PL118957B1 - Method of hard carbon black manufacture - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia sadzy aktywnej metoda piecowa.Znany sposób wytwarzania sadzy polega na nie¬ calkowitym spopielaniu lub termicznym rozkladzie surowców zawierajacych weglowodory. W metodzie piecowej surowiec weglowodorowy oraz powietrze wprowadza sie ze stala szybkoscia przeplywu do reaktora. Wytworzona sadze zawieszona w gazach ze spalania oddziela sie i granuluje.W zaleznosci od stosowanego surowca jak tez technologii procesu, otrzymuje sie produkt o róz¬ nej strukturze, jak tez o zróznicowanej aktywnosci.Jako surowiec do wytwarzania sadzy stosuje sie produkty ciekle uzyskiwane w procesach karbo- i petrochemicznych, a wiec mieszaniny olejów nafto- i weglopochodnych. Do tego typu surowca nalezy np. „olej zielony", który jest produktem pi¬ rolizy otrzymywany w procesie krakingu kerozyny i stanowi frakcje o temperaturze wrzenia w zakre¬ sie 170—360°C. W „oleju zielonym" wystepuja glównie weglowodory aromatyczne dwupierscienio- we i nieznaczne ilosci jedno- i trójpierscienio- wych.Celem wynalazku bylo opracowanie metody po¬ zwalajacej na wykorzystanie oleju popirolityczne- go do produkcji sadzy aktywnej, nadajacej sie przede wszystkim do stosowania w przemysle gu¬ mowym.W procesie pirolizy weglowodorów niskowrza- cych otrzymuje sie etylen jako produkt glówny 10 15 oraz kondensat popirolityczny. W sklad kondensa¬ tu wchodza weglowodory ciekle, które w wiek¬ szosci stanowia zwiazki aromatyczne. Kondensat popirolityczny (powstajacy w ilosci 10—*15*f* w stosunku do surowca poddanego pirolizie) przera¬ bia sie przez oddestylowanie z niego frakcji wrza¬ cej do temperatury okolo 200°C. Pozostalosc pode¬ stylacyjna zwana olejem popirolitycznym wykorzy¬ stuje sie dotychczas jako komponent oleju opalo¬ wego. Olej popirolityczny jest lepka ciecza o za¬ barwieniu ciemnobrazowym i o zapachu naftalenu.Rozpuszcza sie dobrze w rozpuszczalnikach aroma¬ tycznych. Jego charakterystyka przedstawiona zo¬ stala w tabeli 1.W wyniku przeprowadzonych doswiadczen stwierdzono, ze olej popirolityczny nie nadaje sie jako surowiec do wytwarzania sadzy aktywnej metoda piecowa. Podczas ogrzewania skladniki ole¬ ju ulegaja bowiem polimeryzacji i tworzy sie zy- wiczo-twórcza masa, z której podczas spalania tworza sie czastki koksu zwanego gritem.Stwierdzono, ze przez poddanie oleju popiroli- tycznego odpowiedniemu rozfrakcjonowaniu i przez wyodrebnienie z niego okreslonej frakcji, mozna uzyskac produkt, który w kompozycji z dotych¬ czas stosowanymi surowcami weglowodorowymi u- mozliwia otrzymanie aktywnej sadzy o strukturze lancuchowej, a wiec szczególnie przydatnej w prze¬ mysle gumowym.