PL103693B1 - Sposob wytwarzania wysokowartosciowych surowcow do otrzymywania sadzy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wysokowar¬ tosciowych surowców do otrzymywania sadzy piecowej z duza wydajnoscia, nadajacej mieszankom kauczuko¬ wym bardzo duza odpornosc na scieranie, polegajacy na tym, ze termicznie krakowany olej do wytwarzania sadzy, zawierajacy pak, ogrzewany do temperatury 100 170°C odwirowuje sie przy liczbie obrotów 3000—60000, korzystnie 6000—45000 zwlaszcza 40000 obi/min., albo w tej samej temperaturze filtruje przez filtr o sredniej wielkosci porów 3—20 mikronów, korzystnie 5-10 mikronów,* zwlaszcza 6 mikronów. ..

Sposób wedlug wynalazku nie ma nic wspólnego ze znanym juz oddzieleniem z cieklych olejów do otrzymywania sadzy grubych nieorganicznych zanieczyszczen, które to oddzielenie stosuje sie na przyklad celem unikniecia uszkodzen ceramicznego wylozenia w reaktorze do wytwarzania sadzy. Sposób wedlug wynalazku wymaga na ogól oddzielania znacznie wiekszych ilosci materialu, niz wymagaloby tego oczyszczenie od zwyklych grubych zanieczyszczen nieorganicznych. W nieprzezroczystej, czarno zabarwionej, cieklej mieszaninie stwierdzono raczej udzial organicznych nieopadajacych zawiesin które oddzielano przez wirowanie albo filtrowanie i otrzymywano jednorodny roztwór paku. Roztwór ten uzyty jako surowiec do otrzymywania sadzy dawal nie tylko dobre wydajnosci sadzy i podwyzszony zysk sadzy na godzine, ale ponadto nieoczekiwana poprawe jakosci wytworzonej z niego sadzy, polegajaca na doskonalych wlasciwosciach technicznych, a zwlasz¬ cza na nadawaniu mieszankom kauczukowym bardzo wysokiej odpornosci na scieranie.

Stwierdzono, ze zawartosc nieopadajacej zawiesiny w mieszaninie paku z olejem do otrzymywania sadzy na ogól jest bliska zawartosci w mieszaninie substancji nierozpuszczalnych w czystym benzenie, ale najwyzej przypadkowo zbiega sie z nia, poniewaz kazdy surowiec do otrzymywania sadzy wykazuje indywidualna, rózna od benzenu mozliwosc rozpuszczenia paku. Stosownie do tego, zawartosc w mieszaninach wytworzonych wedlug wynalazku substancji nierozpuszczalnych w benzenie sluzy do ich wzglednej oceny i optymalizacji procesu wedlug wynalazku.

Olej do otrzymywania sadzy powinien wykazywac wzglednie niska lepkosc, przy czym najkorzystniejszy jest olej o lepkosci 5-30 cP.

W celu mechanicznego oddzielenia nieopadajacej zawiesiny stosuje sie przede wszystkim wirowanie przy liczbie obrotów 3000-60000, zaleznie od srednicy wirnika, korzystnie 6000-45000, a zwlaszcza 40000 obr/min., oraz filtrowanie przez filtr o wielkosci porów 3-20 jum, korzystnie 5—10 /im, zwlaszcza 6 /im.4 103 693 Zaleznie od stosunku paku do oleju do otrzymywania sadzy w mieszaninie, oraz rodzaju oleju, ewentualnie konieczne jest ogrzanie mieszaniny przed przeprowadzeniem rozdzielenia. Wypróbowana forma prowadzenia procesu sposobem wedlug wynalazku przewiduje odwirowanie albo przefiltrowanie mieszaniny ogrzanej do temperatury 100-170°C.

