Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sadzy. Wynalazek moze byc z powodzeniem wyko¬ rzystany do wytwarzania isadzy piecowych o róz¬ nej strukturze, stosowanych jako wypelniacze kom¬ pozycji polimerycznych. Struktura jest jedna z wazniejszych wlasciwosci sadzy, okreslajaca ja¬ kosc wypelnionych nim kompozycji polimerycznych.Termin struktura okresla stopien laczenia sie cza¬ stek sadzy w lancuszki. Podczas wytwarzania sa¬ dzy w reaktorze pojedyncze czastki sadzy sklejaja sie, wytwarzajac rozgalezione agregaty, skladajace sie z wielu czastek.W kazdym gatunku sadzy srednia ilosc czastek w agregatach jest inna. Im wieksza jest srednia ilosc czastek w agregacie, tym wyzsza jest struk¬ tura sadzy.Do Okreslenia struktury sadzy mozna stosowac rózne metody. W niniejszym opisie strukture sadzy okresla sie wedlug absorpcji oleju (ftalanu dwu- butylowego). Ze wzrostem struktury sadzy wzrasta wartosc absorpcji ftalanu dwubutylowego.Znany jest sposób wytwarzania sadzy przez piro- lityczny rozklad weglowodorowego surowca w ga¬ zowych produktach spalania paliwa o wysokiej tem¬ peraturze, w którym wspólosiowo do strumienia su¬ rowca wprowadza sie strumien gazu, zawierajacego tlen o stezeniu tlenu nie mniejszym niz 33% objeto¬ sciowych. Gaz zawierajacy tlen wprowadza sie w ilosci niezbednej do wprowadzenia nie mniej niz 0,057 Nm3 tlenu na 1 kg surowca (Opis patentowy 10 15 20 25 30 Stanów Zjednoczonych A.P. Nr 3355247 ki. 23-209.4, opis patentowy Republiki Indii Nr 9773l8). Ze wzro¬ stem zuzycia gazu zawierajacego tlen i stezenia tle¬ nu w gazie wzrasta struktura sadzy. Sposób umoz¬ liwia otrzymanie sadzy o róznej strukturze przy wytwarzaniu jej z surowca o okreslonym skladzie.Do zrealizowania tego znanego sposobu koniecz¬ ne jest stosowanie duzych ilosci tlenu, co ob liza efektywnosc procesu.Znany jest tez sposób wytwarzania sadzy obej¬ mujacy wytworzenie gazowych produktów palenia sie paliwa o wysokiej temperaturze, wprowadzenia do tych produktów palenia sie strumienia mieszani-, ny surowca weglowodorowego z gazem zawieraja¬ cym tlen (powietrzem), a wspólosiowo do tego stru¬ mienia wprowadzenia strumienia powietrza, wymie¬ szanie tych strumieni z produktami palenia sie pa¬ liwa z nastepnym rozlozeniem weglowodorowego surowca do sadzy (W.P.Zujew; W.W. Michailów — „Proizwodstwo sazi" wyd. Chimija, Moskwa, ZSRR 19©5 str. 118—129). Sposobem tym wytwarza sie sa¬ dze z duza wydajnoscia w stosunku do surowca.Znany sposób nie daje mozliwosci podwyzszenia struktury sadzy przy wykorzystaniu surowca o okreslonym skladzie i nie pozwala realizowac wy¬ twarzania sadz o zróznicowanej strukturze.Podstawa wynalazku bylo zadanie odnosnie spo¬ sobu wytwarzania sadzy z takimi parametrami do¬ prowadzania strumienia mieszaniny weglowodoro¬ wego surowca z gazem zawierajacym tlen i wspól- 116 681116 681 3 4 osiowo do niego strumienia powietrza, które pozwo¬ lilyby uzyskac sadze o podwyzszonej strukturze, przy zmniejszeniu zapotrzebowania na tlen, a tym samym zwiekszyc efektywnosc procesu wytwarza¬ nia sadzy.Sposób wytwarzania sadzy, w którym poczatkowo wytwarza sie produkty palenia sie paliwa przez je¬ go spalanie z utleniaczem, po czym do produktów palenia sie wprowadza sie strumien mieszaniny weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen, a wspólosiowo do ?niego strumien powietrza, miesza sie te strumienie z nastepnym pirolitycznym rozlozeniem weglowodorowego surowca do sadzy, wedlug wynalazku polega na tym, ze stosunek pred¬ kosci mieszaniny weglowodorowego surowca z ga¬ zem zawierajacym tlen do predkosci strumienia (po¬ wietrza utrzymuje sie ponizej 5,0, przy czym gaz zawierajacy tlen doprowadza sie w ilosci niezbed¬ nej do wprowadzenia 0,0'03—0,02 Nm3 tlenu na 1 kg surowca, a powietrze w ilosci 0,1—1,0 Nm3 na 1 kg surowca.Sposób wedlug wynalazku pozwala na podwyzsze¬ nie struktury sadzy, na uzyskanie sadz o róznym poziomie struktury i na zmniejszenie zapotrzebo¬ wania na tlen.Celowe jest doprowadzenie strumienia mieszani¬ ny weglowodorowego surowca z gazem zawieraja¬ cym tlen z predkoscia mniejsza niz 100 m/sek, a strumienia powietrza z predkoscia 20—150 m/sek.Przy takich .parametrach zapewnione jest naj¬ wieksze podwyzszenie struktury sadzy.Celowe jest stosowanie gazu zawierajacego tlen o zawartosci wiekszej niz 20% tlenu, co zapewnia polepszenie efektywnosci procesu.Nastepujace przyklady wykonania ilustruja wyna¬ lazek, powolujac sie na rysunek, na którym przed¬ stawiono przekrój podluzny jednego z wariantów re¬ aktora do realizacji sposobu wedlug wynalazku.Sposób moze byc realizowany tez w reaktorach innej konstrukcji. Ponizszy opis przedstawia jeden z wariantów konstrukcyjnych wykonania reaktora do realizacji sposobu wytwarzania sadzy wedlug wynalazku.Reaktor sklada sie z korpusu 1, wylozonego ma¬ terialem izolujacym cieplnie 2 i materialem ognio¬ odpornym 3. Wnetrze reaktora 1 sklada sie ze wspólosiowych czesci: kanalu 4, komory spalania 5 i komory reakcyjnej 6 polaczonych zwezeniem 7.Stycznie rozmieszczone sa ikanaly 8 majace ujscie do komory spalania 5. W koncowej