzazione. Caratteristiche come grandezza, concentrazione o andamento dello spruzzo delle goccioline influenzano l'efficienza di vaporizzazione dell'olio, che a sua volta influenza il prodotto di nerofumo.

Ora, secondo la presente invenzione, viene provvisto un bruciatore per nerofumo nel procedimento da olio di forno che ? utile nel ridurre il contenuto di granelli di un prodotto di nerofumo, quando ci? costituisce un problema.

Non esiste una teoria generale che cataloga in modo specifico gli effetti di implementare varie modifiche strutturali nel gruppo del bruciatore per nerofumo. In particolare esiste una mancanza di consensi per quanto riguarda il modo con cui tali modificazioni strutturali del bruciatore possono influenzare le caratteristiche del nerofumo cos? prodotto. Tuttavia si ? trovato che la costruzione del bruciatore, secondo la presente invenzione, ? particolarmente vantaggiosa nel ridurre il contenuto di granelli del nerofumo prodotto nei procedimenti ad olio di forno in cui l'olio di alimentazione viene atomizzato prima della iniezione nel flusso del gas di combustione.

Lo scopo dell'invenzione consiste in un gruppo di bruciatore avente una disposizione interna di atomizzazione per produrre un flusso atomizzato ai olio di alimentazione che viene scaricato attraverso un orifizio entro una fiamma del gas di combustione. L'orifizio di scarico dell'olio tipicamente ? circondato da una pluralit? di aperture che emettono gas combustibile che si combina con l'aria ossidante per formare uno schermo di gas caldi della combustione che inghiotte lo spruzzo dell'olio mentre questo viene iniettato nella camera del reattore. Allo scopo di provvedere uno spruzzo effettivamente atomizzato di olio di alimentazione che viene efficientemente vaporizzato e produce un nerofumo a basso contenuto di granelli, almeno un'uscita dell'olio di alimentazione viene posizionata in modo da iniettare l'olio di alimentazione radialmente, in un passaggio di atomizzazione del fluido ad un punto nel gruppo del bruciatore prossimo alla estremit? del passaggio di atomizzazione del fluido che comunica con l'orifizio di scarica che si apre nella camera del reattore. Utilizzando una tale disposizione, l'olio di alimentazione viene atomizzato iniettandolo radialmente in un flusso di fluido di atomizzazione che fluisce attraverso un condotto cosicch? detta alimentazione viene dispersa in piccole gocce che vengono scaricate sotto forma di spruzzo sottile attraverso un orifizio di scarico entro il reattore per la vaporizzazione e la formazione di nerofumo. Preferibilmente una pluralit? di uscite dell'olio di alimentazione viene posizionata per iniettare l'olio di alimentazione radialmente entro il passaggio del fluido .di atomizzazione.

L'invenzione verr? meglio compresa con riferimento alla tavola di disegno allegata che illustra una vista in sezione trasversale di una estremit? di carico di una attuazione preferita del bruciatore secondo la presente invenzione

Il bruciatore 10 per nerofumo comprende generalmente tre condotti concentrici principali disposti rispettivamente uno entro l'altro: cilindro esterno 12, tubo dell'olio 14 e condotto del fluido di atomizzazione 16. Le superfici interna ed esterna del tubo dell'olio 14 e del condotto del fluido di atomizzazione 16 sono posizionate entro il cilindro del bruciatore 12 con una luce tale da formare i passaggi anulari 18 e 20. I condotti concentrici terminano alla punta 22 di scarico del bruciatore. Le estremit? del cilindro 12 del bruciatore e del tubo 14 dell'olio sono filettate per ricevere le estremit? filettate della punta di scarico 22. Formato nella punta di scarico 22 esiste il passaggio anulare 24 che comunica con il passaggio anulare 18 e porta ad una pluralit? di aperture di scarico 26 che giacciono in un piano comune normale all'Esse del gruppo del bruciatore e sono spaziate circonferenzialmente ed uniformemente intorno alla punta di scarico. Posto nel centro della punta di scarico 22 esiste un passaggio 28 che comunica con il passaggio 17 del fluido e che porta all'orifizio di scarico 30. Le pareti del condotto 16 del fluido di atomizzazione comprendono una pluralit? di passaggi 32 di uscita dell'olio che comunicano con il passaggio anulare 20 e si aprono nel passaggio 17 del fluido in prossimit? della sua estremit? che comunica con il passaggio 28. Le uscite 32 sono spaziate uniformente in un piano comune intorno alla periferia del condotto 16.