Warunki do mechanicznego oddzielania nieopadajacych zawiesin dopasowuje sie w korzystny sposób do rodzaju i skladu substancji wyjsciowych, paku i oleju do otrzymywania sadzy, w celu uzyskania optymalnego wyniku, to znaczy otrzymywania surowca do wytwarzania sadzy odpowiedniego do przerobu na szczególnie wysokowartosciowe pod wzgledem jakosciowym sadze. Uzyskuje sie to zasadniczo wówczas, gdy mechaniczne oddzielanie prowadzi sie w takiej temperaturze mieszaniny, przy takiej ilosci obrotów wirówki wzglednie wielkosci porów filtra oraz takiej ilosci mieszaniny przepuszczonej przez sito na jednostke czasu, ze z procesu otrzymuje sie produkt o zawartosci czesci nierozpuszczalnych w benzenie ponizej 0,6% wagowych, a zwlaszcza ponizej 0,2% wagowych. « Przedmiotem wynalazku jest dalej surowiec do wytwarzania .sadzy otrzymywany wedlug opisanego sposobu oraz jego stosowania do wytwarzania sadz piecowych o poprawionych wlasciwosciach zwlaszcza nadajacych mieszankom kauczukowym wysoka odpornosc na scieranie.

Ponizsze przyklady przedstawiaja i objasniaja osiagalne korzysci sposobu wedlug wynalazku.

Przyklad I. Zastosowano lekki olej krakowany para o nastepujacych danych doswiadczalnych. gestosc w temperaturze 20°C analiza frakcyjna % objetosciowych % objetosciowych % objetosciowych % objetosciowych 40% objetosciowych 50% objetosciowych 60% objetosciowych 70% objetosciowych 80% objetosciowych pozostalosc po destylacji czesci nierozpuszczalne w benzenie analiza elementarna wegiel wodór azot siarka tlen stosunek atomowy C/H Poza tym uzyto pak ze smoly weglowej o nizej prze 1,035 °/mC 215 °C 228 °C , 237 °C 244 °C 260 °C 289 °C 320 °C 331 °C 392 °C 11,4 % wagowych 0,0 % wagowych 91,1 % wagowych 8,4% wagowych -% wagowych 0>1% wagowych 0,4% wagowych 0,91 dstawionych danych doswiadczalnych. Ze wzgledu na bardzo wysoka temperature wrzenia paku niemozliwe bylo wykonanie analizy frakcyjnej. gestosc w temperaturze 20°C temperatura mieknienia czesci nierozpuszczalne w benzenie analiza elementarna wegiel wodór azot siarka tlen stosunek atomowy C/H 1,279 g/cm2 70 °C 18,2% wagowych 91,9% wagowych 4,3% wagowych 1,2% wagowych 1,0% wagowych 1,6% wagowych 1,78 Wytworzono ciekla mieszanine z 40% wagowych paku ze smoly weglowej i 60% wagowych oleju krakowanego para. Pak ze smoly weglowej o twardosci szkla dostarczony w kawalkach o srednicy 15-25 cm zmielono na czastki o wielkosci 1—2 mm. Olej krakowany para ogrzano do temperatury okolo 120°C, mieszajac go mieszadlem o szybkosci 100—120obr/min. i nastepnie wsypywano powoli sproszkowany pak ze smoly weglowej. Po 10—15 minutach mieszania w wymienionej temperaturze przelano próbke mieszaniny przez sito o wymiarze otworu 0,4 mm. Brak czastek paku na sicie wskazywal na odpowiedne jego rozpuszczenie i proces rozpuszczania uwazano za skonczony.103693 5 Najwazniejsze dane doswiadczalne otrzymanej mieszaniny pak/olej do otrzymywania sadzy sa: gestosc w temperaturze20°C 1,135 g/ml czesci nierozpuszczalne wbenzenie 7,1% wagowe Lekki olej krakowany para i przyrzadzona mieszanine poddano równolegle w malym eaktorze piecowym przemianie na sadze o jednakowych wlasciwosciach analitycznych. Przy próbie wytwarzania stosowano nastepu¬ jace dane procesu i otrzymano sadze o nastepujacych danych analitycznych podanych w tabeli nr 4.