czesci komory reakcyjnej 6 znajduja sie kanaly 9."W przedniej pokrywie 10 znajduje sie urzadzenie do doprowadzania mieszaniny weglowodorowego su¬ rowca z gazem zawierajacym tlen, umieszczone w osi kanalu 4 przy pomocy, tulei 11 z ikróccem 12 i kolnierzem 13.Urzadzenie do doprowadzania mieszaniny weglo¬ wodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen sklada sie z rury 14 i rury 15 z króccem 16. Rury 14 i 15 tworza pierscieniowy kanal 17. Koniec rury 15 zaslepiony jest pierscieniowa zaslepka. Na kon¬ cu rury. 14 mocowany jest mieszacz 18, wchodzacy czesciowo do otworu pierscieniowej zaslepki, za¬ mykajac ten otwór. Wylozenie 3 i rura 15 tworza pierscieniowy kanal 19.Sadze przy pomocy wyzej opisanego reaktora we¬ dlug wynalazku wytwarza sie nastepujaco.Do komory spalania 5 stycznymi kanalami 8 pod cisnieniem wprowadza sie paliwo i utleniacz, za¬ zwyczaj powietrze, ze zródel, nie pokazanych na rysunku. Utleniacz moze byc wstepnie ogrzany do temperatury 200'—400°C w dowolnym, przydatnym do tego urzadzenia, przy czym stosuje sie zazwyczaj utleniacz w ilosci wiekszej od ilosci niezbednej do spalenia paliwa.Jako paliwo stosowac mozna z powodzeniem gaz ziemny, gazy z przetwórstwa ropy naftowej lub pa¬ liwo ciekle. W komorze 5 paliwo spala sie z utle¬ niaczem tworzac wysokotemperaturowy gazowy pro¬ dukt spalania paliwa.Przewodem rurowym 14 do mies/zacza 18 pod cis¬ nieniem 5—7 kg/cm2 doprowadza sie weglowodorowy surowiec (ze zródla nie pokazanego na rysunku), podgrzany uprzednio do temperatury 200—320°C w dowolnym, przydatnym do tego urzadzenia. Rów¬ niez do mieszacza 18 ze zródla nie pokazanego na rysumku przy nadcisnieniu 5—7 kg/cm2 króccem 16 i przez pierscieniowy kanal 17 doprowadza sie gaz zawierajacy tlen z takim wyliczeniem aby na 1 kg surowca zapewnic doplyw 0,003-0,02 Nm3 tlenu. Wy¬ tworzona w mieszaczu 18 mieszanine surowca z ga.- zem zawierajacym tlen wprowadza sie do komory spalania 5 z predkoscia mniejsza niz 100 m/sek.Przez króciec 12 i pierscieniowy kanal 19, wspól¬ osiowo do strumienia mieszaniny weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen wprowadza sie z predkoscia 20'—150 m/sek ogrzany wstepnie do temperatury 250—350°C w dowolnym, przydatnym do tego urzadzeniu strumien powietrza ze zródla nie pokazanego na rysunku, w ilosci 0,1—1,0) Nm3 na 1 kg surowca.Sposobem wedlug wynalazku stosunek predkosci doprowadzania mieszaniny surowca z gazem za¬ wierajacym tlen i predkosci doplywu powietrza utrzymuje sie ponizej 5.Strumien mieszaniny weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen i wspólosiowy strumien powietrza w srodowisku produktów palenia sie pa¬ liwa z komory 5 przez zwezenie 7 przeplywaja do komory reakcyjnej 6, gdzie strumienie te ulegaja wymieszaniu z produktami palenia sie paliwa.W tkomorze reakcyjnej 6 weglowodorowy suro¬ wiec rozklada sie z.wytworzeniem sadzy. Na kon¬ cu komory reakcyjnej 6 schladza sie produkty reak¬ cji przez wprowadzenie kanalami 9 czynnika chlo¬ dzacego {wody).Schlodzone produkty reakcji odprowadza sie z reaktora.Wynalazek ilustruja konkretne przyklady wyko¬ nania. Przyklad I. Próby niniejszego przykladu pro¬ wadzono w opisanym wyzej reaktorze i sposobami tam omówionymi. Do komory spalania 5 w sposób ciagly wprowadzono gaz ziemny w ilosci 205 Nm3/ /godz. i powietrze, podgrzane do temperatury 300°C w ilosci 2,600 Nm3/godz.Wzdluz osi reaktora wprowadzano mieszanine weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen. Suroweic doprowadzano w ilosci 600 kg/godz.Wlasciwosci surowca zestawione sa w tabeli I. !0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60116 6*1 5 6 Tabela I Nazwa wskaznika 1. Gestosc g/cm' 2. Sklad w % C H S O+N 3. Koksowalnosc wedlug Konvadsona % Wartosc . l,Mfl 89,8 •7,8 1,5 0,9 0,5(2 Jako gaz zawierajacy tlen stosowano powietrze, podgrzane do 280°C. Wspólosiowo do strumienia mieszaniny weglowodorowego surowca i gazu za¬ wierajacego tlen wprowadzano powietrze, podgrza¬ ne do 2#0°C. Wytwarzano sadze o wlasciwej po¬ wierzchni okolo 96 m2/kg.Wyniki zestawione sa w tabeli II, w której za¬ mieszczone sa tez wyniki porównawcze ze znanego sposobu.Próba 1 jest przykladem realizacji sposobu we¬ dlug wynalazku przy granicznych parametrach.W próbie tej struktura sadzy, powiekszyla sie w po¬ równaniu ze struktura sadzy wytworzona znanym sposobem.W próbie 2 zmniejszono w porównaniu z próba 1 stosunek predkosci doplywu strumienia mieszaniny weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen do predkosci doplywu strumienia powietrza (w dalszej czesci jako krótszy bedzie stosowany ter¬ min „mieszanina"). W porównaniu z próba 1 struk¬ tura sadzy powiekszyla sie.W próbie 3 stosunek predkosci byl mniejszy niz w próbie l2 -^ struktura sadzy powiekszyla sie.W próbie 4, w porównaniu z próba 3, zmieniono tylko zuzycie tlenu, wprowadzanego z gazem, za¬ wierajacym tlen. W próbie 4 zuzycie tlenu bylo wieksze niz w próbie 3, a odpowiednio w próbie 4 struktura byla wyzsza niz w próbie 31.W próbie 5, w porównaniu z próba 4, stosunek predkosci mniejszy, a struktura "sadzy w próbie 5 wyzsza