RU2317308C2 - Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air - Google Patents

Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air Download PDF

Info

Publication number
RU2317308C2
RU2317308C2 RU2006107612/15A RU2006107612A RU2317308C2 RU 2317308 C2 RU2317308 C2 RU 2317308C2 RU 2006107612/15 A RU2006107612/15 A RU 2006107612/15A RU 2006107612 A RU2006107612 A RU 2006107612A RU 2317308 C2 RU2317308 C2 RU 2317308C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon black
heat exchanger
air
temperature
tube
Prior art date
Application number
RU2006107612/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006107612A (en
Inventor
Михаил Антонович Иваницкий
Сергей Александрович Анисимов
Валерий Антонович Иваницкий
Александр Трофимович Ткаченко
Алексей Дмитриевич Кузнецов
Нелли Николаевна Анисимова
Владимир Иванович Булибин
Юрий Николаевич Городков
Ринат Файзрахманович Шаяхметов
Владимир Иванович Клюев
Владимир Михайлович Капустин
Тенгиз Григорьевич Гюльмисарян
Original Assignee
ООО "Техуглерод и огнеупоры"
ОАО "Нижнекамсктехуглерод"
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 ООО "Техуглерод и огнеупоры", ОАО "Нижнекамсктехуглерод" filed Critical ООО "Техуглерод и огнеупоры"
Priority to RU2006107612/15A priority Critical patent/RU2317308C2/en
Publication of RU2006107612A publication Critical patent/RU2006107612A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2317308C2 publication Critical patent/RU2317308C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: carbon materials.
SUBSTANCE: invention provides process of producing technical carbon from liquid hydrocarbon stock. Process comprises preliminary heating of liquid hydrocarbon stock and process air to 150-200°C, heating in shell-and-tube heat exchanger to temperature higher than fuel inflammation temperature. Combustion of fuel with process air is conducted at temperature exceeding hydrocarbon stock decomposition temperature by 200-300°C to produce smoke gas with specified content of residual active oxygen calculated in dependence on mark of obtained technical carbon. First section of recuperative heating system represents shell-and-tube heat exchanger with spirally finned tubes having winding pitch 5 to 15 mm, finning being made in discontinuous manner and, in intersection partitions, tubes are sealed with cylindrical plugs. Second section represents annular tube heat exchanger in cylindrical shell with two annular grooves. In the first annular groove, spiral turbulizing tapes are placed and second annular groove has special ribbing to provide tangential movement of air in countercurrent to movement of hot heat carrier.
EFFECT: optimized expenses on power resources ensuring adequacy of process parameters and required quality of technical carbon.
3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства технического углерода из жидкого углеводородного сырья путем термоокислительного разложения (пиролиза) и к системе рекуперативного нагрева технологического воздуха, являющегося окислителем, обеспечивающим термоокислительный процесс.The invention relates to the field of production of carbon black from liquid hydrocarbon materials by thermo-oxidative decomposition (pyrolysis) and to a system for the regenerative heating of process air, which is an oxidizing agent that provides a thermo-oxidative process.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известно, что для получения технического углерода требуемых параметров является важным, чтобы дымовые газы от сгорания топлива, поступающие в зону пиролиза углеводородного сырья, имели необходимую температуру и требуемый состав по «остаточному активному» кислороду, обеспечивающему полное разложение углеводородного сырья (В.Ю. Орлов, А.М. Комаров, Л.А. Ляпина «Производство и использование технического углерода для резин», г. Ярославль, издательство А. Рутмана, 2002 г., стр.165-167). В результате цепных реакций распада молекул углеводорода происходит образование радикало-зародышей сажевых частиц (аэрозоля технического углерода), которые в результате конденсационного роста достигают нормированных размеров первичных частиц и агрегатов в соответствии с параметрами по спецификации ASTM D1765 или ГОСТ 7885-86. С этой целью современный реактор представляет собой аппарат, функционально состоящий из нескольких рабочих зон, в которых протекают и частично накладываются друг на друга стадии процесса:It is known that, in order to obtain the required parameters of carbon black, it is important that the flue gases from fuel combustion entering the hydrocarbon pyrolysis zone have the required temperature and the required composition of the “residual active” oxygen, which ensures complete decomposition of the hydrocarbon raw material (V.Yu. Orlov , A. Komarov, L. A. Lyapina “Production and use of carbon black for rubbers”, Yaroslavl, A. Rutman publishing house, 2002, pp. 165-167). As a result of chain reactions of the decomposition of hydrocarbon molecules, the formation of radical nuclei of soot particles (carbon black aerosol) occurs, which, as a result of condensation growth, reach the normalized sizes of primary particles and aggregates in accordance with parameters according to ASTM D1765 or GOST 7885-86. For this purpose, a modern reactor is an apparatus functionally consisting of several working zones in which the process steps occur and partially overlap:

1) зона горения, служащая для эффективного горения топлива, предварительно смешанного с технологическим воздухом;1) the combustion zone, which is used for efficient combustion of fuel pre-mixed with process air;

2) зона смешения, где происходит распыление жидкого сырья, его интенсивное смешивание с газами горения топлива, выходящими из камеры горения, и испарение сырья;2) the mixing zone, where the spraying of liquid raw materials occurs, its intensive mixing with the combustion gases of the fuel leaving the combustion chamber, and the evaporation of the raw materials;

3) зона реакции, обеспечивающая термоокислительное разложение паров углеводородного сырья в высокотемпературном газовом потоке с образованием частиц технического углерода;3) a reaction zone that provides thermo-oxidative vapor decomposition of hydrocarbons in a high-temperature gas stream with the formation of carbon black particles;

4) зона охлаждения аэрозоля технического углерода, выходящего из реактора, до температуры, необходимой для работы рекуперативных теплообменников.4) the cooling zone of the carbon black aerosol leaving the reactor to the temperature necessary for the operation of recuperative heat exchangers.

Известно, что для обеспечения эффективного технологического процесса (в диапазоне температур 1300-1600°С), исключающего искажение параметров получаемого технического углерода, необходимо осуществить:It is known that to ensure an effective technological process (in the temperature range 1300-1600 ° C), which excludes the distortion of the parameters of the obtained carbon black, it is necessary to carry out:

- процессы предварительного нагрева всех материальных потоков, поступающих в реактор, до температур, обеспечивающих полное горение топлива;- processes of preheating of all material flows entering the reactor to temperatures ensuring complete combustion of the fuel;

- быстрое испарение углеводородного сырья и его пиролиз,- rapid evaporation of hydrocarbons and its pyrolysis,

- эффективное охлаждение аэрозоля технического углерода (В.Ф. Суровикин «Исследование кинетики и механизма образования дисперсного углерода при разложении жидких углеводородов», Научные труды ВНИИСП, выпуск 1. Западно-Сибирское книжное издательство, 1972, стр.9-30).- effective cooling of carbon black aerosol (VF Surovikin “Study of the kinetics and mechanism of the formation of dispersed carbon during the decomposition of liquid hydrocarbons”, Scientific works of VNIISP, issue 1. West Siberian Book Publishing House, 1972, pp. 9-30).

Известны различные методы интенсификации технологического процесса. Так в патенте RU 2179564 (опубл. 2002.02.20) с целью ускорения процессов испарения и прохождения реакций сажеобразования реакционная камера смешения дымовых газов с углеводородным сырьем разделена на множество цилиндрических каналов. В патенте RU 1329158 (опубл. 1997.09.20) углеводородное сырье подается в реактор после 2-стадийной кавитационной обработки, обеспечивающей создание гомогенизированной рабочей смеси, которая подается в закрученный поток газов горения топлива, что способствует равномерному распределению сырья в рабочем объеме и ускоряет процессы испарения и сажеобразования. В другом патенте RU 2205195 (опубл. 2003.05.27) улучшения диспергирования углеводородного сырья в дымовых газах горения топлива добиваются за счет добавки в углеводородное сырье 1,5-12 мас.% воды, обеспечивающей эффективное дробление капель жидкого сырья при пузырьковом испарении воды.There are various methods of intensification of the technological process. So in the patent RU 2179564 (publ. 2002.02.20) in order to accelerate the evaporation processes and the passage of soot formation reactions, the reaction chamber for mixing flue gases with hydrocarbon feed is divided into many cylindrical channels. In patent RU 1329158 (publ. 1997.09.20), hydrocarbon feed is fed into the reactor after a 2-stage cavitation treatment, which ensures the creation of a homogenized working mixture, which is fed into a swirling flow of fuel combustion gases, which contributes to a uniform distribution of the feed in the working volume and accelerates the evaporation processes and soot formation. In another patent RU 2205195 (publ. 2003.05.27), dispersions of hydrocarbon feedstock in flue gases of fuel combustion are improved by adding 1.5-12 wt.% Water to the hydrocarbon feedstock, which ensures efficient crushing of drops of liquid feedstock during bubble evaporation of water.

Однако все указанные методы интенсификации технологического процесса получения технического углерода затрагивают только некоторые этапы его прохождения, не влияющие на факторы повышения эффективности по производительности реактора и выходу готовой продукции.However, all these methods of intensification of the technological process for producing carbon black affect only some stages of its passage, which do not affect the factors of increasing efficiency in terms of reactor productivity and finished product yield.

Из всех известных приемов наиболее значимым для интенсификации технологического процесса и обеспечения требуемых параметров получаемого технического углерода является предварительный нагрев технологического воздуха, позволяющий не только уменьшить расход подаваемого топлива, но и увеличить подачу в реактор углеводородного сырья при одном и том же расходе воздуха (Грегори Дж. Хомоки «Использование вторичных энергоресурсов в производстве технического углерода», материалы Международной конференции по техническому углероду, Хьюстон, шт. Техас, USA, стр.18-21). Это напрямую связано как с производительностью реактора, так и с увеличением выхода технического углерода, так как в этом случае повышается содержание остаточного «активного» кислорода в дымовых газах, что позволяет увеличить подачу углеводородного сырья и тем самым увеличить производительность реактора при сохранении объема подаваемого технологического воздуха. Одновременно это обеспечивает и увеличение выхода готовой продукции в связи с ограничением количества воздуха, поступающего в камеру горения. При этом необходимо учитывать, что каждая марка технического углерода требует своих технологических параметров процесса в зоне реакции (температура, время, скорость движения газов), которые будут соответствовать оптимальной производительности реактора по углеводородному сырью и максимально достигаемому выходу готовой продукции. В этом направлении предварительный нагрев технологического воздуха является одним из основных стабилизирующих факторов, обеспечивающих необходимые параметры процесса получения технического углерода.Of all the known techniques, the most important for the intensification of the technological process and ensuring the required parameters of the obtained carbon black is the preliminary heating of the process air, which allows not only to reduce the flow of fuel supplied, but also to increase the flow of hydrocarbon feed to the reactor at the same air flow (Gregory J. Homoki, “Using Secondary Energy in the Production of Carbon Black,” Proceedings of the International Conference on Carbon Black, Houston Texas, USA, pp. 18-21). This is directly related both to reactor productivity and to an increase in the yield of carbon black, since in this case the content of residual “active” oxygen in flue gases increases, which allows increasing the supply of hydrocarbon raw materials and thereby increasing the reactor productivity while maintaining the volume of process air supplied . At the same time, this provides an increase in the yield of finished products due to the limitation of the amount of air entering the combustion chamber. It should be borne in mind that each brand of carbon black requires its own technological parameters of the process in the reaction zone (temperature, time, gas velocity), which will correspond to the optimal performance of the reactor for hydrocarbon raw materials and the maximum achievable finished product yield. In this direction, preheating of process air is one of the main stabilizing factors providing the necessary parameters of the process for producing carbon black.

Учитывая высокий энергетический потенциал выходящего из реактора аэрозоля технического углерода с температурой более 800°С, естественно полагать его использование в качестве греющей среды для нагрева технологического воздуха. Главной причиной, затрудняющей эффективный теплообмен аэрозоля технического углерода с технологическим воздухом, является осаждение технического углерода на поверхностях теплопередачи и, как следствие, снижение температуры нагрева воздуха, в результате чего искажаются рабочие параметры технологического процесса получения технического углерода.Given the high energy potential of the carbon black coming out of the aerosol reactor with a temperature of more than 800 ° C, it is natural to consider its use as a heating medium for heating process air. The main reason that impedes the efficient heat exchange of the carbon black aerosol with the process air is the deposition of carbon black on the heat transfer surfaces and, as a result, the decrease in the temperature of heating the air, as a result of which the operating parameters of the technological process for producing carbon black are distorted.

Наиболее близким к способу, заявленному по п.1, является способ получения технического углерода из жидкого углеводородного сырья путем его термоокислительного разложения, включающий предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха за счет рекуперативного теплообмена с аэрозолем технического углерода сначала в теплообменнике типа «труба в трубе», заключенном в цилиндрическую обечайку, а далее - в кожухотрубчатом теплообменнике, смешивание топлива с нагретым технологическим воздухом и его горение для получения дымового газа с остаточным активным кислородом, интенсивное смешивание жидкого углеводородного сырья в потоке дымового газа, испарение углеводородного сырья, его термоокислительное разложение с образованием аэрозоля технического углерода и его последующим охлаждением (Орлов В.Ю. и др., Производство и использование технического углерода для резин, Ярославль, Александр Рутман, 2002, с.с.156-170, 218-224, с.131, рис.4.4).Closest to the method claimed according to claim 1, is a method for producing carbon black from liquid hydrocarbon raw materials by thermooxidative decomposition, including preheating liquid hydrocarbon raw materials and process air through regenerative heat exchange with carbon black aerosol first in a pipe-in-pipe heat exchanger "Enclosed in a cylindrical shell, and then in a shell-and-tube heat exchanger, mixing fuel with heated process air and burning it for radiation of flue gas with residual active oxygen, intensive mixing of liquid hydrocarbon feedstock in the flue gas stream, evaporation of hydrocarbon feedstock, its thermo-oxidative decomposition with the formation of carbon black aerosol and its subsequent cooling (Orlov V.Yu. et al., Production and use of carbon black for rubber, Yaroslavl, Alexander Rutman, 2002, S. p. 156-170, 218-224, p. 131, Fig. 4.4).

Однако способ по прототипу не позволяет оптимизировать технологические параметры процесса получения различных марок технического углерода и имеет значительную энергоемкость технологического процесса.However, the prototype method does not allow to optimize the technological parameters of the process for obtaining various grades of carbon black and has a significant energy consumption of the technological process.

Задачей настоящего изобретения является возможность осуществления дифференцированного подхода к организации технологического процесса для получения различных марок технического углерода при одновременном снижении энергоемкости, повышение эффективности процесса за счет снижения удельных расходов топлива и углеводородного сырья, достижение оптимальной производительности реактора и максимального выхода готовой продукции.The objective of the present invention is the ability to implement a differentiated approach to the organization of the technological process for obtaining various grades of carbon black while reducing energy intensity, increasing the efficiency of the process by reducing the specific consumption of fuel and hydrocarbons, achieving optimal reactor performance and maximum yield of finished products.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Для решения поставленной задачи предложен способ получения технического углерода из жидкого углеводородного сырья путем его термоокислительного разложения, включающий предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха за счет рекуперативного теплообмена с аэрозолем технического углерода сначала в теплообменнике типа "труба в трубе", заключенном в цилиндрическую обечайку, а далее - в кожухотрубчатом теплообменнике, смешивание топлива с нагретым технологическим воздухом и его горение для получения дымового газа с остаточным активным кислородом, интенсивное смешивание жидкого углеводородного сырья в потоке дымового газа, испарение углеводородного сырья, его термоокислительное разложение с образованием аэрозоля технического углерода и его последующим охлаждением, заключающийся в том, что предварительный нагрев технологического воздуха ведут до температуры 150-200°С, а нагрев в кожухотрубчатом теплообменнике - до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива, горение топлива с технологическим воздухом осуществляют при температуре, превышающей температуру разложения углеводородного сырья на 200-300°С, а количество остаточного активного кислорода в дымовом газе рассчитывают из условия полного горения топлива по количеству остаточного воздуха на 1 кг углеводородного сырья, причем:To solve this problem, a method for producing carbon black from liquid hydrocarbon raw materials by thermooxidative decomposition, including preheating liquid hydrocarbon raw materials and process air by regenerative heat exchange with a carbon black aerosol first in a pipe-in-tube heat exchanger enclosed in a cylindrical shell, is proposed. and then in a shell-and-tube heat exchanger, mixing fuel with heated process air and burning it to produce smoke gas with residual active oxygen, intensive mixing of liquid hydrocarbon raw materials in the flue gas stream, evaporation of hydrocarbon raw materials, its thermo-oxidative decomposition with the formation of carbon black aerosol and its subsequent cooling, which consists in the fact that the preliminary heating of the process air is carried out to a temperature of 150-200 ° C, and heating in a shell-and-tube heat exchanger - to a temperature exceeding the temperature of self-ignition of the fuel, burning fuel with process air is carried out by and a temperature exceeding the decomposition temperature of the hydrocarbon feedstock to 200-300 ° C, and the amount of residual active oxygen content in the flue gas is calculated from the condition of complete combustion by the number of residual air for 1 kg of hydrocarbon feedstock, wherein:

при получении малоактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 0,4-0,7 нм3/кг углеводородного сырья;upon receipt of inactive carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 0.4-0.7 nm 3 / kg of hydrocarbon feed;

при получении полуактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 0,7-1,0 нм3/кг углеводородного сырья;upon receipt of semi-active carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 0.7-1.0 nm 3 / kg of hydrocarbon feed;

при получении высокоактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 1,0-1,4 нм3/кг углеводородного сырья.upon receipt of highly active carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 1.0-1.4 nm 3 / kg of hydrocarbon feed.

Содержащийся в остаточном воздухе «активный кислород» окисляет часть углеводородного сырья, что обеспечивает стабилизацию температуры в эндотермическом процессе пиролиза основной части углеводородного сырья, которая соответствует требуемым параметрам технического углерода (удельной внешней поверхности и адсорбционной поверхности по ДБФ).The “active oxygen” contained in the residual air oxidizes part of the hydrocarbon feedstock, which ensures temperature stabilization in the endothermic pyrolysis process of the main part of the hydrocarbon feedstock, which corresponds to the required parameters of carbon black (specific external surface and adsorption surface according to DBP).

Коэффициент эффективности реакторного процесса определяется из нижеприведенной формулы:The efficiency factor of the reactor process is determined from the following formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где QВСД - расход технологического воздуха среднего давления, нм3/ч;where Q VSD is the flow rate of process air of medium pressure, nm 3 / h;

Qт - расход топлива (природного газа), нм3/ч;Q t - fuel consumption (natural gas), nm 3 / h;

QВВД - расход воздуха высокого давления, нм3/ч;Q VVD - high pressure air flow rate, nm 3 / h;

Gсырья - расход углеводородного сырья, кг/ч.G raw materials - the consumption of hydrocarbons, kg / h

Периодический технологический контроль параметров технического углерода осуществляется круглосуточно через 4 часа, что позволяет оперативно обеспечить необходимую корректировку технологического режима, и, в первую очередь, по соответствию расхода технологического воздуха на принятую нагрузку углеводородного сырья. Недостижение требуемых параметров качества технического углерода приводит к необходимости увеличения расхода остаточного воздуха, что уменьшает эффективность реакторного процесса. Превышение требуемых параметров качества технического углерода позволяет уменьшить расход остаточного технологического воздуха, что, соответственно, способствует повышению эффективности реакторного процесса. В практическом плане первоначальную установку режимных технологических параметров на каждой марке технического углерода осуществляют на основе режимных карт, которые разработаны в зависимости от качества подготовленного углеводородного сырья (плотность, степень ароматизированности по индексу корреляции ИК). После получения первых анализов физико-химических свойств технического углерода и их сравнения со спецификацией параметров в соответствии с требованиями ГОСТ или ASTM D1765, принимается решение о необходимости корректировки технологического режима для ведения дальнейшего технологического процесса.Periodic technological control of the parameters of carbon black is carried out around the clock after 4 hours, which allows you to quickly provide the necessary adjustment of the technological regime, and, first of all, according to the correspondence of the flow of process air to the accepted load of hydrocarbon raw materials. Failure to achieve the required quality parameters of carbon black leads to the need to increase the consumption of residual air, which reduces the efficiency of the reactor process. Exceeding the required quality parameters of carbon black can reduce the consumption of residual process air, which, accordingly, contributes to an increase in the efficiency of the reactor process. In practical terms, the initial installation of operational technological parameters on each brand of carbon black is carried out on the basis of operational maps, which are developed depending on the quality of the prepared hydrocarbon feed (density, degree of aromatization according to the IR correlation index). After receiving the first analyzes of the physicochemical properties of carbon black and comparing them with the specification of the parameters in accordance with the requirements of GOST or ASTM D1765, a decision is made on the need to adjust the technological regime for further technological process.

Описание процессаProcess description

Технологический процесс (фиг.1) в реакторе (1) начинается с зоны горения, где в ограниченных объемах камеры горения осуществляют полное сжигание топлива с целью исключения его пиролиза, для чего технологический воздух предварительно нагревают последовательно в теплобменнике типа "труба в трубе", заключенном в цилиндрическую обечайку (2), до температуры 150-200°С и далее в кожухотрубчатом теплообменнике (3) до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива, например в случае природного газа до 650-700°С. Далее в зону смешения поступают дымовые газы, куда вводится и жидкое углеводородное сырье, где обеспечивается его интенсивное испарение и смешивание с дымовыми газами, содержащими остаточный активный кислород. Полученная рабочая смесь поступает в зону реакции для термоокислительного пиролиза с образованием частиц и агрегатов технического углерода. Учитывая эндотермический характер цепных реакций пиролиза углеводородного сырья, температуру дымового газа, выходящего из зоны горения, поддерживают на 200-300°С выше температуры реакции при получении заданной марки технического углерода. Поддержание стабильного температурного режима в зоне реакции осуществляют за счет окисления части углеводородного сырья при его горении в остаточном активном кислороде. На выходе из реактора осуществляют охлаждение аэрозоля технического углерода до температуры 850°С, обеспечивающей надежную работу системы рекуперативного нагрева технологического воздуха. После охлаждения аэрозоля в теплобменнике типа "труба в трубе", заключенном в цилиндрическую обечайку (2), и кожухотрубчатом теплообменнике (3) до температуры 450-550°С аэрозоль технического углерода в холодильнике-оросителе (4) дополнительно охлаждают вводом химически очищенной воды до температуры 260-280°С. После этого аэрозоль технического углерода подают на рукавный фильтр (5) для его улавливания. Очищенный отходящий газ далее поступает на утилизацию.The technological process (Fig. 1) in the reactor (1) begins with the combustion zone, where, in limited volumes of the combustion chamber, the fuel is completely burned to prevent its pyrolysis, for which the process air is pre-heated sequentially in a pipe-in-pipe heat exchanger enclosed into a cylindrical shell (2), to a temperature of 150-200 ° C and then in a shell-and-tube heat exchanger (3) to a temperature higher than the auto-ignition temperature of the fuel, for example, in the case of natural gas, up to 650-700 ° C. Next, flue gases enter the mixing zone, where liquid hydrocarbon feed is introduced, where it is intensively evaporated and mixed with flue gases containing residual active oxygen. The resulting working mixture enters the reaction zone for thermo-oxidative pyrolysis with the formation of particles and aggregates of carbon black. Given the endothermic nature of the chain reactions of the pyrolysis of hydrocarbons, the temperature of the flue gas leaving the combustion zone is maintained at 200-300 ° C above the reaction temperature upon receipt of a given grade of carbon black. Maintaining a stable temperature in the reaction zone is carried out by oxidizing part of the hydrocarbon feed when it is burned in residual active oxygen. At the outlet of the reactor, the carbon black aerosol is cooled to a temperature of 850 ° C, which ensures reliable operation of the process air recuperative heating system. After cooling the aerosol in a tube-in-tube heat exchanger enclosed in a cylindrical shell (2) and a shell-and-tube heat exchanger (3) to a temperature of 450-550 ° C, the carbon black aerosol in the cooler-sprinkler (4) is additionally cooled by adding chemically purified water to temperature 260-280 ° C. After that, the carbon black aerosol is fed to the bag filter (5) for its capture. The cleaned off-gas is then sent for disposal.

В настоящем изобретении рассматриваются 3 группы технического углерода, выпускаемые в соответствии с международным стандартом ASTM D1763-2003, которые наиболее распространены в шинной и резинотехнической продукции и различаются по удельной поверхности и организации реакторного процесса:The present invention considers 3 groups of carbon black, produced in accordance with the international standard ASTM D1763-2003, which are most common in tire and rubber products and differ in specific surface area and organization of the reactor process:

- I группа - малоактивный технический углерод с удельной внешней поверхностью от 19 до 30 м2/г.- Group I - low-active carbon black with a specific external surface of 19 to 30 m 2 / g.

- II группа - полуактивный технический углерод с удельной внешней поверхностью от 35 до 45 м2/г.- Group II - semi-active carbon black with a specific external surface of 35 to 45 m 2 / g.

- III группа - средне- и высокоактивный технический углерод с удельной внешней поверхностью от 75 до 140 м2/г.- Group III - medium and high carbon black with a specific external surface of 75 to 140 m 2 / g.

Все вышеуказанные группы технического углерода выпускают на реакторах разной технологической конструкции, т.к. параметры ведения процесса значительно отличаются, и объединить их в универсальном реакторе не представляется возможным. Для примера приведем характерные различия, которые существуют при получении малоактивного и высокоактивного технического углерода.All of the above groups of carbon black are produced at reactors of different technological designs, because the process parameters are significantly different, and it is not possible to combine them in a universal reactor. As an example, we cite the characteristic differences that exist in the production of inactive and highly active carbon black.

Вид технического углеродаType of carbon black Удельная внешняя поверхность, м2Specific external surface, m 2 / g Температура в зоне реакции, °СThe temperature in the reaction zone, ° C Время нахождения в зоне реакции, сTime spent in the reaction zone, s Скорость движения реакционных газов, м/сThe velocity of the reaction gases, m / s I группа - П803 (ГОСТ 7885-86)Group I - P803 (GOST 7885-86) 20twenty 1260-12801260-1280 2-32-3 0,5-1,50.5-1.5 III группа - N220 (ASTM D1765)Group III - N220 (ASTM D1765) 110110 1570-15901570-1590 10-2-10-3 10 -2 -10 -3 300-350300-350

Для стабилизации свойств полученного технического углерода определенной марки в зоне закалки реактора осуществляют резкое охлаждение аэрозоля технического углерода до температуры 1100÷1200°С.To stabilize the properties of the obtained carbon black of a certain brand in the quenching zone of the reactor, a sharp cooling of the carbon black aerosol to a temperature of 1100 ÷ 1200 ° C is carried out.

Наилучший вариант реализации способа по предлагаемому изобретениюThe best option for implementing the method according to the invention

1. По производству малоактивного технического углерода.1. For the production of inactive carbon black.

Осуществление способа выполняется на вертикальном реакторном блоке, работающем под избыточным давлением. Работа реактора организована с учетом использования в качестве топлива природного газа. В качестве технологического воздуха используют воздух низкого давления 0,04 МПа, предварительно нагретый до температуры 650°С.The implementation of the method is performed on a vertical reactor unit operating under overpressure. The operation of the reactor is organized taking into account the use of natural gas as fuel. As process air, low pressure air of 0.04 MPa, preheated to a temperature of 650 ° C, is used.

В соответствии с требуемыми параметрами процесса (температура, время, скорость движения газов в зоне реакции) осуществлен следующий режим:In accordance with the required process parameters (temperature, time, gas velocity in the reaction zone), the following mode was implemented:

№ ппNo pp Наименование параметраParameter Name Ед. изм.Units rev. Кол-воQty 1.one. Расход топливаFuel consumption нм3nm 3 / h 320320 2.2. Расход воздуха низкого давленияLow pressure air flow нм3nm 3 / h 50005000 3.3. Расход углеводородного сырьяHydrocarbon consumption кг/чkg / h 35003500 4.four. Расход воздуха высокого давления на распыл сырьяHigh pressure air consumption for spraying raw materials нм3nm 3 / h 600600 5.5. Температура в зоне горенияTemperature in the combustion zone °С° C 15401540 6.6. Температура в зоне реакцииThe temperature in the reaction zone °С° C 12801280 7.7. Температура аэрозоля технического углерода в зоне закалкиCarbon black aerosol temperature in the quench zone °C° C 750750 8.8. Температура нагрева воздуха после газоохладителяAir heating temperature after gas cooler °С° C 150150 9.9. Температура нагрева воздуха после теплообменникаAir heating temperature after heat exchanger °С° C 625625 10.10. Удельный расход остаточного воздуха на 1 кг углеводородного сырьяSpecific consumption of residual air per 1 kg of hydrocarbon feed нм3nm 3 / h 0,570.57 11.eleven. Выход технического углерода относительно углеводородного сырьяThe output of carbon black relative to hydrocarbons %% 6969 12.12. Параметры технического углерода (1 группы) по ГОСТ 7885-86Parameters of carbon black (1 group) according to GOST 7885-86 - адсорбция йода- iodine adsorption мг/гmg / g 2121 - удельная внешняя поверхность- specific external surface м2m 2 / g 18eighteen - адсорбция ДБФ- adsorption of DBP мл/100 гml / 100 g 9595

Осуществление процесса по предлагаемому изобретению обеспечивает требуемую чистоту технического углерода от остатков неразложившегося сырья с одновременным увеличением базовой производительности реактора (на 500 кг/ч) и повышение выхода технического углерода до 69% при обеспечении качества, соответствующего ГОСТ 7885-86.The implementation of the process according to the invention provides the required purity of carbon black from residues of undecomposed raw materials with a simultaneous increase in the basic productivity of the reactor (by 500 kg / h) and an increase in the yield of carbon black up to 69% while ensuring quality that meets GOST 7885-86.

2. По производству полуактивного технического углерода.2. For the production of semi-active carbon black.

Реализация изобретения осуществляется на большегрузном реакторном блоке производительностью по углеводородному сырью до 5000 кг/ч и более с выполнением следующих условий процесса:Implementation of the invention is carried out on a heavy-load reactor unit with a hydrocarbon production rate of up to 5000 kg / h or more with the following process conditions:

- стабильный нагрев технологического воздуха среднего давления до температуры 650°С.- stable heating of medium-pressure technological air to a temperature of 650 ° C.

- рабочая температура в зоне горения - 1650-1700°С.- operating temperature in the combustion zone is 1650-1700 ° C.

- радиальный ввод углеводородного сырья в зону реакции с рабочей температурой 1360-1380°С.- radial entry of hydrocarbon feed into the reaction zone with a working temperature of 1360-1380 ° C.

Для получения полуактивного технического углерода типа N550 устанавливают следующий технологический режим:To obtain semi-active carbon black of type N550, the following technological regime is established:

No. Наименование параметраParameter Name Ед. изм.Units rev. Кол-воQty 1.one. Расход сырьяRaw material consumption кг/чkg / h 42004200 2.2. Расход природного газаNatural gas consumption нм3nm 3 / h 700700 3.3. Расход технологического воздухаProcess air consumption нм3nm 3 / h 10 80010 800 4.four. Расход воздуха высокого давления на распыл сырьяHigh pressure air consumption for spraying raw materials нм3nm 3 / h 14201420 5.5. Температура в зоне горенияTemperature in the combustion zone °С° C 17001700 6.6. Температура в зоне реакцииThe temperature in the reaction zone °С° C 13301330 7.7. Температура в зоне закалкиTempering zone temperature °С° C 750750 8.8. Температура воздуха после газоохладителяAir temperature after gas cooler °С° C 195195 9.9. Температура воздуха, поступающего в реакторThe temperature of the air entering the reactor °С° C 645645 10.10. Удельный расход остаточного воздуха на 1 кг углеводородного сырьяSpecific consumption of residual air per 1 kg of hydrocarbon feed нм3nm 3 / h 0,750.75 11.eleven. Выход технического углерода Carbon black yield %% 6767 12.12. Параметры технического углерода типа N550 по ASTM 1765(II группы)Parameters of carbon black type N550 according to ASTM 1765 (group II) - адсорбция йода- iodine adsorption мг/гmg / g 4343 - удельная внешняя поверхность по ЦТАБ- specific external surface according to CTAB м2m 2 / g 4141 - адсорбция ДБФ- adsorption of DBP мл/100 гml / 100 g 120120

Необходимость подачи воздуха высокого давления вызвана сравнительно низкими скоростями движения дымовых газов из камеры горения до 100 м/с.The need to supply high pressure air is caused by the relatively low speeds of the flue gases from the combustion chamber to 100 m / s.

Основным достоинством технологического режима получения полуактивного технического углерода является достижение стабильных параметров получаемой продукции и снижение вероятности гритообразования. Кроме того, приведенный пример реализации изобретения показывает, что при обеспечении условий по предварительному нагреву технологического воздуха и необходимому количеству остаточного воздуха 0,75 нм3/кг, возрастает эффективность работы реактора как по повышению производительности по углеводородному сырью (от 3500 кг/ч до 4200 кг/ч), так и по выходу готовой продукции до 67%. При этом качество технического углерода соответствует требованиям международной спецификации ASTM D1765.The main advantage of the technological regime for the production of semi-active carbon black is the achievement of stable parameters of the resulting products and a decrease in the likelihood of grit formation. In addition, the example implementation of the invention shows that, provided that the conditions for preheating the process air and the required amount of residual air of 0.75 nm 3 / kg are ensured, the efficiency of the reactor increases as the productivity of hydrocarbons increases (from 3500 kg / h to 4200 kg / h), and the finished product yield up to 67%. At the same time, the quality of carbon black meets the requirements of the international specification ASTM D1765.

3. По производству активного технического углерода.3. For the production of active carbon black.

Основной проблемой получения активного технического углерода типа N220 по ASTM D1765 (III группа) является снижение рентабельности процесса из-за понижения производительности реактора по углеводородному сырью и уменьшение выхода технического углерода.The main problem of obtaining active carbon black of type N220 according to ASTM D1765 (group III) is a decrease in the profitability of the process due to a decrease in the productivity of the reactor for hydrocarbons and a decrease in the yield of carbon black.

При реализации изобретения, связанного с повышением температуры нагрева технологического воздуха до 750-800°С и уменьшением удельного расхода технологического воздуха на 1 кг углеводородного сырья, эта тенденция практически пропадает за счет увеличения доли тепла дымовых газов, поступающих в реакционную камеру с температурой до 1800°С. Одновременно сохраняется на рентабельно высоком уровне и производительность реактора по углеводородному сырью и максимально допустимый выход, соответствующий качеству подготовленного углеводородного сырья.When implementing the invention, associated with an increase in the temperature of heating of process air to 750-800 ° C and a decrease in the specific consumption of process air per 1 kg of hydrocarbon feedstock, this trend disappears due to an increase in the fraction of heat of flue gases entering the reaction chamber with a temperature of up to 1800 ° FROM. At the same time, the hydrocarbon productivity of the reactor and the maximum allowable yield corresponding to the quality of the prepared hydrocarbon feed are kept at a cost-effective level.

Для получения активного технического углерода типа N220 устанавливают следующий технологический режим:To obtain active carbon black of type N220, the following technological regime is established:

№ппNpp Наименование параметраParameter Name Ед. изм.Units rev. Кол-воQty 1.one. Расход сырьяRaw material consumption кг/чkg / h 43004300 2.2. Расход природного газаNatural gas consumption нм3nm 3 / h 11801180 3.3. Расход технологического воздухаProcess air consumption нм3nm 3 / h 1720017200 4.four. Температура в зоне горенияTemperature in the combustion zone °С° C 17801780 5.5. Температура в зоне реакцииThe temperature in the reaction zone °С° C 15651565 6.6. Температура аэрозоля на входе в устройствоAerosol temperature at the device inlet °С° C 850850 7.7. Температура воздуха после газоохладителяAir temperature after gas cooler °С° C 260260 8.8. Температура воздуха, поступающего в реакторThe temperature of the air entering the reactor °С° C 780780 9.9. Удельный расход остаточного воздуха на 1 кг углеводородного сырьяSpecific consumption of residual air per 1 kg of hydrocarbon feed нм3nm 3 / h 1,211.21 10.10. Выход технического углерода Carbon black yield %% 5959 12.12. Параметры технического углерода типа N220 по ASTM 1765Parameters of carbon black type N220 according to ASTM 1765 - адсорбция йода- iodine adsorption мг/гmg / g 121,0121.0 - удельная внешняя поверхность по ЦТАБ- specific external surface according to CTAB м2m 2 / g 110110 - адсорбция ДБФ- adsorption of DBP мл/100 гml / 100 g 114114

Полученные результаты позволяют констатировать, что обеспечивается высокий выход готовой продукции - 59 вес.% (при 51-52 вес.% по базовому варианту технологии). Одновременно сохраняется достаточно высокая производительность реактора, что обеспечивает рентабельность работы технологического потока.The results obtained allow us to state that a high yield of finished products is ensured - 59 wt.% (At 51-52 wt.% According to the basic version of the technology). At the same time, a sufficiently high reactor productivity is maintained, which ensures the profitability of the process stream.

Достигаемый технический результатAchievable technical result

Преимуществом предлагаемого способа является возможность получения различных марок технического углерода при одновременном снижении энергоемкости. Предложенный по изобретению технологический процесс получения технического углерода позволяет оптимизировать технологические затраты в части энергоресурсов, обеспечивающих достаточность параметров технологического процесса при обеспечении требуемого качества технического углерода.The advantage of the proposed method is the ability to obtain various grades of carbon black while reducing energy intensity. The technological process for producing carbon black, proposed according to the invention, allows optimizing technological costs in terms of energy resources, ensuring the sufficiency of the process parameters while ensuring the required quality of carbon black.

Описание уровня техники по устройствуDescription of the prior art for the device

На отечественных заводах по производству технического углерода наиболее распространены рекуперативные кожухотрубчатые воздухонагреватели, работающие при входной температуре аэрозоля технического углерода 750-800°С. При этом поверхность теплообмена развита с помощью высоколегированных труб (10Х23Н18) диаметром 42×3 (3,5) мм с общей поверхностью теплообмена от 85 м2 до 240 м2. Температурная компенсация от разницы температурных изменений труб и корпуса обеспечивается за счет предварительной деформации труб с образованием угла поворота 90°. При повышении производительности реакторов с 2-3 т/ч до 4-5 т/ч и более воздухонагреватели принципиально не претерпели изменений, а возросли только в габаритных размерах (длина, диаметр, вес) в 1,5-2 раза (В.И. Ивановский «Технический углерод. Процессы и аппараты», Омск, ОАО «Технический углерод», 2004 г., стр.228). Это привело к тому, что существовавшие проблемные вопросы по эффективной работе воздухонагревателей (стабильной температуре нагрева, сроке службы и т.д.) остались нерешенными, а в производстве полуактивного и малоактивного технического углерода эти проблемы особенно обострились.In domestic factories for the production of carbon black, the most common are regenerative shell-and-tube air heaters operating at an inlet temperature of the carbon black aerosol of 750-800 ° С. Moreover, the heat transfer surface is developed using highly alloyed pipes (10X23N18) with a diameter of 42 × 3 (3.5) mm with a total heat transfer surface of 85 m 2 to 240 m 2 . Temperature compensation from the difference in temperature changes of the pipes and the casing is provided due to the preliminary deformation of the pipes with the formation of an angle of rotation of 90 °. With an increase in the productivity of reactors from 2-3 t / h to 4-5 t / h and more, air heaters basically did not change, but increased only in overall dimensions (length, diameter, weight) by 1.5-2 times (V.I. Ivanovsky "Carbon black. Processes and apparatus", Omsk, OJSC "Carbon black, 2004, p. 228). This led to the fact that the existing problematic issues regarding the efficient operation of air heaters (stable heating temperature, service life, etc.) remained unresolved, and in the production of semi-active and inactive carbon black these problems were especially aggravated.

Основной проблемой эффективной работы воздухонагревателей является наличие высокой запыленности техническим углеродом аэрозоля, который выходит из реактора в качестве греющей среды для нагрева технологического воздуха. Принципиальные решения, заложенные в вышеуказанные воздухонагреватели, не обеспечивают их эффективной работы по стабильному нагреву воздуха вследствие высокой скорости забивки труб техническим углеродом и повышения гидравлического сопротивления по тракту аэрозоля технического углерода. В конечном итоге это ведет или к снижению производительности реактора, или к необходимости останова реактора на ремонт для принудительной прочистки забитых техуглеродом труб трубного пучка воздухонагревателя. Изменение теплового и гидравлического режима работы воздухонагревателя негативно отражается и на стабильности параметров реактора, что имеет непосредственное отражение в стабильности параметров качества готовой продукции.The main problem of the effective operation of air heaters is the presence of a high dust content of aerosol technical carbon, which leaves the reactor as a heating medium for heating process air. Fundamental decisions inherent in the above air heaters do not ensure their effective operation for stable air heating due to the high rate of clogging of pipes with carbon black and increased hydraulic resistance along the carbon black aerosol path. Ultimately, this leads either to a decrease in reactor productivity, or to the necessity of shutting down the reactor for repair in order to forcibly clean the pipes of the tube bundle of the air heater clogged with carbon black. Changes in the thermal and hydraulic mode of operation of the air heater negatively affect the stability of the reactor parameters, which is directly reflected in the stability of the quality parameters of the finished product.

Известно, что для снижения вероятности заноса техническим углеродом теплообменной поверхности, необходимо осуществить транспортировку аэрозоля технического углерода по трубам теплообменника со скоростью не менее 70-80 м/с (Р. Бусройд «Течение газа со взвешенными частицами», М.: Мир, 1975 г., стр.373). В этом случае определяющее значение имеет допустимое гидравлическое сопротивление воздухонагревателя и, в первую очередь, по тракту аэрозоля технического углерода в связи с ограничением давления технологического воздуха, поступающего в устройство (не более 0,06-0,07 МПа). Суммарное гидравлическое сопротивление 2-фазной системы можно считать обусловленным газовой и твердой фазами. При этом гидравлическое сопротивление от соприкосновения твердых частиц технического углерода, движущихся со скоростью газового потока, с неподвижной внутренней поверхностью труб будет увеличиваться при уменьшении проходного сечения трубы, а также при увеличении размеров частиц технического углерода вследствие агломерации, связанной с соударениями агрегатов технического углерода с образованием более крупных агломератов в условиях ограниченного объема трубного пространства и значительных концентраций частиц пылящего технического углерода при течении в вертикальных трубах теплообменника.It is known that to reduce the likelihood of carbon black entering the heat exchange surface, it is necessary to carry out aerosol transportation of carbon black through the pipes of the heat exchanger at a speed of at least 70-80 m / s (R. Busroyd "Gas flow with suspended particles", M .: Mir, 1975 ., p. 373). In this case, the permissible hydraulic resistance of the air heater and, first of all, along the carbon black aerosol path due to the limitation of the pressure of the process air entering the device (not more than 0.06-0.07 MPa) is of decisive importance. The total hydraulic resistance of the 2-phase system can be considered due to the gas and solid phases. In this case, the hydraulic resistance from the contact of solid carbon black particles moving with the gas flow velocity with the stationary inner surface of the pipes will increase with decreasing pipe cross-section, as well as with increasing particle size of carbon black due to agglomeration associated with collisions of carbon black aggregates with the formation of more large agglomerates in conditions of a limited volume of pipe space and significant concentrations of dusting particles technically of carbon flow in a vertical pipe exchanger.

Второй проблемой, связанной с возможностью осаждения технического углерода на теплообменной поверхности, является наличие в газовой части аэрозоля технического углерода до 30-35 об.% водяного пара вследствие подачи охлаждающей воды в реакционные газы для достижения требуемых параметров технического углерода. Этот процесс наиболее ярко проявляется на «холодной» стороне теплообменника, куда входит холодный теплоноситель с температурой ниже точки росы для водяного пара (+120÷140°С), входящего в состав аэрозоля технического углерода. В случае появления в аэрозоле технического углерода капельной влаги процесс отложения технического углерода на теплообменной поверхности становится необратимым даже при увеличении скорости движения аэрозоля технического углерода по трубам выше 70-80 м/c.The second problem associated with the possibility of deposition of carbon black on the heat exchange surface is the presence in the gas part of the aerosol of carbon black up to 30-35 vol.% Water vapor due to the supply of cooling water to the reaction gases to achieve the required parameters of carbon black. This process is most pronounced on the “cold” side of the heat exchanger, which includes a coolant with a temperature below the dew point for water vapor (+ 120 ÷ 140 ° C), which is part of the carbon black aerosol. In the event that droplet moisture appears in the aerosol of carbon black, the process of deposition of carbon black on the heat exchange surface becomes irreversible even with an increase in the speed of movement of the carbon black aerosol through pipes above 70-80 m / s.

Вышеуказанные технологические проблемы использования аэрозоля технического углерода в качестве греющей среды для нагрева воздуха дополняются высокой пожароопасностью и коррозионной активностью газовой среды из-за содержания в ней водорода (15-17 об.%) и окиси углерода (12-14 об.%). Особенно быстро протекают коррозионные процессы на уровне межкристаллитной коррозии (МКК) при температуре восстановительной среды выше 850°С. Вследствие этого конструктивные решения по воздухонагревателю должны соответствовать требованиям длительной прочности и эксплуатационной надежности. Выполнение этих мероприятий с учетом работы воздухонагревателя в условиях высоких температурных нагрузок с температурой аэрозоля технического углерода выше 800-850°С требует использования высоколегированных сталей и сплавов, эффективных защитных огнеупоров и других решений, которые значительно удорожают его стоимость.The above technological problems of using carbon black aerosol as a heating medium for heating air are supplemented by high fire hazard and corrosiveness of the gaseous medium due to its content of hydrogen (15-17 vol.%) And carbon monoxide (12-14 vol.%). Particularly quickly occur corrosion processes at the level of intergranular corrosion (MCC) at a temperature of the reducing medium above 850 ° C. As a result, air heater designs must meet the requirements for long-term strength and operational reliability. The implementation of these measures, taking into account the operation of the heater under high temperature loads with a carbon black aerosol temperature above 800-850 ° C, requires the use of high alloy steels and alloys, effective protective refractories and other solutions that significantly increase its cost.

Для решения задачи по созданию надежного и эффективного теплообменного устройства, работающего с ограничением температуры горячего теплоносителя (не более 850°С), в условиях понижения скоростей движения нагреваемого воздуха (не более 20 м/с), необходимо компенсировать эти ограничения посредством развития поверхности теплообмена, контактирующей с нагреваемым воздухом, и максимально снизить тепловые потери за счет эффективных конструктивных решений, позволяющих приблизить температуру нагреваемого воздуха к температуре греющего газа на входе в устройство.To solve the problem of creating a reliable and efficient heat exchange device that works with limiting the temperature of the hot coolant (not more than 850 ° C), in conditions of lowering the speeds of the heated air (not more than 20 m / s), it is necessary to compensate for these limitations by developing a heat exchange surface, contacting with heated air, and to minimize heat loss due to effective design solutions that allow you to bring the temperature of the heated air closer to the temperature of the heating gas by entering the device.

В патенте РФ на полезную модель №37818 (публикация 10.05.2004, бюллетень изобретений №13) предложена система нагрева технологического воздуха, которая в настоящее время реализована на отечественных заводах технического углерода. Система нагрева состоит из основного рекуператора и дополнительной секции, установленной последовательно по ходу аэрозоля технического углерода.In the RF patent for utility model No. 37818 (publication 05/10/2004, Bulletin of Inventions No. 13), a heating system for process air is proposed, which is currently implemented in domestic carbon black plants. The heating system consists of a main recuperator and an additional section installed sequentially along the carbon black aerosol.

Недостатком данной системы нагрева является высокое гидравлическое сопротивление по тракту аэрозоля технического углерода, возникающее из-за ограниченности калибра греющих труб (не более 42 мм) основного рекуператора и забивка труб трубного пучка дополнительной секции (поз.7 фиг.1 к описанию полезной модели №37818) из-за поступления холодного воздуха после охлаждения прямоточной секции основного рекуператора (поз.1). Другим технологическим недостатком указанной системы нагрева является необходимость поддержания высокой температуры (940-970°С) аэрозоля технического углерода на входе в основной рекуператор (поз.1). Это приводит к необходимости разработки специальных мероприятий для защиты трубной доски и трубного пучка основного рекуператора от межкристаллитной коррозии, которая интенсифицируется в восстановительной среде при температуре газа более 850°С. Применение более высоколегированных сталей и сплавов ведет к удорожанию стоимости оборудования. Вышеуказанные недостатки делают затруднительным использование этой системы нагрева для всех типов получаемого печного технического углерода.The disadvantage of this heating system is the high hydraulic resistance along the aerosol path of carbon black, arising from the limited caliber of the heating pipes (not more than 42 mm) of the main recuperator and the clogging of the tube bundle tubes of the additional section (item 7 of figure 1 to the description of utility model No. 37818 ) due to the intake of cold air after cooling the direct-flow section of the main recuperator (item 1). Another technological drawback of this heating system is the need to maintain a high temperature (940-970 ° C) of a carbon black aerosol at the entrance to the main recuperator (item 1). This leads to the need to develop special measures to protect the tube plate and tube bundle of the main recuperator from intergranular corrosion, which is intensified in a reducing environment at a gas temperature of more than 850 ° C. The use of higher alloy steels and alloys leads to an increase in the cost of equipment. The above disadvantages make it difficult to use this heating system for all types of produced furnace carbon black.

Недостатками применяемого в аналоге способа компенсации температурных деформаций греющих труб за счет поворота трубного пучка на 90° являются:The disadvantages of the method used in the analog of compensation for temperature deformations of heating pipes due to the rotation of the tube bundle by 90 ° are:

- отсутствие возможности технологической прочистки забитых труб газами полного сгорания топлива, что приводит к необходимости снижения нагрузки на реактор по углеводородному сырью или монтажу байпасной линии с подачей в реактор дополнительного холодного воздуха;- the lack of technological cleaning of clogged pipes with gases of complete combustion of fuel, which leads to the need to reduce the load on the reactor using hydrocarbon raw materials or installing a bypass line with the supply of additional cold air to the reactor;

- ограничение возможности увеличения калибра греющих труб (не более 42 мм);- limiting the possibility of increasing the caliber of the heating pipes (not more than 42 mm);

- неполная компенсация температурных деформаций центральных труб в трубном пучке, воспринимающих основной поток аэрозоля технического углерода при забивке периферийных труб, что практически приводит к повышению уровня термонапряжений в сварных узлах заделки центральных труб в горячей трубной доске и является причиной выхода основного рекуператора из строя.- incomplete compensation of temperature deformations of the central pipes in the tube bundle, perceiving the main carbon black aerosol flow during the clogging of the peripheral pipes, which practically leads to an increase in the level of thermal stresses in the welded joints of the central pipes in the hot tube plate and is the cause of the failure of the main recuperator.

Прототипом настоящего изобретения является система рекуперативного нагрева технологического воздуха, конструктивно выполненная из двух секций, расположенных последовательно по ходу движения горячего аэрозоля технического углерода (Орлов В.Ю. и др., Производство и использование технического углерода для резин, Ярославль, Александр Рутман, 2002, с.223-228, рис.5.35, 5.38). Предварительный подогрев воздуха обеспечивается в секции, состоящей из теплообменника типа "труба в трубе", заключенного в цилиндрическую обечайку, за счет охлаждения аэрозоля технического углерода при противоточном движении. Аэрозоль технического углерода проходит в кольцевом пространстве, образованном внутренней и наружной трубами теплообменника «труба в трубе». Воздух проходит по внутренней трубе и в кольцевом пространстве, образованном наружной трубой теплообменника и цилиндрической обечайкой. Подогретый воздух направляется в первую секцию системы рекуперативного нагрева, которая представляет собой кожухотрубчатый теплообменник с перекрестным и противоточным движением теплоносителей. Теплообменник имеет цилиндрический корпус, содержащий пучок вертикальных труб, проходящих через всю высоту теплообменника, разделенных перегородками и опирающихся на нижнюю опорную плиту, где они жестко закреплены в нижней трубной решетке, которая охлаждается частью потока холодного воздуха, поступающего во внутреннюю полость опорной плиты. Крепление вертикальных труб в верхней трубной решетке осуществляют с помощью компенсаторов, позволяющих компенсировать термические деформации каждой трубы трубного пучка как при температурном расширении, так и при сжатии в процессе изменения температурного режима. По трубам проходит высокотемпературный поток аэрозоля технического углерода, а по межтрубному пространству - нагреваемый воздух, направление движения которого задано расположением перегородок.The prototype of the present invention is a system for the regenerative heating of process air, structurally made of two sections arranged sequentially along the hot aerosol of carbon black (Orlov V.Yu. et al., Production and use of carbon black for rubbers, Yaroslavl, Alexander Rutman, 2002, p. 233-228, fig. 5.35, 5.38). Air pre-heating is provided in a section consisting of a pipe-in-pipe heat exchanger enclosed in a cylindrical shell by cooling the carbon black aerosol during countercurrent movement. The carbon black aerosol passes in the annular space formed by the inner and outer tubes of the pipe-in-pipe heat exchanger. Air passes through the inner pipe and in the annular space formed by the outer tube of the heat exchanger and the cylindrical shell. Heated air is sent to the first section of the regenerative heating system, which is a shell-and-tube heat exchanger with cross and countercurrent flow of heat carriers. The heat exchanger has a cylindrical body containing a bunch of vertical pipes passing through the entire height of the heat exchanger, separated by partitions and resting on the lower base plate, where they are rigidly fixed in the lower tube sheet, which is cooled by part of the flow of cold air entering the internal cavity of the base plate. The fastening of vertical pipes in the upper tube sheet is carried out with the help of compensators, which make it possible to compensate for the thermal deformations of each pipe of the tube bundle both during thermal expansion and during compression during a change in the temperature regime. High-temperature carbon black aerosol flow passes through the pipes, and heated air passes through the annulus, the direction of movement of which is determined by the location of the partitions.

К основным недостаткам прототипа следует отнести возможность образования отложений технического углерода в кольцевом пространстве между внутренней и наружной трубой теплообменника "труба в трубе" в связи с наличием холодного воздуха (в зимних условиях), просасываемого из атмосферы через внутреннюю трубу. В этих условиях температура стенки внутренней трубы, контактирующей с аэрозолем, достигает температуры точки росы, что способствует осаждению технического углерода. Это снижает эффективность теплопередачи и приводит к повышению гидравлического сопротивления, что уменьшает пропускную способность аппарата и снижает производительность реактора по нагрузке углеводородным сырьем. Кроме того, известная система рекуперативного нагрева технологического воздуха является весьма сложной, ответственной и дорогостоящей.The main disadvantages of the prototype include the possibility of the formation of carbon black deposits in the annular space between the inner and outer tubes of the pipe-in-pipe heat exchanger due to the presence of cold air (in winter conditions), which is sucked out of the atmosphere through the inner pipe. Under these conditions, the temperature of the wall of the inner tube in contact with the aerosol reaches the dew point temperature, which contributes to the deposition of carbon black. This reduces the efficiency of heat transfer and leads to an increase in hydraulic resistance, which reduces the throughput of the apparatus and reduces the performance of the reactor with a load of hydrocarbon raw materials. In addition, the well-known system of regenerative heating of process air is very complex, responsible and expensive.

Задачей настоящего изобретения является создание системы рекуперативного нагрева технологического воздуха оптимальной металлоемкости и габаритов, позволяющей осуществить дифференцированный подход к организации технологического процесса при получении различных марок технического углерода, повышение эффективности процесса за счет снижения удельных расходов топлива и углеводородного сырья, достижение оптимальной производительности реактора и максимального выхода готовой продукции при обеспечении требуемого качества технического углерода.The objective of the present invention is to provide a system of recuperative heating of process air of optimal metal consumption and dimensions, which allows for a differentiated approach to the organization of the process upon receipt of various grades of carbon black, increasing the efficiency of the process by reducing the specific consumption of fuel and hydrocarbons, achieving optimal reactor performance and maximum yield finished products while ensuring the required quality technically th carbon.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Для решения поставленной задачи предложена система рекуперативного нагрева технологического воздуха, конструктивно выполненная из 2 секций, расположенных последовательно по ходу движения горячего аэрозоля технического углерода (фиг.2), причем первая секция представляет собой кожухотрубчатый теплообменник (3) с перекрестным и противоточным движением теплоносителей, имеющий цилиндрический корпус, трубный пучок, проходящий на всю высоту теплообменника, разделенный перегородками (6) с наличием зазора, обеспечивающего свободное перемещение труб (7) в процессе нагрева или охлаждения, в нижней части опирающийся на опорную плиту (8), а в верхней части закрепленный в трубной решетке (9) с помощью сильфонных устройств (10), установленных на каждой трубе, обеспечивающих при этом подвижность труб, как при их температурном расширении, так и при сжатии труб в процессе изменения температурного режима работы теплообменника, а вторая секция, обеспечивающая предварительный нагрев технологического воздуха за счет охлаждения аэрозоля технического углерода при их противоточном движении, состоит из теплообменника типа "труба в трубе", заключенного в цилиндрическую обечайку (2), и имеет два кольцевых канала, причем первый кольцевой канал (11), предназначенный для движения аэрозоля технического углерода, образован наружной поверхностью внутренней трубы (12) и внутренней поверхностью наружной трубы (13) теплообменника, а второй кольцевой канал (14), предназначенный для движения нагреваемого воздуха, образован наружной поверхностью наружной трубы (13) и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки (15), заключающаяся в том, что трубы (7) кожухотрубчатого теплообменника (3) установлены в перегородках (9) с уплотнением посредством цилиндрических втулок (16) высотой 100-120 мм с зазором до 1 мм, обеспечивающим их подвижность, наружная поверхность труб (7) развита спиралевидным прерывистым оребрением (17), шаг которого составляет от 5 до 15 мм, причем опорная плита (8) этого теплообменника выполнена двойной, а вторая секция выполнена с возможностью нагрева технологического воздуха до 150-200°С за счет того, что на наружной поверхности внутренней трубы (12) установлена турбулизирующая спиральная лента (18) с шагом навивки 1,5-2,5 м, а наружная поверхность наружной трубы (13) имеет оребрение, выполненное равномерными участками с помощью пластин (19) с наклоном до 30 градусов по отношению к образующей, что позволяет обеспечить тангенциальное движение воздуха.To solve this problem, a system for the regenerative heating of technological air is proposed, structurally made of 2 sections arranged sequentially in the direction of movement of a hot carbon black aerosol (Fig. 2), the first section being a shell-and-tube heat exchanger (3) with cross and countercurrent flow of heat carriers, having a cylindrical body, a tube bundle extending to the entire height of the heat exchanger, separated by partitions (6) with a gap providing free movement pipes (7) during heating or cooling, resting in the lower part on a support plate (8), and in the upper part fixed in the tube sheet (9) using bellows devices (10) installed on each pipe, providing mobility pipes, both during their thermal expansion and during compression of the pipes in the process of changing the temperature regime of the heat exchanger, and the second section, providing pre-heating of the process air by cooling the carbon black aerosol during their countercurrent movement, It is drawn from a pipe-in-pipe heat exchanger enclosed in a cylindrical shell (2) and has two annular channels, the first annular channel (11) intended for aerosol movement of carbon black formed by the outer surface of the inner pipe (12) and the inner surface the outer pipe (13) of the heat exchanger, and the second annular channel (14), designed to move the heated air, is formed by the outer surface of the outer pipe (13) and the inner surface of the cylindrical shell (15), namely, that the pipe ( 7) a shell-and-tube heat exchanger (3) is installed in the partitions (9) with a seal by means of cylindrical bushings (16) with a height of 100-120 mm with a gap of up to 1 mm, ensuring their mobility, the outer surface of the pipes (7) is developed by spiral intermittent finning (17), the step is from 5 to 15 mm, and the base plate (8) of this heat exchanger is made double, and the second section is made with the possibility of heating the process air to 150-200 ° C due to the fact that on the outer surface of the inner pipe (12) is installed spiral the tape (18) with a winding pitch of 1.5-2.5 m, and the outer surface of the outer pipe (13) has a ribbing made in uniform sections using plates (19) with an inclination of up to 30 degrees with respect to the generatrix, which allows tangential air movement.

Принципиальными отличиями предлагаемой системы нагрева является следующее:The principal differences of the proposed heating system is the following:

специальная конструкция 1-й секции - рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника (3) с развитой поверхностью теплообмена по ходу нагреваемого воздуха, достигаемой посредством спиралевидного оребрения (17) наружной поверхности труб (7). Важным элементом в исполнении спиралевидного оребрения является шаг навивки, который устанавливают от 5 до 15 мм. Дифференцированный подход к спиралевидному оребрению греющих труб объясняется необходимостью достижения максимального эффекта при теплообмене между греющей поверхностью и нагреваемым технологическим воздухом. С этой целью технологическими расчетами оптимизируются кинетические характеристики теплоносителей (скорость, время теплообмена, гидравлическое сопротивление и т.д.), позволяющие добиться максимальной температуры нагрева технологического воздуха в процессе получения различных марок технического углерода (Таблица 1). Для получения малоактивного технического углерода шаг навивки спиралевидного оребрения наружной поверхности труб кожухотрубчатого теплообменника устанавливают 10-15 мм, для получения полуактивного технического углерода 8-10 мм, для получения высокоактивного технического углерода 5-8 мм. Для снижения перетоков воздуха по шагу спиралевидного оребрения (17) предусматривается его прерывистое выполнение в зоне пересечения труб (7) и перегородки (6). В этих местах уплотнение зазора между перегородкой (6) и трубой (7) достигается за счет установки цилиндрической втулки (16). Перегородки (6) устанавливают с минимально допустимым шагом по всей высоте теплообменника. Отличием от прототипа является также то, что в двойной опорной плите (8) греющие трубы закрепляют с помощью специальной сварки после предварительной развальцовки труб в нижней трубной доске, исключающей передачу вибрации от вертикального пучка на сварные швы заделки трубы в трубной доске. Указанные отличия, дополненные эффективной тепловой изоляцией, позволяют повысить эффективность теплообмена по воздушному тракту и тем самым приблизить температуру нагреваемого технологического воздуха к температуре входящего в теплообменник аэрозоля технического углерода.special design of the 1st section - a regenerative shell-and-tube heat exchanger (3) with a developed heat exchange surface along the heated air, achieved by spiral finning (17) of the outer surface of the pipes (7). An important element in the performance of spiral finning is the winding pitch, which is set from 5 to 15 mm. The differentiated approach to spiral finning of heating pipes is explained by the need to achieve maximum effect during heat transfer between the heating surface and the heated process air. For this purpose, the kinetic characteristics of the coolants (speed, heat transfer time, hydraulic resistance, etc.) are optimized by technological calculations, allowing to achieve the maximum heating temperature of the process air in the process of obtaining various grades of carbon black (Table 1). To obtain low-active carbon black, the step of winding spiral-shaped finning on the outer surface of the shell-and-tube heat exchanger tubes is set to 10-15 mm, to obtain semi-active carbon black 8-10 mm, to obtain highly active carbon black 5-8 mm. To reduce air flow along the step of the spiral finning (17), it is planned to intermittently perform it at the intersection of the pipes (7) and the partition (6). In these places, the seal of the gap between the partition (6) and the pipe (7) is achieved by installing a cylindrical sleeve (16). Partitions (6) are installed with the minimum allowable pitch over the entire height of the heat exchanger. The difference from the prototype is also that in the double base plate (8), the heating pipes are fixed by special welding after preliminary expansion of the pipes in the lower tube plate, which excludes the transmission of vibration from the vertical beam to the welds of the pipe seal in the tube plate. These differences, supplemented by effective thermal insulation, make it possible to increase the efficiency of heat transfer through the air path and thereby bring the temperature of the heated process air closer to the temperature of the carbon black that enters the heat exchanger.

Предлагаемая система рекуперативного нагрева технологического воздуха потребовала разработки новой конструкций 2-й секции, предназначенной для предварительного нагрева технологического воздуха до температуры не менее 150-200°С, т.е. выше точки росы аэрозоля технического углерода (120-130°С в зависимости от концентрации сернистых соединений). Предложен теплообменник типа "труба в трубе", заключенный в цилиндрическую обечайку (2) и имеющий два кольцевых канала (11, 14), при этом в первом кольцевом канале (11) установлены спиральные турбулизирующие ленты (18), а второй кольцевой канал (14) имеет специальное оребрение с помощью пластин (19), позволяющее обеспечить тангенциальное движение воздуха противоточно движению горячего теплоносителя.The proposed system for the regenerative heating of process air required the development of new designs of the 2nd section, designed for preheating of process air to a temperature of at least 150-200 ° C, i.e. above the dew point of a carbon black aerosol (120-130 ° С depending on the concentration of sulfur compounds). A tube-in-pipe type heat exchanger is proposed, enclosed in a cylindrical shell (2) and having two annular channels (11, 14), while spiral turbulent ribbons (18) are installed in the first annular channel (11) and the second annular channel (14 ) has a special finning with the help of plates (19), which makes it possible to ensure tangential air movement countercurrent to the movement of hot heat carrier.

Указанные отличия позволяют снизить возможность забивки греющих труб техническим углеродом в 1-й секции системы нагрева и интенсифицировать теплообмен.These differences can reduce the possibility of clogging of the heating pipes with carbon black in the 1st section of the heating system and intensify heat transfer.

Достигаемый технический результатAchievable technical result

1. Создание системы рекуперативного нагрева технологического воздуха оптимальной металлоемкости и габаритов.1. Creation of a system for recuperative heating of process air of optimum metal consumption and dimensions.

2. Достижение оптимальной производительности реактора и максимального выхода готовой продукции при обеспечении требуемого качества технического углерода.2. Achieving optimal reactor productivity and maximum yield of finished products while ensuring the required quality of carbon black.

3. Повышение эффективности процесса за счет снижения удельных расходов топлива и углеводородного сырья.3. Improving the efficiency of the process by reducing the specific consumption of fuel and hydrocarbons.

4. Повышение эффективности по организации теплопередачи и нагрева технологического воздуха.4. Improving the efficiency of heat transfer and heating of process air.

5. Возможность осуществления дифференцированного подхода к организации технологического процесса при получении различных марок технического углерода.5. The ability to implement a differentiated approach to the organization of the technological process upon receipt of various grades of carbon black.

6. Снижение объема обвязывающих металлоконструкций и объемов фундаментов, что снижает затраты при проведении строительно-монтажных работ.6. Reducing the volume of binding steel structures and the volume of foundations, which reduces costs during construction and installation works.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (3)

1. Способ получения технического углерода из жидкого углеводородного сырья путем его термоокислительного разложения, включающий предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха за счет рекуперативного теплообмена с аэрозолем технического углерода сначала в теплообменнике типа «труба в трубе», заключенном в цилиндрическую обечайку, а далее - в кожухотрубчатом теплообменнике, смешивание топлива с нагретым технологическим воздухом и его горение для получения дымового газа с остаточным активным кислородом, интенсивное смешивание жидкого углеводородного сырья в потоке дымового газа, испарение углеводородного сырья, его термоокислительное разложение с образованием аэрозоля технического углерода и его последующим охлаждением, отличающийся тем, что предварительный нагрев технологического воздуха ведут до температуры 150-200°С, а нагрев в кожухотрубчатом теплообменнике - до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива, горение топлива с технологическим воздухом осуществляют при температуре, превышающей температуру разложения углеводородного сырья на 200-300°С, а количество остаточного активного кислорода в дымовом газе рассчитывают из условия полного горения топлива по количеству остаточного воздуха на 1 кг углеводородного сырья, причем1. A method of producing carbon black from liquid hydrocarbon raw materials by thermo-oxidative decomposition, including preheating liquid hydrocarbon raw materials and process air through recuperative heat exchange with a carbon black aerosol first in a pipe-in-pipe heat exchanger enclosed in a cylindrical shell, and then in a shell-and-tube heat exchanger, mixing fuel with heated process air and burning it to produce flue gas with residual active oxygen ohm, intensive mixing of liquid hydrocarbon raw materials in a flue gas stream, evaporation of hydrocarbon raw materials, its thermo-oxidative decomposition with the formation of carbon black aerosol and its subsequent cooling, characterized in that the process air is preheated to a temperature of 150-200 ° C, and shell-and-tube heating heat exchanger - up to a temperature exceeding the auto-ignition temperature of the fuel, the fuel is burned with process air at a temperature higher than the temperature Proposition hydrocarbons at 200-300 ° C, and the amount of residual active oxygen content in the flue gas is calculated from the condition of complete fuel combustion by the number of residual air for 1 kg of hydrocarbon feed, wherein при получении малоактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 0,4-0,7 нм3/кг углеводородного сырья;upon receipt of inactive carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 0.4-0.7 nm 3 / kg of hydrocarbon feed; при получении полуактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 0,7-1,0 нм3/кг углеводородного сырья;upon receipt of semi-active carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 0.7-1.0 nm 3 / kg of hydrocarbon feed; при получении высокоактивного технического углерода количество остаточного воздуха выбирают равным 1,0-1,4 нм3/кг углеводородного сырья.upon receipt of highly active carbon black, the amount of residual air is chosen equal to 1.0-1.4 nm 3 / kg of hydrocarbon feed. 2. Система рекуперативного нагрева технологического воздуха, конструктивно выполненная из двух секций, расположенных последовательно по ходу движения горячего аэрозоля технического углерода, причем первая секция представляет собой кожухотрубчатый теплообменник с перекрестным и противоточным движением теплоносителей, имеющий цилиндрический корпус, трубный пучок, проходящий через всю высоту теплообменника, разделенный перегородками, в нижней части опирающийся на опорную плиту, а в верхней части закрепленный в трубной решетке посредством сильфонов, установленных на каждой трубе, обеспечивающих подвижность труб как при температурном расширении, так и при их сжатии в процессе изменения температурного режима работы теплообменника, а вторая секция, обеспечивающая предварительный нагрев технологического воздуха за счет охлаждения аэрозоля технического углерода при их противоточном движении, состоит из теплообменника типа «труба в трубе», заключенного в цилиндрическую обечайку, и имеет два кольцевых канала, причем первый кольцевой канал, предназначенный для движения аэрозоля технического углерода, образован наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью наружной трубы теплообменника, а второй кольцевой канал, предназначенный для движения нагреваемого воздуха, образован наружной поверхностью наружной трубы и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки, отличающаяся тем, что трубы кожухотрубчатого теплообменника установлены в перегородках с уплотнением посредством цилиндрических втулок высотой 100-120 мм с зазором до 1 мм, обеспечивающим их подвижность, наружная поверхность труб развита спиралевидным прерывистым оребрением, шаг которого составляет от 5 до 15 мм, причем опорная плита этого теплообменника выполнена двойной, а вторая секция выполнена с возможностью нагрева технологического воздуха до 150-200°С за счет того, что на наружной поверхности внутренней трубы установлена турбулизирующая спиральная лента с шагом навивки 1,5-2,5 м, а наружная поверхность наружной трубы имеет оребрение, выполненное равномерными участками с помощью пластин с наклоном до 30° по отношению к образующей, что позволяет обеспечить тангенциальное движение воздуха.2. A system for recuperative heating of process air, structurally made of two sections arranged sequentially along the hot aerosol of carbon black, the first section being a shell-and-tube heat exchanger with cross and countercurrent movement of heat carriers, having a cylindrical body and a tube bundle passing through the entire height of the heat exchanger divided by partitions, resting on the base plate in the lower part, and fixed in the middle of the tube sheet in the upper part the number of bellows installed on each pipe, providing the mobility of the pipes both during thermal expansion and during compression during the change in the temperature regime of the heat exchanger, and the second section, which provides preheating of the process air by cooling the carbon black aerosol during their countercurrent movement from a tube-in-pipe heat exchanger enclosed in a cylindrical shell and has two annular channels, the first annular channel designed for movement carbon black aerosol is formed by the outer surface of the inner tube and the inner surface of the outer tube of the heat exchanger, and the second annular channel for moving heated air is formed by the outer surface of the outer tube and the inner surface of the cylindrical shell, characterized in that the shell-and-tube heat exchanger tubes are installed in the walls with a seal by means of cylindrical bushings with a height of 100-120 mm with a gap of up to 1 mm, ensuring their mobility, the outer surface pipes is developed by spiral intermittent finning, the step of which is from 5 to 15 mm, and the base plate of this heat exchanger is double, and the second section is made with the possibility of heating the process air to 150-200 ° C due to the fact that on the outer surface of the inner pipe a spiral tape with a winding pitch of 1.5-2.5 m, and the outer surface of the outer pipe has a ribbing made in uniform sections using plates with an inclination of up to 30 ° with respect to the generatrix, which ensures that potential air movement. 3. Система рекуперативного нагрева технологического воздуха по п.2, отличающаяся тем, что шаг навивки спирального оребрения наружной поверхности труб кожухотрубчатого теплообменника для получения малоактивного технического углерода составляет 10-15 мм, для получения полуактивного технического углерода 8-10 мм, для получения высокоактивного технического углерода 5-8 мм.3. The system of recuperative heating of process air according to claim 2, characterized in that the step of winding spiral fins on the outer surface of the shell-and-tube heat exchanger tubes to produce low-active carbon black is 10-15 mm, to obtain semi-active carbon black 8-10 mm, to obtain highly active carbon black carbon 5-8 mm.
RU2006107612/15A 2006-03-14 2006-03-14 Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air RU2317308C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107612/15A RU2317308C2 (en) 2006-03-14 2006-03-14 Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107612/15A RU2317308C2 (en) 2006-03-14 2006-03-14 Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006107612A RU2006107612A (en) 2007-09-20
RU2317308C2 true RU2317308C2 (en) 2008-02-20

Family

ID=39267391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006107612/15A RU2317308C2 (en) 2006-03-14 2006-03-14 Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2317308C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446195C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" Method of producing low-dispersed technical carbon and reactor for realising said method
RU2614964C1 (en) * 2015-12-16 2017-03-31 Общество с ограниченной ответственностью "Омский завод технического углерода" Method of producing semi-active technical carbon
RU173095U1 (en) * 2016-12-09 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "Новые газовые технологии - синтез" (ООО "НГТ - синтез") BUILT-IN MIXING HEAT EXCHANGER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Орлов В.Ю. и др., Производство и использование технического углерода для резин, Ярославль, Александр Рутман, 2002, с.156-170, 218-224, 227, рис.5.38, с.130, 131, рис.4.4, с.29. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446195C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" Method of producing low-dispersed technical carbon and reactor for realising said method
RU2614964C1 (en) * 2015-12-16 2017-03-31 Общество с ограниченной ответственностью "Омский завод технического углерода" Method of producing semi-active technical carbon
RU173095U1 (en) * 2016-12-09 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "Новые газовые технологии - синтез" (ООО "НГТ - синтез") BUILT-IN MIXING HEAT EXCHANGER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006107612A (en) 2007-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7328738B2 (en) Heat exchanger
CN104245963B (en) Utilize the method and apparatus that oven gas prepares DRI (DRI)
JPH06511224A (en) Hydrocarbon decomposition method
USRE39068E1 (en) Method and apparatus for producing titanium dioxide
CA1137277A (en) Process for producing furnace black
RU2317308C2 (en) Technical carbon production process and a system for recuperative heating of process air
JPS6291589A (en) Hydrocarbon cracking apparatus
CN113122026A (en) Method for controlling porosity of carbon black
CN1006704B (en) Sequential cracking of hydrocarbons
CN1014151B (en) Process and equipment for prodn. of soft carbon black
US5866083A (en) Heat exchanger adapted for the production of carbon black
CN113652508A (en) Electromagnetic induction heating reforming furnace and using method thereof
CN101346176B (en) Conversion of methane to higher hydrocarbon
JPH0147517B2 (en)
CN105820831A (en) Method for cooling regeneration catalyst and equipment thereof
CN111659329B (en) Condensation reaction device
RU2366675C2 (en) Method of technical carbon preparation and device for recuperative cooling of technical carbon aerosol
US20220081308A1 (en) Process for producing potassium sulphate
RU2394054C2 (en) Method of producing semi-active technical carbon and reactor for realising said method
US3033651A (en) Method and apparatus for making carbon black
CN206721081U (en) A kind of carbon black reaction system and carbon black process system
CN112857097B (en) Heat exchange device for carbon black production equipment
CA2073573A1 (en) Temperature variable nest of heat exchanger tubes for constant quantitative ratios of the exchange gases and a heat exchange process
CN217600663U (en) Reactor for preparing low-carbon olefin by cracking hydrocarbons by directly heating heat carrier
CN217684954U (en) Industrial gas heating system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150315

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160427