Nella operazione del bruciatore 10, un gas combustibile, indicato dalla freccia G, viene introdotto in corrispondenza di un'apertura alla estremit? remota (non illustrata) del gruppo del bruciatore e fluisce in basso nel passaggio anulare 18, lo spazio definito dalla parete esterna del tubo dell'olio 14 e dalla parete interna del cilindro 12 del bruciatore. All'estremit? dell'ugello 22 del bruciatore, il gas entra nel passaggio 24 ed esce nel forno (non illustrato) attraverso la pluralit? di aperture di scarico 26 spaziate circonferenzialmente intorno alla punta dell 'ugello.

L'olio di alimentazione, indicato con la freccia 0, viene introdotto nel bruciatore 10 attraverso una apertura alla estremit? remota (non illustrata) del gruppo del bruciatore e fluisce in basso nel passaggio anulare 20, lo spazio definito dalla parete esterna del condotto 16 del fluido ci atomizzazione e dalla parete interna del tubo dell'olio 14. Alla estremit? di scarico 22 del bruciatore, l'olio di alimentazione entra nei passaggi di uscita 32 che sono spaziati uniformemente intorno alla periferia del condotto del fluido di atomizzazione 16 e portano al passaggio del fluido 17. Le uscite 32 sono posizionate in modo da iniettare l'olio di alimentazione radialmente nel passaggio del fluido 17.

Il fluido di atomizzazione, come aria pressurizzata, indicato dalla freccia A, viene introdotto nel bruciatore 10 attraverso una apertura alla estremit? remota (non illustrata) del gruppo del bruciatore e fluisce in basso nel passaggio 17 che comunica con il passaggio 28 alla estremit? di scarico 22 del bruciatore. Quando il fluido di atomizzazione fluisce lungo il condotto 16, esso serve per atomizzare il flusso dell'olio di alimentazione che viene iniettato nel passaggio del fluido attraverso le uscite 32. Le goccioline d'olio vengono velocemente mescolate con il fluido atomizzatore e vengono indirizzate attraverso il passaggio 28 all'orifizio di scarico 30. Il flusso dell'olio atomizzato esce sotto forma di spruzzo attraverso l'orifizio di scarico 30 entro il forno (non illustrato). L'olio di alimentazione viene inghiottito dalla fiamma del gas di combustione per reagire e d? luogo alla formazione di nerofumo in accordo con le tecniche convenzionali e note.

La tavola di disegno illustra una attuazione preferita dell'invenzione nella quale il passaggio di uscita diverge dall'orifizio di scarico 30 prima d? aprirsi alla estremit? di scarico. Sei uscite 32 dell'olio sono illustrate equidistanti intorno al passaggio del condotto del fluido di atomizzazione in un punto immediatamente prima della estremit? di scarico. Non ? richiesta una sezione di divergenza prima dell'orifizio di scarico; il condotto di fluido di atomizzazione pu? portare direttamente all'orifizio di scarico, oppure si possono utilizzare combinazioni di sezioni rettilinee, convergenti e divergenti.

Una attuazione preferita, come illustrato nelle tavole di disegno, ? una sistemazione in cui l'olio di alimentazione viene iniettato radialmente all'interno nel flusso del fluido di atomizzazione da una pluralit? di uscite poste equidistanti intorno alla periferia di un condotto del fluido di atomizzazione. Tuttavia 1'introduzione radiale dell'alimentazione pu? anche essere condotta con sistemazioni alternative. Le uscite di iniezione dell'olio di alimentazione non richiedono di essere spaziate equidistanti l'una dall'altra intorno alla periferia del condotto del fluido di atomizzazione, n? richiedono di essere posizionate equidistanti dall'orifizio di scarico. Inoltre l'iniezione radiale dell'olio nel flusso di atomizzazione pu? essere rivolta radialmente verso l'esterno a partire dal centro del condotto del fluido di atomizzazione. L'introduzione radiale verso l'esterno pu? facilmente essere ottenuta con un condotto dell'olio di alimentazione disposto concentricamente entro un condotto del fluido di atomizzazione. I passaggi di uscita possono essere sistemati intorno alla periferia del condotto dell'olio per iniettare l'olio di alimentazione radialmente all'esterno nel passaggio anulare del fluido di atomizzazione che circonda il condotto dell'olio.