niz w próbie 4.W próbie 6, w porównaniu z próba 5, stosunek predkosci mniejszy, a struktura sadzy wyzsza.W próbie 4, w porównaniu z próba 1, zmieniono tylko stosunek predkosci przez zmiane predkosci doplywu mieszaniny. W próbie 4 predkosc doplywu mieszaniny i stosunek predkosci byly mniejsze niz w próbie 1, a struktura sadzy powiekszyla sie.W próbie 5, w porównaniu z próba 2, równiez zmieniono tylko stosunek. predkosci przez zmiane predkosci doplywu mieszaniny. W próbie 5 pred¬ kosc doplywu mieszaniny i stosunek predkosci byly nizsze niz w próbie 2, a struktura powiekszyla sie.To samo mozna zauwazyc przy porównaniu wyni¬ ków prób 6 i 3.Próby przykladu I ilustruja wplyw ha wlasciwo¬ sci sadzy stosunku predkosci i zuzycia tlenu, wpro¬ wadzonego z surowcami przy róznych predkosciach doplywu mieszaniny.Przyklad II. Warunki prób w tym przykla¬ dzie byly takie Jak, w przekladzie I. Wyniki prób zestawiono w tabeli III.Próba 7 jest powtórzeniem próby 6 z przykladu I.W próbie 8, w porównaniu z próba 7, zmniejszono stosunek predkosci i zwiekszono zuzycie powietrza przez zmiane predkosci doplywu powietrza. W pró¬ bie tej zwiekszyla sie struktura sadzy.W próbie 9, w porównaniu z próba 8, równiez zmniejszono stosunek predkosci i zwiekszono zu¬ zycie powietrza przez zwiekszenie predkosci doply¬ wu powietrza, Struktura sadzy w tej próbie- zwiek¬ szyla sie.W próbie 10, w porównaniu z próba 9 zachowano wszystkie parametry z wyjatkiem zuzycia powie¬ trza. W próbie tej zuzycie powietrza bylo mniejsze niz w próbie 9 i odpowiednio nizsza; struktura sa¬ dzy.W próbie 11, w porównaniu z próba 10, zmniej¬ szono stosunek predkosci, i zwiekszono zuzycie po¬ wietrza przez zwiekszenie predkosci doplywu po¬ wietrza. Struktura sadzy ulegla zwiekszeniu.W próbie 12, w porównaniu z próba 11, równiez zmniejszono stosunek predkosci i zwiekszono zuzy¬ cie powietrza przez zwiekszenie predkosci doply¬ wu powietrza. Struktura sadzy, w porównaniu z próba 11 nie ulegla zmianie.W próbach 7 i 10^ zmieniono tylko stosunek pred¬ kosci przez zmiane predkosci doplywu powietrza W próbie 7 stosunek predkosci byl wiekszy ni7 w próbie 10, a struktura sadzy byla nizsza.W próbach 8 i 11 zmieniono równiez tylko sto sunek predkosci. W próbie 8 stosunek byl wiekszy niz w próbie 11, a struktura sadzy byla nizsza.W próbach 9 i 12 równiez zmieniono tylko stosu nek predkosci. W próbie 9 stosunek, predkosci byl wiekszy niz w próbie 12j ale struktura w próbie 9 byla wyzsza, poniewaz predkosc doplywu, powietrza w próbie 12 zblizyla sie do wartosci granicznej dla sposobu wedlug wynalazku.Próby przykladu II ilustruja wplyw na wlasci¬ wosci sadzy stosunku predkosci i zuzycia powietrza we wspólosiowym strumieniu powietrza przy róz¬ nych predkosciach doplywu wspólosiowego strumie¬ nia powietrza.Przyklad III. Próby w tym przykladzie wy¬ konano w reaktorze i sposobem wyzej opisanym.Do komory spalania 5 w sposób ciagly wprowadza¬ no gaz ziemny w ilosci 210 NnWgodz, i powietrze, ogrzane do 280°C w ilosci 2750 NnWgodz.Wzdluz osi reaktora wprowadzono mieszanine weglowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen. Surowiec taki jak w przykladzie I doprowa¬ dzono w ilosci 750 kig/godz.Jako gaz, zawierajacy tlen stosowano powietrze, podgrzane do 280°C. Wspólosiowo do strumienia mieszaniny weglowodorowego surowca z gazem za¬ wierajacym tlen, wprowadzano powietrze ogrzane do 28&°C.Uzyskano sadze o powierzchni wlasciwe} okolo 75 m*/g. Wyniki zestawiono w tabeli IV, w której zamieszczono tez wyniki porównawcze ze znanego sposobu. . - Próby w przykladzie III sa powtórzeniem odpo¬ wiednich prób przykladu I przy stosowaniu w przyblizeniu takich samych jak w przykladzie I parametrów doplywu strumienia mieszaniny we¬ glowodorowego surowca z gazem zawierajacym 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60116 681 Tabela II Parametry procesu i wlasciwosci sadzy Sposób znany Próby wg wynalazku 1 II., Strumien mieszaniny weglowodo¬ rowego su¬ rowca z ga¬ zem zawie¬ rajacym tlen: 1. Predkosc doplywu m/sek (obliczo¬ na na wyjsciu z miesza- cza 18) 2. Ilosc tle¬ nu, wpro¬ wadzone¬ go z ga¬ zem za¬ wieraja¬ cym tlen Nm3 na 1 kg su¬ rowca Wspólosiowy strumien po¬ wietrza 1. Predkosc doplywu m/sek (Obliczo¬ na w prze¬ kroju wy¬ lotu kon¬ ca rury 15) Zuzycie Nm3 na 1 kg su¬ rowca 2.III. Stosunek predkosci do¬ plywu stru¬ mienia mie¬ szaniny we¬ glowodoro¬ wego .surow¬ ca z gazem zawieraja¬ cym tlen i predkosci strumienia powietrza 172 €,14 98,8 0,02 15 1,2 82,4 0,01- 24,3 0,1 11,45 4,06 24,3 0,1 64,8 64,5 53,2 44,5 0,003 24,3 0,1 0,0,2 0,01 0,003 24,3 0,1 24,3 0,1 24,3 0,1 3,38 2,66 2,65 2,28 1,82116 681 9 10 cd. tabeli II 1 1 IV. Wlasciwosci sadzy 1. Powierz¬ chnia wla¬ sciwa m2/g 2. Adsorp- cyjna po¬ wierzchnia wlasciwa m2/g 3. Absorpcja ftalanu- dwubuty- lowego (struktu¬ ra) | ml/100 g 2 i 98,6 1 116,4 10f2 | 8 96,3 115,8 106 4 96,8 116,0 110 5 97,1 117,3 1 114 ¦6 94,2 115,4 » 118 7 95,9 116,6 124 8 96,4 114,2 128 | Tabela III Parametry procesu i wlasciwosci sadzy I. Strumien weglowodorowe¬ go surowca z gazem za¬ wierajacym tlen 1. Predkosc