Dane procesu Calkowita ilosc powietrza Nm3 /h Ilosc gazu ogrzewczego Nm3 /h Ilosc oleju kg/h Ilosc wyprodukowanej sadzy kg/h Wydajnosc oleju % Wlasciwosci wytworzonej sadzy Adsorpcja jodu wedlug DIN 53552 mg/h Liczba ftalanu dwu butylowego wedlug ASTM D 2414-70 ml/g Sila barwienia wedlug DIN 53204 Wartosc pH wedlug DIN 53200 Tablica - Lekki ole 4 i krakowany para _ 21,5 2,5 3,96 1,28 32,3 t 110 - 1,21 100 6,7 Mieszanina lekki olej krakowany para/pak ze smoly weglowej 6040 _ 21,5 2,5 4,55 1,82 40,0 - *- 107 - 1,23 r.» 100 6,6 Zgodnie z przewidywaniami z mieszaniny zawierajacej pak otrzymano znacznie wyzszy uzysk sadzy na godzine. W przypadku stosowania mieszaniny wydajnosc sadzy z oleju jest znacznie wyzsza przy czym jej najwazniejsze dane analityczne sa na poziomie porównywalnym. Duze róznice wystepowaly jednak, gdy sadze zastosowano do mieszanekkauczukowych. l Wykorzystano do tego nizej podana recepture i opisany w czasopismie KautschuK und Gummi 19/1966/ zeszyt B, strony 470-474 (23) 1970 zeszyt 1, strony 7-14 sposób postepowania dla ustalenia wartosci wlasciwego napelniania. • Mieszanka ze sztucznego kauczuku BunaHils 15 Sadza Tlenek cynku RS Kwas stearynowy Siarka Przyspieszacz Vulcazit CB(CBS) Lekki olej krakowany Para Mieszanina lekki olej krakowany para/pak ze smoly weglowej 60:40 Okres inkubacji tt sekundy stala szybkosc K^min —1 Stala zmiennego dzialania napelniacze kauczukowe aF 100 czesci wagowych 40 czesci wagowych 3 czesci wagowe 2 czesci wagowe 2 czesci wagowe 1 czesc wagowa 644 196 746 181 1,99 1,966 103 693 Tu zauwazono juz tendencje do dluzszego okresu inkubacji i wolniejszej wulkanizacji. Najwieksza róznica wystapila wlasciwie przy przeprowadzaniu prób na scieranie, które powinny decydowac o przydatnosci wytwarzanej sadzy do stosowania w mieszankach na opony.

Tabela 5 Wzgledna odpornosc na scieranie Sadzastandardowa 100 Sadza wytworzona z lekkiego oleju krakowanegopara 124 Sadza wytworzonaz mieszaniny olej krakowanypara/pak - ze smoly weglowej60:40 87 Próba ta wykazala bardzo duzy spadek w najwazniejszej próbie odpornosci na scieranie i w zwiazku z tym zupelna nieprzydatnosc sadzy wytworzonej z mieszaniny z pakiem do mieszanek kauczukowych odpornych na zuzycie. < Przy wytwarzaniu sadzy gazowej odparowuje pod dzialaniem temperatury olej antracenowy, którym wysyca sie gaz nosny i w reakcji z powietrzem w malym plomieniu wytwarza sie sadza gazowa. W wyparce dzialaniem temperatury na olej antracenowy powstaje czesc wysokoczasteczkowa, to znaczy skondensowana.