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do 118 057118 3 Tabela 1 Oznaczenia Poczatek wrzenia, °C Destyluje w 50%-ach w tempera¬ turze °C, 1 mm Hg Poczatek rozkladu w temperaturze °C, 760 mm Hg Gestosc w 20°C, kg/m3 l Pozostalosc po koksowaniu, % Lepkosc w 99°C, cSt Srednia masa czasteczkowa Temperatura zaplonu, °C Zawartosc asfaltenów, % Zawartosc popoflu, % Zawartosc wegla, % Zawartosc wodoru, % Zawartosc siarki, % Szarza 1 197,0 375,0 320,0 1,014 7,72 22,0 239,1 118,5 20,95 0,010 90,03 9,27 0,34 Szarza 2 202,0 380,0 320,0 1,086 12,0 25,0 239,8 119,0 36,84 0,015 90,07 8,70 0,31 znanego surowca weglowego pochodzenia karbo- i/lub petrochemicznego wprowadza sie frakcje ciez¬ kich weglowodorów aromatycznych wrzaca w za¬ kresie 250-400°C oddestylowana z oleju popiroli- tycznego otrzymanego w procesie etylenowej piro¬ lizy weglowodorów, po czym calosc przerabia sie w znany sposób metoda piecowa na sadze. Do kon¬ wencjonalnego surowca weglowego, wprowadza sie przy tym co najmniej 30% wagowych wyzej wska¬ zanej frakcji ciezkich weglowodorów aromatycz¬ nych.Pozadana frakcje otrzymuje sie w ten sposób, ze z oleju popirolitycznego najpierw oddestylowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem (wynoszacym ma¬ ksymalnie 200—250 mm Hg frakcje naftalenowa o zakresie temperatury wrzenia 200—250°C), po czym jako frakcje stanowiaca surowiec do wytwa¬ rzania sadzy aktywnej, odbiera sie ciezkie weglo¬ wodory aromatyczne wrzace w zakresie 250—400°C.Jako pozostalosc podestylacyjna otrzymuje sie przy tym pak popirolityczny.Dane fizykochemiczne frakcji ciezkich weglowo¬ dorów aromatycznych otrzymanych z dwóch róz¬ nych szarz oleju popirolitycznego podane sa w ta¬ beli 2.Korzystne wlasciwosci sadzotwórcze frakcji we¬ glowodorów stosowanych w sposobie wedlug wy- Tabela 2 1 Oznaczenia 1 1 Temperatura odbioru 50% de¬ stylatu °C Sredni ciezar czasteczkowy Gestosc w 20°C, kg/m3 Gestosc w 15°C, kg/m3 Wspólczynnik zalamania swiatla, nao Stosunek H/C Szarza 1 2 274,0 157,5 1,0230 1,0300 1,613 | 0,94 Szarza 2 1 3 1 308,0 197,0 1,0030 1,0120 ' 1,559 | 1,24 957 4 c.d. tabeli 2 1 Lepkosc w 90°C, °E Temperatura zaplonu, °C Indeks korelaqi Pozostalosc po koksowaniu, % Zawartosc wody, % Zawartosc siarki, % Zawartosc popiolu, % Zawartosc czesci nierozpusz¬ czalnych w benzenie 2 1,00 118 120,03 0,880 slady 0,37 0,01 0,11 3 1,135 153 105,34 1,016 slady 0,33 0,01 0,32 nalazku wynikaja z obecnosci w niej zwiazków wysokoaromatycznych. Frakcja ta bowiem nie za¬ wiera wcale skladników lzejszych takich jak ben¬ zen, toluen i ksylen (nie wykazujacych wymaga- 20 nych zdolnosci sadoztwórczych) jak tez pozbawiona jest naftalenu, który po wydzieleniu jest wyko¬ rzystywany do innych celów.Istotnymi skladnikami tej frakcji sa zwiazki aromatyczne o 2—4 pierscieniach skondensowanych 25 jak np. metylonaftaleny, fenylofenantreny, acena- ftaleny, benzypireny, fluoreny, antraceny, cyklo- alkiloantraceny, pireny, chryzeny.W sposobie wedlug wynalazku sadzy aktywnej prowadzi sie metoda konwencjonalna w reaktorze 30 w temperaturze 1300—1450°C korzystnie okolo 1400°C i przy stosunku powietrza do oleju 3.8 : 1 do 3,9 : 1.Jako pozostale komponenty surowca do wytwa¬ rzania sadzy mozna stosowac na przyklad olej 35 smolowy, olej z krakingu katalitycznego lub jego ekstrakt na przyklad acetonowy.Sadza wytworzona sposobem wedlug wynalazku posiada specyficzna strukture lancuchowa, jest wysoce aktywna i nadaje sie do szerokiego stoso¬ wania. Jej aktywnosc i struktura predysponuja ja do stosowania w mieszaninach gumowych.Przyklad I. Mieszanine z 50°/* wagowych 45 oleju smolowego (wedlug