Vengono utilizzate le seguenti procedure di saggio nella valutazione delle caratteristiche analitiche e fisiche dei granuli di nerofumo prodotti secondo la presente invenzione.

NUMERO DI ASSORBIMENTO DI IODIO

Il numero di assorbimento di iodio di un nerofumo viene determinato in accordo con il metodo di saggio ASTI?' D-1510?70.

SPECTRONIC 20

Questo metodo ? una procedura per determinare il grado di colorazione del toluene da parte del nerofumo mediante uno spettrofotometro. Il percento di trasmissione viene determinato in accordo con il metodo di saggio ASTM D-161S.

NUMERO DI ASSORBIMENTO DI DIBUTILFTALATO (DBP)

Il numero di assorbimento di DBP di un nerofumo viene determinato in accordo con il metodo di saggio ASTM D?2414?76.

POTERE COPRENTE

Il potere comprente di un campione di nerofumo viene determinato relativamente ad un nerofurmo di riferimento commerciale in accordo con il metodo di saggio ASTM D-3265-76a .

CONTENUTO DI GRANELLI

II contenuto di granelli di un campione viene determinato preparando una dispersione in acqua del nerofumo da esaminare e facendola passare attraverso un setaccio standard desiderato. Il contenuto di granelli 45 riportato viene determinato dal residuo sul setaccio utilizzando un setaccio a 325 mesh, secondo il metodo di saggio ASTM D-1514-60 .

Le tabelle che seguono elencano condizioni operative tipiche per un gruppo di bruciatore secondo la presente invenzione. Nelle prove descritte nell'esempio, il bruciatore in questione viene utilizzato in combinazione con una apparecchiatura adatta che generalmente comprende un reattore cilindrico rivestito di refrattario. Il bruciatore viene posizionato assialmente ad una estremit? del reattore con la sua punta per introdurre uno spruzzo di alimentazione atomizzata nella camera del reattore avente un diametro interno di 3 piedi {0,91 m). La punta del bruciatore ? posizionata entro un passaggio di entrata collocato assialmente con diametro 15 pollici (38,1 era) e lunghezza 4,5 pollici (11,4 cm), che diverge rispetto al diametro della camera di reazione. L'aria di combustione viene introdotta nella camera di reazione attraverso il passaggio anulare formato dal bruciatore entro il passaggio di entrata. Ad un punto 8 piedi e 9 pollici (2,67 m) a valle, la camera di reazione converge fino ad un diametro di 2 piedi e 3 pollici (0,68 m) e ugelli per lo spruzzo dell'acqua di abbattimento sono collocati nel passaggio del reattore 25 piedi (7,62 m) a valle dal punto in cui l'olio di alimentazione entra nella camera di reazione, allo scopo di bloccare la reazione. Il nerofumo formato viene raffreddato e passa quindi in una apparecchiatura adatta di raccolta. Il nerofumo soffice viene spesso trattato ulteriormente in una apparecchiatura di granulazione dove vengono formati granuli liberamente fluenti.

Le consizioni possono facilmente essere variate da parte di un esperto nel settore di produzione del nerofumo allo scopo di modificare il prodotto risultante e produrre il grado particolare di nerofumo desiderato. La forma e le dimensioni specifiche del bruciatore e/o del reattore possono pure richiedere modifiche nelle condizioni di impiego utilizzate.

Un'altra serie di prove fu condotta utilizzando le condizioni riportate nella tabella B che segue. Le procedure di saggio utilizzate per valutare le caratteristiche analitiche dei granuli di nerofumo prodotti tramite l'uso della presente invenzione furono pari a quelle sopra descritte. Le caratteristiche analitiche sono riportate nella tabella C che segue.

I dati che precedono rappresentano una serie di prove condotte per dimostrare la produzione di nerofumo di grado SRF. Oltre a raggiungere le specifiche per un nerofumo SRF, furono anche raggiunti in modo favorevole bassi livelli di granelli.