doplywu m/sek (obliczono na wylocie mieszacza 18) 2. Ilosc tlenu wprowa¬ dzanego' z gazem za¬ wierajacym tlen Nm3 na 1 kg surowca II. Wspólosiowy strumien powietrza 1. Predkosc doplywu m/sek ' (Obliczono w i przekroju wylotu kon- 1 ca rury 15) 2. Zuzycie Nm3 na 1 kg surowca III. Stosunek predkosci do- doplywu strumienia mie¬ szaniny weglowodorowe¬ go surowca z gazem za¬ wierajacym tlen do pred¬ kosci doplywu strumienia powietrza IV. Wlasciwosci sadzy 1. Powierzchnia wlasci¬ wa m2/g 2. Adsorpcyjna powierz¬ chnia wlasciwa m2/g 3. Absorpcja ftalanu dwubutylowego (struk¬ tura) ml/10'0 g Pfóby 7 44,5 0,003 24,3 0,1 # 1,82 96,4 114,2 128 8 44,5 0,O0'3 50,6 0,4 0,88 97,8 116,2 138 9 44,5 0,003 88,2 1,0 0,50 98,31 119,1 146 10 44,5 '0,003 89,2 0,1 0,50 96,8 118,6 1,34 11 44,5 0,003 118,8 0,4 0,38 97,0 113,2 140 12 44,5 0,003 144,4 1,0 o,2e 98,8 114,3 140Parametry procesu i wlasciwosci sadzy i I. Strumien mieszaniny weglowodoro¬ wego surow¬ ca z gazem zawierajacym tlen: 1. Predkosc doplywu m/sek (Obliczo¬ na na wyjsciu z miesza- cza 18) 2. Ilosc tle¬ nu, wpro¬ wadzane¬ go z ga¬ zem., za¬ wieraja¬ cym tlen Nms na 1 kg su¬ rowca II. Wspólosiowy strumien po¬ wietrza 1. Predkosc doplywu m/sek (Obliczo¬ na w prze¬ kroju wy¬ lotu kon¬ ca rury . 15) 2. Zuzycie Nm3 na 1 kg su¬ rowca III. Stosunek i predkosci doplywu mieszaniny weglowodoro¬ wego surow¬ ca z gazem zawierajacym tlen i pred¬ kosci stru¬ mienia po¬ wietrza IV. Wlasciwosci sadzy 1. Powierz¬ chnia wla¬ sciwa mVg \ 11 Sposób znany 1 2 172 0,115 15 0,96 11,45 75,4 | 1 1 3 • 94,6 ? 0,02 - 28,6 0,12 3,35 \ 73,9 | 116 681 Tabela 2 4 81,8 0,01 28,6 0,12 2,86 . 74,2 1 IV 12 Próby 3 1 5 62,9 0,003 28,6 0,12 2,2:0 * 75,1 | 4 1 G 62,9 0,019 28,6 0,12 2,20 76,4 1 5 1 * 51,3 0,01 28,6 0,12 1,79 74,3 | 6 1 ** 43,8 0,003 28,6 0,12 1,53 77,1 |13 116 681 14 1 1 | 2. Adsorp- cyjna po¬ wierzch¬ nia wla¬ sciwa m2/g 3. Absorpcja ftalanu dwubuty- lowego (struktura) ml/100 g 2 81,2 100 3 80,9 103 4 84,2 110 5 81,1 - 116 6 81,4 120 7 ¦'*¦ 84,9 12i6 cd. tabeli IV .8 80,8 128 Parametry procesu i wlasciwosci sadzy I. Strumien mieszaniny weglowodorowego surow¬ ca z gazem zawierajacym tlen 1. Predkosc doplywu m/sek (Obliczona na wyjsciu z mieszacza 18) 2. Ilosc tlenu wprowadza¬ nego z gazem zawiera¬ jacym tlen Nm3 na 1 kg surowca II. Wspólosiowy strumien powietrza I. Predkosc doplywu m/sek (Obliczona w w przekroju wylotu konca rury 15) 2. Zuzycie Nm3 na 1 kg surowca III. Stosunek predkosci do¬ plywu strumieni mieszani¬ ny weglowodorowego su-. rowca z gazem zawiera¬ jacym tlen i predkosci strumienia powietrza IV. Wlasciwosci sadzy 1. Powierzchnia wlasci¬ wa m2/g 2. Adsorpcyjna powierz¬ chnia wlasciwa m2/g 3. Absorpcja ftalanu dwubutylowego (struk¬ tura) ml/100 g Tabela V Próby 7 43,8 0,003 28,6 0,12 1,53 72,8 80,4 128 8 43,8 0,003 50,6 0,4 0,80 76,3 82,3 136 9 43,8 0,003 88,2 1,0 0,47 75,1 82,1 144 10 43,8 0,003 89,9 0,1,2 0,47 73,6 80,2 132 11 43,8 0,003 118,8 0,4 0,38 75,3 83,2 138 12 43,8 0,003 144,4 1,0 0,31 77,5 85,1 138 tlen, doplywu wspólosiowego strumienia powietrza i stosunku predkosci, przy czym uzyskiwano sadze o powierzchni wlasciwej okolo 75 m2/g.Wyniki przykladu III potwierdzaja wyniki uzy¬ skane w przykladzie I.Przyklad IV. Warunki prowadzenia prób jak w przykladzie III. Wyniki zestawiono w tabeli V.Próby przykladu IV sa powtórzeniem odpowied- 60 65 nich prób przykladu II przy stosowaniu w przybli¬ zeniu takich samych jak w przykladzie II parame¬ trów i stosunku predkosci doplywu strumienia mie¬ szaniny weglowodorowego surowca z gazem zawie¬ rajacym tlen i doplywu wspólosiowego strumienia powietrza, przy czym uzyskiwano sadze o powierz¬ chni wlasciwej okolo 75 m2/g.Wyniki przykladu IV potwierdzaja wyniki uzy¬ skane w przykladzie II.116 681 15 16 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania sadzy, w którym wytwa¬ rza sie produkty palenia sie paliwa droga jego spa¬ lania z utleniaczem, po czym wprowadza sie do tych produktów strumien mieszaniny weglowodo¬ rowego surowca z gazem zawierajacym tlen, a wspólosiowo do niego wprowadza sie strumien powietrza, miesza sie strumienie te z produktami palenia sie paliwa z nastepnym pirolitycznym roz¬ kladem do sadzy weglowodorowego surowca, zna¬ mienny tym, ze stosunek predkosci mieszaniny we¬ glowodorowego surowca z gazem zawierajacym tlen do predkosci strumienia powietrza utrzymuje sie ponizej 5,0, przy czym gaz zawierajacy tlen dopro¬ wadza sie w ilosci niezbednej do wprowadzenia 0,003—'0,02 Nm3 tlenu na 1 kg surowca, a powietrze w ilosci 0,1—1,0 Nm3 na 1 kg surowca. 2,. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie predkosc gazu zawierajacego tlen poni¬ zej 100 m/sek, a predkosc strumienia powietrza w zakresie 20—150 m/sek. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie gaz o zawartosci tlenu wiekszej niz 20%. 