PN-70/C-97016) i 50°/o wa¬ gowych frakcji ciezkich weglowodorów aromatycz¬ nych o zakresie temperatury wrzenia 250—400°C, uzyskanej z oleju popirolitycznego, wprowadzono do reaktora cyklonowego typu „krejcu" z szyb- M koscia przeplywu 0,4—0,5 m3/sek. W reaktorze u- trzymywano temperature okolo 1300°C. Wraz z olejem do reaktora wprowadzano powietrze, utrzy¬ mujac stosunek powietrza do oleju w granicach 3,85 : 1 do 3,90 : 1. Otrzymano sadze aktywna o na- 55 stepujacych danych fizykochemicznych: Powierzchnia wlasciwa m2/g — 69,8 pH — 6,7 60 Liczba olejowa, ml/g — 1.02 Zawartosc popiolu, °/o — 0.05 Zawartosc wilgoci, °/o — 0,12 Zawartosc ekstraktu acetonowego, °/o — 0,18 •* Pozostalosc na sicie o oczkach 0,06 mm, % — 0,037118 957 5 6 Przyklad II. Sporzadzono mieszanine o skla¬ dzie: 30% wagowych frakcji ciezkich weglowodo¬ rów aromatycznych z oleju popirolitycznego, 30% wagowych oleju ponaftowego (stanowiacego rów¬ nowagowa mieszanine oleju z krakingu katalitycz¬ nego) wedlug WT-57/1971 z MZRiP w Plocku i ekstraktu acetonowego wedlug WT-1973 z Rafinerii Nafty „Jaslo", 40% wagowych oleju smolowego wedlug PN-70/C-97016. Mieszanine o powyzszym skladzie wprowadzono do reaktora w którym u- trzymywano temperature 1380—1400°C. Stosunek powietrza do oleju utrzymywano w zakresie 3,8 : 1 do 3,85 : 1. Otrzymano sadze aktywna o nastepuja¬ cych danych fizykochemicznych: Powierzchnia wlasciwa m2/g — 74,03 pH — 8,1 Liczba olejowa, ml/g — 1,04 Zawartosc popiolu,% — 0,20 Zawartosc wilgoci, % — 0,22 Zawartosc ekstraktu acetonowego, % — 0,10 Pozostalosc na sicie 0,063 mm, % — 0,043 Ciezar nasypowy,g/l — 375 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania sadzy aktywnej na dro¬ dze niezupelnego spalania surowca zawierajacego wegiel, pochodzacego z produktów pirolizy weglo¬ wodorów, znamienny tym, ze do znanego surowca weglowego pochodzenia karbo- i/lub petrochemicz¬ nego wprowadza sie frakcje ciezkich weglowodo¬ rów aromatycznych wrzaca w zakresie 250—400°C, oddestylowana z oleju popirolitycznego otrzymane¬ go w procesie etylenowej pirolizy weglowodorów, po czym calosc przerabia sie w znany sposób me¬ toda piecowa na sadze. * 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do surowca weglowodorowego wprowadza sie co najmniej 30% wagowych frakcji ciezkich weglo¬ wodorów aromatycznych, powstalych w wyniku pirolizy etylenowej weglowodorów. 10 18 PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania sadzy aktywnej na dro¬ dze niezupelnego spalania surowca zawierajacego wegiel, pochodzacego z produktów pirolizy weglo¬ wodorów, znamienny tym, ze do znanego surowca weglowego pochodzenia karbo- i/lub petrochemicz¬ nego wprowadza sie frakcje ciezkich weglowodo¬ rów aromatycznych wrzaca w zakresie 250—400°C, oddestylowana z oleju popirolitycznego otrzymane¬ go w procesie etylenowej pirolizy weglowodorów, po czym calosc przerabia sie w znany sposób me¬ toda piecowa na sadze. *
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do surowca weglowodorowego wprowadza sie co najmniej 30% wagowych frakcji ciezkich weglo¬ wodorów aromatycznych, powstalych w wyniku pirolizy etylenowej weglowodorów. 10 18 PL