Le alimentazioni dell'olio utilizzate nelle prove 1-4 erano miscele di tre alimentazioni separate le composizioni tipiche delle quali e le caratteristiche tipiche sono di seguito elencate. La prova 1 utilizzava una miscela con 95% dell'alimentazione II e 5% dell'alimentazione III; la prova 2 utilizzava una miscela con 75% dell'alimentazione I e 25% dell'alimentazione II; la prova 3 utilizzava una miscela con 50% dell'alimentazione I e 50% dell'alimentazione II; la prova 4 utilizzava 100% dell'alimentazione II.

Il gas combustibile utilizzato in tutti gli esempi era gas naturale avente la seguente composizione ed il seguente potere calorifico:

Il bruciatore della presente invenzione ? stato trovato particolarmente vantaggioso nella produzione di nerofumo semi-rinforzante da forno (SRF) a basso contenuto di granelli. Tuttavia modificando le velocit? di flusso dei reagenti, le condizioni del reattore e simili, si possono produrre prodotti di nerofumo con varia struttura. Alcune modificazioni possono anche essere apportate in dettagglio rispetto alla descrizione dell'invenzione che precede senza allontanarsi dallo spirito e dalla portata dell'invenzione cos? come definita nelle rivendicazioni che seguono. In accordo con ci? si intende che tutta la materia contenuta nella descrizione che precede o illustrata nelle tavole di disegno e negli esempi deve essere interpretata come illustrativa e non limitativa.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Nel gruppo di bruciatore per nerofumo avente una disposizione di atomizzazione interna per la produzione di un flusso atomizzato dell'olio di alimentazione che viene scaricato attraverso un orifizio nella fiamma del gas di combustione, una disposizione migliorata per l'atomizzazione dell'olio di alimentazione comprende almeno una uscita dell'olio di alimentazione posizionata per iniettare radialmente l'olio di alimentazione nel passaggio del fluido di atomizzazione, in cui detta uscita dell'olio ? posta in vicinanza dell'estremit? del passaggio del fluido di atomizzazione che comunica con l'orifizio di scarico.

2. Gruppo di bruciatore per nerofumo della rivendicazione 1, comprendente almeno un uscita dell'olio di alimentazione posizionata per iniettare radialmente l'olio di alimentazione all'interno entro il passaggio del fluido di atomizzazione.

3. Gruppo di bruciatore per nerofumo della rivendicazione 1, comprendente almeno una uscita dell'olio di alimentazione posizionata per iniettare l'olio di alimentazione radialmente verso l'esterno nel passaggio del fluido di atomizzazione .

4. Gruppo di bruciatore per nerofumo della rivendicazione 1, comprendente una pluralit? di uscite dell'olio di alimentazione posizionate per iniettare l'olio di alimentazione radialmente in un passaggio del fluido di atomizzazione.

5. Gruppo di bruciatore per nerofumo della rivendicazione 1, comprendente una pluralit? di uscite dell'olio di alimentazione posizionate intorno alla periferia di un passaggio del fluido di atomizzazione comunicante con l'orifizio di scarico, in cui dette uscite dell'olio sono poste in prossimit? dell'estremit? del passaggio del fluido di atomizzazione comunicante con l'orifizio di scarico e sono posizionate in modo tale da iniettare radialmente l?olio verso l'interno nel passaggio del fluido di atomizzazione .

6. Bruciatore per nerofumo della rivendicazione 5, in cui esistono sei uscite dell'olio di alimentazione posizionate equidistanti intorno alla periferia del passaggio del fluido di atomizzazione.

7. " Procedimento per l'olio da forno nella produzione di nerofumo con contenuto ridotto di granelli comprendente: iniettare un olio di alimentazione radialmente in un flusso del fluido di atomizzazione che fluisce attraverso un condotto entro un gruppo di bruciatore per nerofumo in una posizione in detto condotto prossima alla estremit? di scarico del condotto del fluido di atomizzazione, in cui detto olio di atomizzazione viene atomizzato in goccioline mediante detto fluido di

d oline di olio atomizzato nella camera di reazione per la formazione di nerofumo.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, comprendente il fatto di iniettare l'olio di alimentazione radialmente verso l'interno nel flusso del fluido di atomizzazione.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, comprendente il fatto di iniettare l'olio di alimentazione radialmente verso l'esterno nel flusso del fluido di atomizzazione.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 8, comprendente il fatto di iniettare l'olio di alimentazione nel flusso del fluido di atomizzazione in una pluralit? di punti intorno alla periferia del condotto del fluido di atomizzazione.