5 10 ZGK 1022/1100/82 95 Cena 100 zl PLThe present invention relates to a method for producing carbon black. The invention can be successfully applied to the preparation of furnace cores of various structures which are used as fillers for polymer compositions. Structure is one of the most important properties of carbon black, determining the quality of the polymer compositions filled with it. The term structure determines the degree of fusion of the carbon black particles into lances. During the production of carbon black in the reactor, individual particles of the carbon black stick together to form branched aggregates consisting of many particles. Each type of carbon black, the average number of particles in the aggregates is different. The greater the average number of particles in the aggregate, the higher the structure of the soot. Various methods can be used to determine the structure of the soot. In this specification, the structure of the carbon black is defined according to the absorption of oil (di-butyl phthalate). As the structure of the carbon black increases, the absorption value of dibutyl phthalate increases. There is a known method of producing carbon black by pyrolytic decomposition of hydrocarbon feedstocks in the gaseous products of high-temperature fuel combustion, in which a gas stream containing oxygen is coaxially introduced into the feed stream. with an oxygen concentration of not less than 33% by volume. The oxygen-containing gas is introduced in an amount necessary to introduce not less than 0.057 Nm3 of oxygen per kg of feed (US Patent No. 3355247 ki. 23-209.4, Indian Patent No. 977318). As the consumption of the oxygen-containing gas and the concentration of oxygen in the gas increase, the structure of the soot increases. The method makes it possible to obtain carbon black with a different structure when producing it from a raw material of a certain composition. In order to carry out this known method, it is necessary to use large amounts of oxygen, which increases the efficiency of the process. There is also a known method of producing carbon black involving the production of gaseous products. the combustion of high-temperature fuel, the introduction of a mixture of hydrocarbon feedstock with an oxygen-containing gas (air) into these combustion products, and coaxially with this stream of air introduction, mixing these streams with combustion products fuel with subsequent decomposition of the hydrocarbon raw material to soot (WPZujew; WW Mikhailov - "Proizwodstwo sazi" ed. Chimija, Moscow, USSR 19 © 5 pp. 118-129). This method produces judges with high efficiency in relation to The known method does not make it possible to increase the soot structure using the raw material with a specific composition and does not allow for the production of carbon black of various structures. The invention was based on the task of a method of producing carbon black with such parameters of feeding a stream of a mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxygen-containing gas and co-axial thereto with an air stream that would make it possible to obtain carbon black with an increased structure, reducing the need for oxygen, and thus increasing the efficiency of the soot production process. A method of producing carbon black in which initially the combustion products of fuel are produced by burning it with an oxidant, and then introducing into the combustion products the stream of the mixture of the hydrocarbon feedstock with the oxygen-containing gas, and the air stream coaxial to it, these streams are mixed with the subsequent pyrolytic breakdown of the hydrocarbon feedstock to carbon black, according to the invention the ratio of the mixture velocity of the hydrocarbon feedstock with the gas containing oxygen to the speed of the stream (air is kept below lower than 5.0, with the amount of oxygen-containing gas supplied in the amount necessary to introduce 0.003-0.02 Nm3 of oxygen per 1 kg of raw material, and air in the amount of 0.1-1.0 Nm3 per 1 kg The method according to the invention makes it possible to increase the structure of the carbon black, to obtain carbon blacks with different levels of structure and to reduce the demand for oxygen. It is intended to introduce a mixture of hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas at a speed of less than 100 m / sec, and the air stream at a speed of 20-150 m / sec. With these parameters, the greatest increase in the structure of the soot is ensured. It is preferable to use an oxygen-containing gas with a content of more than 20% oxygen, which ensures an improvement in the efficiency of the process. the embodiments illustrate the invention, referring to the drawing which shows a longitudinal section of one of the reactor variants for carrying out the method according to the invention. The method can also be carried out in reactors of other designs. The following description presents one of the design variants of the reactor for the implementation of the soot production method according to the invention. The reactor consists of a body 1 lined with a heat insulating material 2 and a fire resistant material 3. The interior of the reactor 1 consists of coaxial parts: channel 4, the combustion chamber 5 and the reaction chamber 6 connected by a constriction 7. Tangentially arranged are channels 8 leading to the combustion chamber 5. In the end part of the reaction chamber 6 there are channels 9. "In the front cover 10 there is a device for feeding the mixture of hydrocarbon raw material with the oxygen-containing gas, placed in the axis of the channel 4 by means of a sleeve 11 with a connector 12 and a flange 13. The device for feeding a mixture of hydrogen-gas and oxygen-containing gas consists of a pipe 14 and a pipe 15 with a connector 16. The pipes 14 and 15 form ring-shaped channel 17. The end of the pipe 15 is plugged with a ring-shaped plug. At the end of the pipe 14 is mounted a mixer 18, toilet extending partially into the hole of the annular plug, closing this hole. The lining 3 and the pipe 15 form a ring-shaped channel 19. The soot is produced by the above-described reactor according to the invention as follows: The fuel and the oxidant, usually air, from sources not shown in the invention are introduced under pressure into the combustion chamber through 5 tangential channels 8. drawing. The oxidizer may be preheated to a temperature of 200'-400 ° C in any suitable device, but the amount of oxidizer is usually greater than that necessary for combustion of the fuel. Natural gas, petroleum gases, and other gases may be successfully used as fuel. petroleum or liquid fuel. In chamber 5, the fuel is burned with the oxidizer to form a high-temperature gaseous product of fuel combustion. A hydrocarbon feed (from a source not shown in the figure) is fed through the pipe 14 to the mixture 18 under a pressure of 5-7 kg / cm2, preheated to a temperature of 200-320 ° C in any suitable apparatus. Also, to the mixer 18 from a source not shown in the figure, at an overpressure of 5 - 7 kg / cm 2 through the pipe 16 and through the annular channel 17, oxygen-containing gas is supplied, calculated to provide 0.003-0.02 Nm 3 of oxygen per kg of raw material. The mixture of the raw material with the oxygen-containing gas produced in the mixer 18 is introduced into the combustion chamber 5 at a speed of less than 100 m / sec. Through the port 12 and the annular channel 19, coaxially into the stream of the mixture of the hydrocarbon feed and the oxygen-containing gas. is introduced at a speed of 20'-150 m / sec preheated to a temperature of 250-350 ° C in any suitable device, a stream of air from a source not shown in the figure, in the amount of 0.1-1.0) Nm3 per 1 kg In the method according to the invention, the ratio of the feed velocity of the mixture of the raw material with the oxygen-containing gas and the velocity of the air supply is kept below 5. The stream of the mixture of hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas and the coaxial air stream in the environment of the combustion products from the fuel chamber 5 by narrowing 7 flow to the reaction chamber 6, where these streams are mixed with the products of burning fuel. In the reaction chamber 6, the hydrocarbon raw material is decomposed by not with the formation of soot. At the end of the reaction chamber 6, the reaction products are cooled by introducing cooling agent (water) through the channels 9. The cooled reaction products are discharged from the reactor. The invention is illustrated by specific embodiments. EXAMPLE 1 Tests of this example were carried out in the reactor described above and methods discussed therein. Natural gas was continuously introduced into the combustion chamber 5 in an amount of 205 Nm3 / h. and air, heated to a temperature of 300 ° C in an amount of 2,600 Nm3 / h. Along the axis of the reactor, a mixture of hydrocarbon feed with oxygen-containing gas was introduced. The raw material was fed in the amount of 600 kg / h The properties of the raw material are summarized in Table I.! 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 116 6 * 1 5 6 Table I Name of the indicator 1. Density g / cm '2. Composition in% CHS O + N 3. Cokeability according to Konvadson% Value. 1.Mfl 89.8 • 7.8 1.5 0.9 0.5 (2 Air, heated to 280 ° C, was used as the oxygen-containing gas. Air was coaxially introduced into the stream of the mixture of hydrocarbon feedstock and oxygen-containing gas, To 2 ° C. Carbon blacks were produced with a specific surface area of about 96 m2 / kg. The results are summarized in Table II, which also includes the comparative results of the known method. Test 1 is an example of the implementation of the method. the length of the invention at its limit parameters. In this test, the structure of the soot increased in comparison to the structure of the soot produced by the known method. In Test 2, the ratio of the flow velocity of the mixture of hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas to the velocity of the air flow was reduced compared to Test 1. (hereinafter, the term "mixture" will be used as shorter). Compared to Test 1, the structure of the soot increased. In Test 3, the velocity ratio was lower than in Test I2, the structure of the soot increased. In Test 4, only the consumption of oxygen introduced with the oxygen-containing gas was changed compared to Test 3. In Test 4, the oxygen consumption was greater than in Test 3, and in Test 4, respectively, the structure was higher than in Test 31 In Test 5, compared to Test 4, the velocity ratio was lower, and the soot structure in Test 5 was higher than in Test 4. In test 6, compared to test 5, the velocity ratio is smaller and the soot structure is higher. In test 4, only the velocity ratio is changed compared to trial 1 by changing the feed velocity of the mixture. In trial 4, the mixture feed velocity and velocity ratio were changed. were smaller than in trial 1, and the soot structure increased. In trial 5, compared to trial 2, also only the velocity ratio was changed by changing the feed velocity of the mixture. In trial 5, the mixture flow velocity and velocity ratio were lower than in trial 2. The same can be seen when comparing the results of trials 6 and 3. Trials of example I illustrate the effect of the soot properties of the ratio of velocity and oxygen consumption, introduced with raw materials at different pre flow rates of the mixture. Example II. The test conditions in this example were as in test I. The test results are summarized in Table III. Test 7 is a repetition of Test 6 of Example I In Test 8, compared to Test 7, the speed ratio was reduced and the air consumption increased by varying the speed. air supply. In this test, the structure of the soot increased. In Test 9, compared to Test 8, the speed ratio was also reduced and the air consumption was increased by increasing the speed of the air supply. The structure of the soot in this test increased. in test 10, compared to test 9, all parameters except air consumption were met. In this test the air consumption was lower than in test 9 and correspondingly lower; in Test 11, compared to Test 10, the speed ratio was reduced and the air consumption was increased by increasing the speed of the air flow. The structure of the soot was increased. In Test 12, compared to Test 11, the speed ratio was also reduced and the air consumption was increased by increasing the speed of the air supply. The structure of the soot did not change in comparison with Test 11. In tests 7 and 10, only the speed ratio was changed by changing the velocity of the air.In Test 7, the velocity ratio was greater than in Test 10, and the structure of the soot was lower. and 11, only the speed ratio was changed. In trial 8, the ratio was greater than in trial 11, and the soot structure was lower. In trials 9 and 12 also only the speed ratio was changed. In Test 9, the velocity ratio was higher than in Test 12j, but the structure in Test 9 was higher because the air inlet velocity in Test 12 approached the limit value for the method according to the invention. Trials of Example 2 illustrate the effects on the properties of the soot speed ratio and air consumption in a coaxial air stream at different velocities of the coaxial air stream flow. Example III. Tests in this example were carried out in a reactor and in the manner described above. Natural gas in the amount of 210 NnW per cent was continuously introduced into the combustion chamber 5, and air, heated to 280 ° C in the amount of 2750 NnW per hour. Along the axis of the reactor, a mixture of hydrocarbon gas was introduced. raw material with an oxygen-containing gas. The feedstock as in Example 1 was supplied at 750 kg / h. The oxygen-containing gas was air heated to 280 ° C. Air heated to 28 ° C was coaxially into the stream of the mixture of the hydrocarbon feedstock with the oxygen-containing gas. The resulting carbon blacks had a surface area of about 75 m2 / g. The results are summarized in Table IV, which also includes comparative results from the known method. . - The tests in Example III are a repetition of the corresponding tests of Example I using approximately the same feed parameters as in Example I of the mixture stream of hydrocarbon feed with gas containing 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 116 681 Table II Process parameters and properties of carbon black Method known from the tests according to the invention, II., The stream of the mixture of hydrocarbon feed with oxygen-containing gas: 1. Feed rate m / sec (calculated at the outlet of the mixture 18) 2. Amount of oxygen introduced with oxygen-containing gas Nm3 per kg of raw material Coaxial air flow 1. Inlet velocity m / sec (calculated in the flow section end of pipe 15) Consumption of Nm 3 per kg of raw material 2.III. The ratio of the flow velocity of the mixture of hydrocarbon raw material to the gas containing oxygen and the velocity of the air stream 172.14 98.8 0.02 15 1.2 82.4 0.01 - 24.3 0.1 11.45 4.06 24.3 0.1 64.8 64.5 53.2 44.5 0.003 24.3 0.1 0.0.2 0.01 0.003 24.3 0.1 24.3 0.1 24.3 0.1 3.38 2.66 2.65 2.28 1.82 116 681 9 10 cd. table II 1 1 IV. Carbon Black Properties 1. Specific surface m2 / g 2. Adsorption specific surface m2 / g 3. Absorption of dibutyl phthalate (structure) | ml / 100 g 2 and 98.6 1 116.4 10f2 | 8 96.3 115.8 106 4 96.8 116.0 110 5 97.1 117.3 1 114 ¦6 94.2 115.4 »118 7 95.9 116.6 124 8 96.4 114.2 128 | Table III Process parameters and properties of carbon black I. Stream of hydrocarbon feed with oxygen-containing gas 1. Feed rate m / sec (calculated at the outlet of mixer 18) 2. Amount of oxygen introduced with oxygen-containing gas Nm3 per 1 kg of raw material II. Coaxial air flow 1. Flow rate m / sec '(Calculated in the cross section of the outlet end of pipe 15) 2. Consumption of Nm3 per 1 kg of raw material III. The ratio of the flow velocity of the mixture of hydrocarbon feed and oxygen-containing gas to the velocity of the flow of air IV. Carbon Black Properties 1. Specific surface m2 / g 2. Specific adsorptive surface m2 / g 3. Dibutyl phthalate absorption (structure) ml / 10.0 g Pfóby 7 44.5 0.003 24.3 0.1 1.82 96.4 114.2 128 8 44.5 0 .0'3 50.6 0.4 0.88 97.8 116.2 138 9 44.5 0.003 88.2 1.0 0.50 98 , 31 119.1 146 10 44.5 '0.003 89.2 0.1 0.50 96.8 118.6 1.34 11 44.5 0.003 118.8 0.4 0.38 97.0 113.2 140 12 44.5 0.003 144.4 1.0 o, 2e 98.8 114.3 140 Process parameters and properties of carbon black and I. Stream of a mixture of hydrocarbon feed with oxygen-containing gas: 1. Feed rate m / sec ( Calculated at the outlet of the mixer 18) 2. The amount of oxygen introduced with the oxygen-containing gas Nms per 1 kg of raw material II. Coaxial air flow 1. Inlet velocity m / sec (Calculated in the cross section of the pipe end. 15) 2. Consumption of Nm3 per kg of raw material III. The ratio and velocity of the mixture of hydrocarbon feedstock with an oxygen-containing gas and air flow rate IV. Carbon black properties 1. Specific surface mVg. 11 Known method 1 2 172 0.115 15 0.96 11.45 75.4 | 1 1 3 • 94.6? 0.02 - 28.6 0.12 3.35 \ 73.9 | 116 681 Table 2 4 81.8 0.01 28.6 0.12 2.86. 74.2 1 IV 12 Attempts 3 1 5 62.9 0.003 28.6 0.12 2.2: 0 * 75.1 | 4 1 G 62.9 0.019 28.6 0.12 2.20 76.4 1 5 1 * 51.3 0.01 28.6 0.12 1.79 74.3 | 6 1 ** 43.8 0.003 28.6 0.12 1.53 77.1 | 13 116 681 14 1 1 | 2. Specific adsorption surface m2 / g 3. Dibutyl phthalate absorption (structure) ml / 100 g 2 81.2 100 3 80.9 103 4 84.2 110 5 81.1 - 116 6 81.4 120 7 ¦ '* ¦ 84.9 12 and 6 cont. Table IV .8 80.8 128 Process parameters and properties of carbon black I. Stream of mixture of hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas 1. Flow rate m / sec (Calculated at the outlet from mixer 18) 2. The amount of oxygen introduced with the gas contains With oxygen Nm3 per 1 kg of raw material II. Coaxial air flow I. Flow rate m / sec (Calculated in the cross section of the outlet end of the pipe 15) 2. Consumption of Nm3 per 1 kg of raw material III. The ratio of the flow velocity of the streams of the hydrocarbon dry mixture. with oxygen-containing gas and air flow rate IV. Properties of carbon black 1. Specific surface m2 / g 2. Adsorbent surface m2 / g 3. Dibutyl phthalate absorption (structure) ml / 100 g Table V Tests 7 43.8 0.003 28.6 0.12 1 , 53 72.8 80.4 128 8 43.8 0.003 50.6 0.4 0.80 76.3 82.3 136 9 43.8 0.003 88.2 1.0 0.47 75.1 82.1 144 10 43.8 0.003 89.9 0.1.2 0.47 73.6 80.2 132 11 43.8 0.003 118.8 0.4 0.38 75.3 83.2 138 12 43.8 0.003 144.4 1.0 0.31 77.5 85.1 138 oxygen, inflow of coaxial air stream and velocity ratio, with the obtained soot with a specific surface area of about 75 m2 / g. The results of example III confirm the results obtained in example I Example IV Test conditions as in example III. The results are summarized in Table V. The tests of Example IV are a repetition of the corresponding tests of Example II using approximately the same parameters and the ratio of the flow velocity of the mixture of hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas as in Example II. and the inflow of a coaxial air stream, whereby a carbon black with a specific surface of about 75 m2 / g was obtained. The results of example IV confirm the results obtained in example II. 116 681 15 16 Claims 1. A method for producing carbon black, in which it produces the combustion products of the fuel are burned by its combustion with the oxidant, and then a stream of a mixture of hydrocarbon feedstock with an oxygen-containing gas is introduced into these products, and a stream of air is coaxially introduced therein, these streams are mixed with the next pyrolytic decomposition to carbon black of the hydrocarbon feedstock, characterized by the fact that the ratio of the mixture velocity of the hydrocarbon feedstock with the oxygen-containing gas, the air stream velocity is kept below 5.0, the oxygen-containing gas being supplied in the amount necessary to introduce 0.003-0.02 Nm3 of oxygen per kg of raw material, and air in the amount of 0.1-0. 1.0 Nm3 per 1 kg of raw material. 2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the oxygen-containing gas velocity is less than 100 m / sec and the air flow velocity is in the range 20-150 m / sec. 3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the gas has an oxygen content greater than 20%. 5 10 ZGK 1022/1100/82 95 Price PLN 100 PL