Razem z obecnymi juz w oleju nie odparowujacymi w temperaturze wyparki substancjami uzyskuje sie „odciek", który zawiera pewna czesc paku, na przyklad Ullmanns Enzyklopódie der technischen Chemie, tom 14, strona 798 dól. W przeciwienstwie do osadu opisanego w przykladzie I ta czesc paku jest juz rozcienczona nadmiarem oleju antrecenowego tak, ze mozliwe jest bezposrednie oddzielenie czesci jakosciowo szkodliwych. Uzyskuje sie surowiec do otrzymania sadzy o nastepujacych danych doswiadczalnych: Tabela 6 Odciek z sadzy Ciezkiolej Odciek z sadzy gazowej przewirowany antracenowy normalny wedlug przykladu II Gestosc w temperaturze °C,g/ml 1,135 1,171 1,176 Czescinierozpuszczalne - - - w benzenie, % wagowe 0,02 0,75 0,03 Analiza frakcyjna % objetosciowych°C 289 293 304 % objetosciowych°C 306 314 318 % objetosciowych°C 327 335 339 % objetosciowych°C 335 351 351 40% objetosciowych°C 345 362 362 50% objetosciowych°C 353 373 372 60% objetosciowych°C 362 383 382 70% objetosciowych°C 375 410 410 80% objetosciowych°C 383 W malej aparaturze piecowej wytworzono sadze z c'ezkiego oleju antracenowego z wyzej zdefiniowanego „odcieku" z sadzy gazowej i z takiego samego „odcieku" po odwirowaniu, ogrzewano przy tym odciek do temperatury 140°C i odwirowywano przy 40000 u/min. Warunki procesu i wlasciwosci analityczne wytworzonej sadzy przedstawiono ponizej w tabeli nr 7.Dane procesu Calkowita ilosc powietrza Ilosc paliwa gazowego Ilosc surowca do otrzymania sadzy Ilosc wyprodukowanej sadzy Wydajnosc oleju Dane analityczne Adsorpcja jodu wedlug DIN 53332 Liczba ftalenu dwubutylowego wedlug ASTM D 2414-70 ml/g Sila barwienia wedlug DIN 53204 Wartosc pH wedlug DIN 53200 103 693 Tabela Jednostki Nms/h Nms/h kg/h kg/h % nig/g ml/g 7 Ciezki olej antracenowy 21,5 3,6 4,68 1,99 42,5 125 * 1,27 97 6,8 Odciek • z sadzy gazowej normalny 21,5 3,6 4,81 2,19 45,4 121 1,23 98 6,7 Odciek - z sadzy » gazowej wirowany 21,5 3,6 4,84 2,22 4^,8 121 1,26 97 6,5 Badania techniczne mieszanek gumowych prowadzono w sposób opisany w przykladzie 1.

Tabela 8 Sadza wytworzona z ciezkiego oleju antracenowego Sadza wytworzona z odcieku z sadzy gazowej Sadza wytworzona z odcieku z sadzy gazowej wirowanej Okres inkubacji ti sekundy Stala szybkosci Eyinin—! Stala zmiennego dzialania napelniacza ap 600 206 620 200 2,17 2,18 590 207 2,14 I znowu jest wyrazna róznica w odpornosci na scieranie mieszanek kauczukowych zawierajacych sadze Tabela 9 Sadza standardowa Wzgledna odpornosc na scieranie Sadza z ciezkiego oleju ze smoly weglowej Sadze z odcieku z sadzy gazowej Sadza z odcieku z sadzy gazowej odwirowanego 145 129 140 Olej ciezki antracenowy uwazany jest obecnie jako najbardziej wartosciowy surowiec do wytwarzania sadzy. Przy uzyciu odcieku z sadzy gazowej traktowanego sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie uzysk sadzy na godzine i wydajnosc oleju wyzsza o 8—12% w porównaniu z ciezkim olejem antracenowym bez wyraznego pogorszenia odpornosci na scieranie.8 103 693

Claims (3)

1. Zastrzezenie patentowe

2. Sposób wytwarzania wysokowartosciowych surowców do otrzymywania sauzy piecowej z duza wydajnos¬ cia, nadajacej mieszankom kauczukowym wysoka odpornosc na scieranie, znamienny tym, ze termicznie krakowany, zawierajacy pak, olej do wytwarzania sadzy, ogrzany do temperatury 100-170°C odwirowuje sie przy liczbie obrotów 3000—60000 korzystnie 6000—45000 zwlaszcza 40000 obr/min albo w tej samej tempera¬ turze filtruje przez filtr o srednicy wielkosci porów

3. -20 mikronów, korzystnie 5—10 mikronów, zwlaszcza 6 mikronów. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl