RU2644468C2 - Способ и устройство для получения гибридных частиц технического углерода - Google Patents

Способ и устройство для получения гибридных частиц технического углерода Download PDF

Info

Publication number
RU2644468C2
RU2644468C2 RU2015100232A RU2015100232A RU2644468C2 RU 2644468 C2 RU2644468 C2 RU 2644468C2 RU 2015100232 A RU2015100232 A RU 2015100232A RU 2015100232 A RU2015100232 A RU 2015100232A RU 2644468 C2 RU2644468 C2 RU 2644468C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon black
particles
base particles
stream
carbon
Prior art date
Application number
RU2015100232A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015100232A (ru
Inventor
Нильс РЕДЕР
Хольгер МЕРЦ
Фикрет ДЮЛЬГЕР
Original Assignee
Пироликс Аг
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 Пироликс Аг filed Critical Пироликс Аг
Publication of RU2015100232A publication Critical patent/RU2015100232A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2644468C2 publication Critical patent/RU2644468C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B5/00—Coke ovens with horizontal chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/482—Preparation from used rubber products, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C09C1/60—Agglomerating, pelleting, or the like by dry methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C10B7/10—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with conveyor-screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/12—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by dry-heat treatment only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химической и резинотехнической промышленности. Первые базовые частицы (16) технического углерода получают в рабочем блоке (14) сжиганием минерального масла (40) при температуре 1200-1800°С в камере (18) сжигания предпочтительно в струе (36) смеси газ/воздух. Полученный продукт быстро охлаждают впрыскиванием воды (44) в охлаждающем блоке (42). Измельченные шинные отходы подвергают пиролизу и направляют полученный продукт (50) в подающий блок (20), снабженный измельчающим узлом (30), для получения вторых базовых частиц (22) технического углерода. Первые (16) и вторые (22) базовые частицы технического углерода имеют размер примерно 2-10 мкм. Затем примешивают вторые базовые частицы (22) в поток (48) первых базовых частиц (16). Смесь гранулируют в компактирующем блоке (24) с получением гибридных частиц (12) технического углерода, которые высушивают в сушильном блоке (28). Изобретение позволяет легко смешивать, измельчать и гранулировать различающиеся между собой базовые частицы технического углерода и обеспечить сохранность полученных гранул при хранении и транспортировке. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к способу и устройству для получения частиц технического углерода.
Уровень техники
Известный способ получения технического (промышленного) углерода именуется печным процессом. В ходе данного процесса в камере сжигания с контролируемой подачей воздуха сначала генерируют горячий газ, в котором затем при высоких температурах сжигают материал, основой которого является углерод. Обычно такой материал представляет собой ароматические угле- или нефтехимические масла, а в результате данного сжигания получают свободный несвязанный углерод в его технической модификации. На последней операции печного процесса реакцию резко прерывают посредством добавления воды (т.е. путем быстрого охлаждения) в той точке процесса, в которой сформированные частицы технического углерода имеют желаемый размер и требуемые свойства.
Размер и структура полученных таким образом частиц технического углерода соответствуют нанометрическому диапазону. Вследствие своей низкой плотности они образуют пыль с высоким уровнем дисперсности, что затрудняет их транспортировку. Поэтому вслед за этапом быстрого охлаждения сразу же применяют компактирующее оборудование, посредством которого частицы технического углерода напрямую переводятся в форму гранул. При этом важную роль играет характер струи газ/воздух, используемой в начале процесса, поскольку данная струя приводит к образованию потока углеродных частиц, который можно нагнетать прямо в гранулирующую систему, т.е. отпадает необходимость транспортировки частиц. Получив в системе гранулирования (пеллетизации) форму гранул (пеллет), технический углерод может транспортироваться без каких-либо проблем.
Относительно чистый технический углерод можно получить также в ходе процесса вторичной переработки, применяя недавние разработки, относящиеся к производству технического углерода посредством пиролиза изношенных шин и описанные, например, в WO 2011/035812 А1. По сравнению со стандартным техническим углеродом, полученным посредством печного процесса (см. выше), этот технический углерод, полученный из вторичного сырья (рециклированный технический углерод), имеет меньшую стоимость. Поэтому, чтобы обеспечить удешевление исходных материалов, в частности для шинной промышленности, целесообразно примешивать его к стандартному техническому углероду.
Вследствие особенностей режима процесса пиролиза частицы рециклированного технического углерода имеют различный размер; поэтому для получения частиц с заданными максимальными размерами технический углерод измельчают. Как и стандартный технический углерод, измельченная рециклированная модификация имеет очень низкую плотность и, таким образом, занимает очень большой объем, так что ее трудно хранить, перемещать с места на место и транспортировать. В связи с этим, чтобы улучшить данные свойства, рециклированный технический углерод может быть также подвергнут гранулированию (пеллетизации).
Простое смешивание различающихся между собой гранул технического углерода перед транспортировкой приводит к нежелательному разламыванию гранул под воздействием сдвигающих усилий, проявляющихся во время смешивания. В результате частицы технического углерода преобразуются в обратном направлении, переходя в свою исходную нежелательную форму, имеющую низкую плотность и большой объем, что, в свою очередь, нежелательно для хранения, перемещения с места на место или транспортировки.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке способа и устройства, позволяющих смешивать различающиеся между собой модификации технического углерода, избегая недостатков, перечисленных выше.
Данная задача решается посредством способа, предназначенного для получения гибридных частиц технического углерода, охарактеризованного в п. 1 формулы изобретения.
В других независимых пунктах формулы охарактеризованы устройство для получения гибридных частиц технического углерода и сама такая частица, полученная посредством данного способа.
Предпочтительные варианты изобретения приведены в зависимых пунктах формулы.
Предлагаемый способ получения гибридных частиц технического углерода включает следующие этапы:
a) получают первые базовые частицы технического углерода,
b) получают вторые базовые частицы технического углерода,
c) измельчают вторые базовые частицы технического углерода,
d) примешивают вторые базовые частицы технического углерода в поток первых базовых частиц технического углерода и гранулируют первые и вторые базовые частицы технического углерода, получая гибридные частицы технического углерода.
Таким образом, прежде всего получают различающиеся между собой модификации технического углерода и смешивают их непосредственно одну с другой. В ходе этого процесса вторые базовые частицы технического углерода измельчают до желаемого размера при примешивании их в поток первых базовых частиц, так что происходит смешивание обеих модификаций базовых частиц. Посредством совместного гранулирования первых и вторых базовых частиц технического углерода, присутствующих одновременно в потоке частиц, формируют гранулы (пеллеты), содержащие как первые, так и вторые базовые частицы, т.е. получают гибридные частицы технического углерода, удобные для хранения, перемещения с места на место и транспортировки.
Чтобы обеспечивалось желаемое соотношение компонентов смеси, желательно обеспечить возможность примешивать в поток первых базовых частиц технического углерода вторые базовые частицы технического углерода в количестве от 0 масс. % до 99 масс. %.
В предпочтительном варианте этап а) включает следующие операции:
а1) сжигают исходный материал, основу которого составляет углерод, в камере сжигания (предпочтительно в потоке смеси газ/воздух при температурах сжигания, лежащих в интервале 1200-1800°C),
а2) быстро охлаждают поток продукта сжигания, сформированный на операции а1), в результате чего образуются первые базовые частицы технического углерода.
Данные частицы желательно получать, используя для этого печной процесс. Применяемая в предпочтительном варианте струя сжигания, состоящая из газа и воздуха, образует поток уже сформированных первых базовых частиц технического углерода, нагнетаемый прямо в гранулирующую систему. Перед гранулированием сформированный посредством сжигания технический углерод предпочтительно охладить, причем резко, т.е. очень быстро. Преимущество, обеспечиваемое очень быстрым охлаждением, заключается в том, что осаждаются частицы, имеющие конкретный размер в микрометрическом интервале и обладающие особыми свойствами.
Желательно предварительно выбрать соотношение компонентов смеси газ/воздух и температуру сжигания, обеспечивающие заданные качества первых базовых частиц технического углерода и, в особенности, их размер в интервале примерно 2-10 мкм, предпочтительно 3-7 мкм.
Качества технического углерода зависят от температуры сжигания; поэтому в предпочтительном варианте температура сжигания может быть использована для управления скоростью сжигания. Достигаемое при этом преимущество заключается в возможности посредством скорости сжигания контролировать в сформированном техническом углероде долю загрязняющих остатков. В частности, химическая природа базовых частиц технического углерода зависит, в числе прочих факторов, от доли газового компонента в потоке газ/воздух.
Быстрое охлаждение предпочтительно производить посредством впрыскивания воды в поток сжигаемого продукта.
В качестве исходного сжигаемого углеродного материала предпочтительно ароматическое масло, обычно представляющее собой продукт угле- или нефтехимии.
В предпочтительном варианте, чтобы получить продукт пиролиза, гранулированный продукт, основу которого составляет углерод, подвергают на этапе b) пиролизу в нескольких нагревающих зонах, имеющих различающиеся между собой температуры, при пониженном давлении, причем время пребывания данного продукта в каждой нагревающей зоне составляет 2-4 ч.
В более предпочтительном варианте гранулированный продукт нагревают в трех нагревающих зонах, в которых превалирующая температура составляет соответственно 100-200°C (первая зона), 200-350°C (вторая зона) и 300-600°C (третья зона). В таком варианте, если время пребывания в индивидуальных нагревающих зонах достаточно велико, гранулы продукта пиролизируются постепенно, т.е. оптимальным образом, обеспечивая преимущество в виде фактически полного удаления летучих остатков из гранул. В результате получают, по существу, очень чистый рециклированный технический углерод.
Предпочтительно применять гранулированный продукт, представляющий собой измельченные шинные отходы. Поэтому желательно иметь возможность сформировать технологическую цепочку, в которой шины, произведенные с применением частиц технического углерода, используются повторно, например, для получения технического углерода, пригодного к употреблению в шинной промышленности.
Чтобы иметь возможность повторно использовать рециклированный технический углерод именно в шинной промышленности, желательно подвергать продукт пиролиза последующей очистке при примерно 800°C.
Предпочтительно измельчать вторые базовые частицы технического углерода до размера не более примерно 5 мкм.
Преимущество такого размера заключается в том, что он приблизительно соответствует размеру первых базовых частиц технического углерода, полученных в традиционной печи, т.е., как предпочтительный вариант, может быть достигнута особая гомогенность смеси двух модификаций технического углерода.
Желательно, на этапе d) поток первых и вторых базовых частиц технического углерода, образованный для их гранулирования с получением гибридных частиц, смешать с водой и/или с другими добавками.
Под воздействием воды и любых других добавок первая и вторая базовые частицы технического углерода полезным для способа образом прочно слипаются друг с другом и, таким образом, образуют компактную гибридную частицу технического углерода в ее гранулированной форме.
Желательно, проводить на этапе d) компактирование потока частиц по меньшей мере до половины его исходного объема.
Чем в большей степени происходит это предпочтительное уменьшение объема первых и вторых базовых частиц технического углерода, тем выше пригодность полученных гранул, в частности, для их хранения, перемещения с места на место и транспортировки.
По окончании этапа d) желательно осуществить высушивание гибридных частиц технического углерода.
Преимущество, обеспечиваемое таким высушиванием, заключается в удалении воды, добавленной в ходе быстрого охлаждения и гранулирования.
Посредством описанного процесса производят оптимальные гибридные частицы технического углерода, полученные из первых и вторых базовых частиц.
Устройство для получения гибридных частиц содержит рабочий блок для генерирования потока первых базовых частиц технического углерода, подающий блок для подачи вторых базовых частиц технического углерода в данный поток и компактирующий блок для гранулирования первых и вторых базовых частиц технического углерода с получением гибридных частиц. При этом подающий блок снабжен измельчающим узлом, предназначенным для получения вторых базовых частиц технического углерода посредством измельчения продукта, основу которого составляет углерод и который получен в результате пиролиза.
Измельчающим узлом, установленным в подающем блоке, измельчается продукт пиролиза, т.е., конкретно, рециклированный технический углерод. Обеспечиваемое при этом преимущество заключается в том, что данный продукт измельчается непосредственно в процессе подачи в поток первых базовых частиц технического углерода. Затем измельченные вторые частицы легко увлекаются этим потоком первых частиц, полученных в камере сжигания печи. Таким образом, устраняется проблема, связанная с большим объемом или низкой плотностью потока, состоящего из двух модификаций частиц технического углерода.
Желательно предусмотреть наличие сушильного блока, в котором из гибридных частиц технического углерода удаляют влагу. Так, в предпочтительном варианте из гранул удаляется вода, подаваемая в ходе процесса. Удаление влаги является позитивным фактором, позволяющим без дополнительной обработки применять полученные гранулы на следующих технологических операциях, в частности, при производстве шин.
Краткое описание чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи подробно рассмотрены предпочтительные варианты осуществления изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрировано устройство для получения гибридных частиц технического углерода.
На фиг. 2 проиллюстрировано устройство для получения рециклированного технического углерода.
На фиг. 3 проиллюстрирован процесс агрегирования первых и вторых базовых частиц технического углерода, приводящий к образованию гибридных частиц.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлено устройство 10 для получения гибридных частиц 12 технического углерода. В конструкцию устройства 10 входит рабочий блок 14, предназначенный для получения первых базовых частиц 16 технического углерода и представляющий собой камеру 18 сжигания. Кроме того, в устройстве 10 имеется подающий блок 20 для введения внутрь устройства вторых базовых частиц 22 технического углерода. Предусмотрено также наличие компактирующего блока 24 в виде гранулирующей системы 26, предназначенной для компактного агрегирования первых и вторых базовых частиц 16, 22 внутри устройства 10. За системой 26 по ходу процесса расположен сушильный блок 28, а в подающем блоке 20 установлен измельчающий узел 30, в котором измельчаются вторые базовые частицы 22 технического углерода.
Для введения газа и воздуха в камеру 18 сжигания она снабжена соответственно первой подающей трубой 32 и второй подающей трубой 34. Таким образом, трубы 32, 34 используются для получения струи 36 газ/воздух, в которой после нагрева ее до высокой температуры, лежащей в интервале 1200-1800°C, сжигается минеральное масло 40, поступающее в камеру 18 по третьей подающей трубе 38.
Сжигание минерального масла 40 в камере 18 сжигания приводит к образованию свободного углерода, который переносится струей газ/воздух в охлаждающий блок 42, где он быстро охлаждается водой 44, впрыскиваемой в блок 42 через сопло 46. Быстрым охлаждением инициируется формирование первых базовых частиц 16, которые, переносясь струей 36 газ/воздух, образуют поток 48 частиц, проходящий непосредственно в гранулирующую систему 26.
Фиг.2 иллюстрирует получение продукта 50, формируемого посредством пиролиза и вводимого через подающий блок 20 в поток 48 первых базовых частиц 16 технического углерода.
Внутри печи 52, в которой выполняют пиролиз, установлен шнек 54, транспортирующий через нее, например, измельченный в виде гранул продукт 56, представляющий собой части изношенных шин. Введение измельченных изношенных шин в печь 52 происходит через воронку 58 и не оказывает никакого воздействия на пониженное давление в данной печи.
Внутри печи 52 имеются три нагревающие зоны 60, в которых измельченный продукт 56 нагревается при разных температурах, конкретно, при 100-200°C (первая нагревающая зона 62), при 200-350°C (вторая нагревающая зона 64) и при 300-600°C (третья нагревающая зона 66). В каждой из трех зон 62, 64, 66 испаряются масла с различающимися массами, а продукты испарения экстрагируются посредством конденсирующей системы 68.
Далее этот продукт 50 пиролиза, очищенный в системе 70 очистки, вводится в подающий блок 20 (см. фиг. 1) и на пути к потоку 48 частиц измельчается в измельчающем узле 30, превращаясь во вторые базовые частицы 22 технического углерода. При этом измельчение продукта 50 пиролиза происходит до тех пор, пока размер частиц 22 не окажется в интервале 2-10 мкм.
Подающий блок 20 открыт в охлаждающий блок 42, так что сформированные в блоке 42 первые базовые частицы 16 гомогенным образом смешиваются с подаваемыми вторыми базовыми частицами 22. Однако предусмотрен также вариант, в котором подающий блок 20 открыт в камеру 18 сжигания, т.е. по ходу процесса, перед соплом 46.
Первые и вторые базовые частицы 16, 22 технического углерода переносятся в потоке 48 частиц, по ходу процесса, за подающий блок 20. За счет кинетической энергии потока 48 частиц они совместно поступают в гранулирующую систему 26, где компактно агрегируются, переходя в форму гранул 72. Затем они переносятся в сушильный блок 28, где из гранул 72 удаляется вода 44, которая использовалась для охлаждения и гранулирования.
Процесс получения гибридных частиц 12 технического углерода дополнительно проиллюстрирован на фиг. 3. Поток 48 частиц, в котором равномерно распределены первые и вторые базовые частицы 16, 22 технического углерода, компактируется в гранулирующей системе 26, образуя гранулы (пеллеты) 72, причем каждая из них содержит как первые базовые частицы 16, так и вторые базовые частицы 22. Таким образом, формируются гибридные частицы 12 технического углерода, каждая из которых имеет желаемое соотношение компонентов смеси первых и вторых базовых частиц 16, 22.
До настоящего времени технический углерод, полученный посредством пиролиза, имел низкое качество и применялся, главным образом, как наполнитель в дорожном строительстве и в других производственных сферах.
Известный из WO 2011/035812 А1 способ пиролиза для измельченных изношенных шин способен обеспечить промышленное получение рециклированного технического углерода, который благодаря своему высокому качеству может быть повторно использован в резиновой и шинной продукции.
Из-за особенностей режима процесса пиролиза частицы рециклированного технического углерода имеют разные размеры. Чтобы получить заданный размер частиц и, таким образом, хорошее распределение рециклированного технического углерода в резиновой смеси, такой углерод можно измельчить. Однако как стандартный технический углерод, так и его измельченный рециклированный аналог имеют очень низкую плотность и очень большой объем. Продукты, отличающиеся очень низкой плотностью, трудно хранить, перемещать с места на место или транспортировать. Поэтому стандартный технический углерод, чтобы облегчить манипуляции с ним, подвергают гранулированию. Точно так же, как и стандартный технический углерод, можно гранулировать и измельченный рециклированный технический углерод, в результате чего становятся возможными его удобные хранение, перемещение с места на место и транспортировка.
Дифференциация резиновых смесей и силикатных добавок, увеличивающаяся, в особенности, за последние 5-10 лет, инициировала получение конечных продуктов пиролиза, имеющих различные составы и, в частности, различные концентрации силикатных компонентов. Однако для промышленного производства шин желателен существенно постоянный состав. Балансирование химического состава и, таким образом, обеспечение постоянных химических характеристик при получении резиновых смесей можно обеспечить, например, посредством смешивания, в определенном соотношении, рециклированного технического углерода со стандартным.
Простое смешивание различных гранул до транспортировки приводит к нежелательному разламыванию гранул.
Однако изобретение предлагает способ и устройство, позволяющие смешивать рециклированный технический углерод со стандартным до транспортировки.
Поскольку измельченный рециклированный технический углерод в ходе продолжительного хранения проявляет тенденцию к агломерированию, предусмотрена возможность подавать его непосредственно в стандартный процесс до гранулирования, выполняемого в устройстве по изобретению. В таком варианте он гранулируется совместно со стандартным техническим углеродом.
Сушильный аппарат, обычно используемый для получения стандартного технического углерода в ходе производственного процесса, настроен на определенное количество материала, проходящего через печь, и не может функционировать при меньшей производительности.
Данная проблема решается посредством смесителя, оборудованного мельницей для измельчения рециклированного технического углерода. Такой смеситель предпочтительно установить, по ходу процесса, за охлаждающим блоком, у выхода из печной камеры сжигания, но до гранулирующей системы, или у перехода к гранулирующей системе, причем количество рециклированного технического углерода, соответствующее уменьшенному выходу продукта из печного процесса, подают в устройство в режиме строго дозированного добавления. В альтернативном варианте предусмотрена дополнительная возможность подавать рециклированный технический углерод, продувая его вдоль масла на начальном участке печной камеры сжигания и пропуская через печной процесс. Результатом такого технического решения может быть дополнительное повышение качества измельченного рециклированного технического углерода.
Перечень цифровых обозначений
10 - Устройство
12 - Гибридные частицы технического углерода
14 - Рабочий блок
16 - Первая базовая частица технического углерода
18 - Камера сжигания
20 - Подающий блок
22 - Вторая базовая частица технического углерода
24 - Компактирующий блок
26 - Гранулирующая система
28 - Сушильный блок
30 - Измельчающий узел
32 - Первая подающая труба
34 - Вторая подающая труба
36 - Струя газ/воздух
38 - Третья подающая труба
40 - Минеральное масло
42 - Охлаждающий блок
44 - Вода
46 - Сопло
48 - Поток частиц
50 - Продукт пиролиза
52 - Печь для пиролиза
54 - Шнек
56 - Измельченный продукт
58 - Воронка
60 - Нагревающие зоны
62 - Первая нагревающая зона
64 - Вторая нагревающая зона
66 - Третья нагревающая зона
68 - Конденсирующая система
70 - Система очистки
72 - Гранула

Claims (20)

1. Способ получения гибридных частиц (12) технического углерода, включающий следующие этапы:
a) получают первые базовые частицы (16) технического углерода,
b) получают вторые базовые частицы (22) технического углерода пиролизом гранул продукта, основу которого составляет углерод,
c) измельчают вторые базовые частицы (22) технического углерода,
d) примешивают вторые базовые частицы (22) технического углерода в поток (48) первых базовых частиц (16) технического углерода и гранулируют первые и вторые базовые частицы (16, 22) технического углерода, получая гибридные частицы (12) технического углерода, причем на этапе а) осуществляют следующие операции:
а1) сжигают исходный материал, основу которого составляет углерод, в камере (18) сжигания, предпочтительно в струе (36) смеси газ/воздух, при температурах сжигания, лежащих в интервале 1200-1800°С;
а2) получают первые базовые частицы (16) технического углерода в результате быстрого охлаждения потока продукта сжигания, сформированного на операции а1),
причем этап получения первых базовых частиц (16) технического углерода включает в себя установку заданного соотношения компонентов смеси газ/воздух и заданной температуры сжигания, обеспечивающих заданные свойства первых базовых частиц (16) технического углерода, имеющих размер примерно 2-10 мкм, предпочтительно примерно 3-7 мкм,
причем этап измельчения вторых базовых частиц (22) технического углерода включает в себя измельчение вторых базовых частиц (22) технического углерода до размера примерно 2-10 мкм, предпочтительно примерно 3-7 мкм,
причем полученные гибридные частицы (12) технического углерода представляют собой гранулы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что быстрое охлаждение осуществляют впрыскиванием воды (44) в поток продукта сжигания.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжигаемым материалом, основу которого составляет углерод, является минеральное масло (40), в частности ароматическое масло, предпочтительно угле- или нефтехимическое масло.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченный продукт (56), основу которого составляет углерод, на этапе b) подвергают пиролизу в нескольких нагревающих зонах (60), имеющих различающиеся между собой температуры, при пониженном давлении с целью получения продукта (50) пиролиза, причем время пребывания измельченного продукта (56) в каждой нагревающей зоне (62, 64, 66) составляет 2-4 ч.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что используемый измельченный продукт (56) представляет собой измельченные шинные отходы.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью получения гибридных частиц (12) технического углерода посредством гранулирования первых и вторых базовых частиц (16, 22) технического углерода поток (48) частиц первых и вторых базовых частиц (16, 22) технического углерода смешивают на этапе d) с водой (44) и/или с дополнительными добавками.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе d) поток (48) частиц компактируют по меньшей мере до половины своего исходного объема.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что по окончании этапа d) гибридные частицы (12) технического углерода высушивают.
9. Гибридные частицы (12) технического углерода, сформированные из первых базовых частиц (16) технического углерода и вторых базовых частиц (22) технического углерода посредством способа в соответствии с любым из пп. 1-8.
10. Устройство для получения гибридных частиц (12) технического углерода, содержащее рабочий блок (14) для генерирования потока (48) первых базовых частиц (16) технического углерода, подающий блок (20) для введения в указанный поток (48) вторых базовых частиц (22) технического углерода и компактирующий блок (24) для гранулирования первых и вторых базовых частиц (16, 22) технического углерода с получением гибридных частиц (12) технического углерода, причем подающий блок (20) снабжен измельчающим узлом (30), предназначенным для получения вторых базовых частиц (22) технического углерода посредством измельчения полученного в результате пиролиза продукта (50), основу которого составляет углерод, причем в указанном потоке частиц, исходящем из блока (14), расположен охлаждающий блок (42) для формирования быстрым охлаждением первых базовых частиц (16) технического углерода.
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что дополнительно содержит сушильный блок (28) для высушивания гибридных частиц (12) технического углерода.
RU2015100232A 2012-06-29 2013-06-28 Способ и устройство для получения гибридных частиц технического углерода RU2644468C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012105796.6A DE102012105796B4 (de) 2012-06-29 2012-06-29 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hybrid - Carbon Black - Teilchen
DE102012105796.6 2012-06-29
PCT/EP2013/063704 WO2014001539A1 (de) 2012-06-29 2013-06-28 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hybrid-carbon black-teilchen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015100232A RU2015100232A (ru) 2016-08-20
RU2644468C2 true RU2644468C2 (ru) 2018-02-12

Family

ID=48700608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015100232A RU2644468C2 (ru) 2012-06-29 2013-06-28 Способ и устройство для получения гибридных частиц технического углерода

Country Status (11)

Country Link
US (2) US9676943B2 (ru)
EP (1) EP2867312B1 (ru)
JP (1) JP2015522679A (ru)
KR (1) KR101901841B1 (ru)
CN (1) CN104470993B (ru)
DE (1) DE102012105796B4 (ru)
IN (1) IN2015DN00522A (ru)
PL (1) PL2867312T3 (ru)
RU (1) RU2644468C2 (ru)
TR (1) TR201906966T4 (ru)
WO (1) WO2014001539A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105796B4 (de) * 2012-06-29 2016-01-21 Pyrolyx Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hybrid - Carbon Black - Teilchen
CN104004390B (zh) * 2014-05-08 2016-01-27 山东邹平开元化工石材有限公司 一种轮胎裂解炭黑后处理设备及处理工艺
US10519298B2 (en) 2015-04-30 2019-12-31 Cabot Corporation Carbon coated particles
DE102016015591A1 (de) 2016-12-28 2018-06-28 Zeppelin Systems Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black und Herstellungsverfahren eines Pre-Compounds für eine Gummi-Mischerei
KR102620311B1 (ko) * 2018-11-30 2024-01-03 오씨아이 주식회사 카본 블랙 제조 장치 및 카본 블랙 제조 방법
EP4043536A1 (de) * 2021-02-12 2022-08-17 Bernhard Grimm Vorrichtung und verfahren zur nassen russ-aufbereitung
DE102021209200A1 (de) 2021-08-20 2023-02-23 Continental Reifen Deutschland Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Ausgangsmaterialien für die Reifenherstellung
CN113999546B (zh) * 2021-10-09 2022-08-23 济南恒誉环保科技股份有限公司 一种裂解炭黑二次处理工艺及装置
CN117208274B (zh) * 2023-11-07 2024-01-23 邯郸黑猫炭黑有限责任公司 一种用于炭黑材料的输送系统
CN117777619B (zh) * 2023-12-28 2024-06-28 广东思普线缆实业有限公司 一种高耐候性pvc电子连接线及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2695837A (en) * 1951-04-02 1954-11-30 Phillips Petroleum Co Process for producing pelleted furnace carbon black
WO1979000625A1 (en) * 1978-02-15 1979-09-06 Intenco Inc Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires
SU1201294A1 (ru) * 1983-06-06 1985-12-30 Научно-Производственное Объединение "Техуглерод" Способ утилизации отходов полимерных материалов
US20040213728A1 (en) * 2003-04-24 2004-10-28 Peter Kopietz Process for the production of furnace black
RU2276170C2 (ru) * 2004-04-29 2006-05-10 Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" Способ получения сажи из резиновых отходов
RU2285025C2 (ru) * 2004-12-20 2006-10-10 Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН) Способ производства технического углерода (сажи)
WO2011035812A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Scutum Capital Ag Process and apparatus for multistage thermal treatment of rubber waste, in particular scrap tires

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS547277B2 (ru) * 1973-02-19 1979-04-05
JPS5839458B2 (ja) * 1980-10-28 1983-08-30 電気化学工業株式会社 アセチレンブラックの製法
JP2956122B2 (ja) * 1990-04-27 1999-10-04 三菱化学株式会社 カーボンブラックの湿式造粒法
JPH0517704A (ja) * 1991-07-16 1993-01-26 Nippon Steel Chem Co Ltd カーボンブラツク造粒品の製造方法
JP3224692B2 (ja) * 1994-07-20 2001-11-05 三菱重工業株式会社 廃棄物からのカーボンブラック製造方法及び装置
DE19623198A1 (de) 1996-06-11 1997-12-18 Degussa Verfahren zur kontinuierlichen Trockengranulation von Pulverruß
ATE310054T1 (de) * 2000-09-19 2005-12-15 Vorrichtung und verfahren zur umwandlung eines kohlenstoffhaltigen rohstoffs in kohlenstoff mit einer definierten struktur
KR101274906B1 (ko) 2005-05-16 2013-06-13 캐보트 코포레이션 카본블랙의 블렌드 및 이것을 함유하는 제품
US8263038B2 (en) * 2006-04-18 2012-09-11 Delta-Energy Holdings, Llc Method of devolatilizing recycled carbon black and associated method
JP5017704B2 (ja) 2008-01-29 2012-09-05 サクラファインテックジャパン株式会社 薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法
JP5878275B2 (ja) * 2009-05-29 2016-03-08 株式会社ブリヂストン 高分子系廃棄物の熱分解方法、炭化物の回収方法、並びに炭化物、ゴム組成物及びタイヤ
JP5632661B2 (ja) * 2010-06-21 2014-11-26 株式会社ブリヂストン ゴム補強用炭素材料及びその製造方法
JP5813985B2 (ja) 2011-04-19 2015-11-17 株式会社ブリヂストン ゴム物品補強用炭化物の製造方法
DE102012105796B4 (de) * 2012-06-29 2016-01-21 Pyrolyx Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hybrid - Carbon Black - Teilchen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2695837A (en) * 1951-04-02 1954-11-30 Phillips Petroleum Co Process for producing pelleted furnace carbon black
WO1979000625A1 (en) * 1978-02-15 1979-09-06 Intenco Inc Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires
SU1201294A1 (ru) * 1983-06-06 1985-12-30 Научно-Производственное Объединение "Техуглерод" Способ утилизации отходов полимерных материалов
US20040213728A1 (en) * 2003-04-24 2004-10-28 Peter Kopietz Process for the production of furnace black
RU2276170C2 (ru) * 2004-04-29 2006-05-10 Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" Способ получения сажи из резиновых отходов
RU2285025C2 (ru) * 2004-12-20 2006-10-10 Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН) Способ производства технического углерода (сажи)
WO2011035812A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Scutum Capital Ag Process and apparatus for multistage thermal treatment of rubber waste, in particular scrap tires

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. 170-172. *

Also Published As

Publication number Publication date
US9676943B2 (en) 2017-06-13
PL2867312T3 (pl) 2019-08-30
US20170240813A1 (en) 2017-08-24
RU2015100232A (ru) 2016-08-20
KR101901841B1 (ko) 2018-09-27
US9938465B2 (en) 2018-04-10
CN104470993B (zh) 2017-10-27
TR201906966T4 (tr) 2019-06-21
EP2867312A1 (de) 2015-05-06
IN2015DN00522A (ru) 2015-06-26
WO2014001539A1 (de) 2014-01-03
EP2867312B1 (de) 2019-02-20
CN104470993A (zh) 2015-03-25
JP2015522679A (ja) 2015-08-06
US20150197638A1 (en) 2015-07-16
DE102012105796B4 (de) 2016-01-21
DE102012105796A1 (de) 2014-01-02
KR20150032728A (ko) 2015-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2644468C2 (ru) Способ и устройство для получения гибридных частиц технического углерода
JP2001172655A (ja) ペレット化燃料の製造方法
KR101209465B1 (ko) 팜 잔사유를 이용한 석탄의 개질방법
JP2012046729A (ja) 繊維状バイオマスからの炭化物の製造方法
US20100116181A1 (en) Method of making cellulose/plastic pellets having a low plastic content
US20240018361A1 (en) Method for pelletizing carbon black reclaimed from waste tires
KR102623343B1 (ko) 열분해를 사용하여 폐타이어로부터 카본블랙을 제조하는 시스템 및 방법
KR101557820B1 (ko) 팜 부산물의 반 탄화물을 이용한 성형탄 제조방법
JP4532313B2 (ja) 炭材内装塊成化物の製造方法
CN111808450A (zh) 一种由裂解炭渣制备高品质造粒炭黑的方法
JP4136772B2 (ja) 木材及び石炭を含む燃料及びその製造方法
JP4868872B2 (ja) 廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置
JP4102257B2 (ja) 高炉用コークスの製造方法
JP5394695B2 (ja) 低石炭化度の非微粘結炭の改質方法、非微粘結炭を改質する成型物及びコークスの製造方法
CN103614179B (zh) 高效能转性生物质颗粒的生产工艺
KR102311207B1 (ko) 시멘트 제조공정에서 생성되는 염소 바이패스 더스트를 이용하여 아스팔트 채움재를 생산하는 방법 및 아스팔트 채움재
RU2815780C1 (ru) Способ изготовления пиролизного наполнителя
NL2028820B1 (en) A process for the preparation of an asphalt composition.
JP2011056789A (ja) 廃プラスチック粉砕物の製造方法および鉱石還元剤または固体燃料
KR100691504B1 (ko) 연소시 발생되는 열을 사용하여 연소를 위한 연료를생산하는 재생에너지연소장치
KR20030018812A (ko) 농업용 폐비닐을 이용한 고형연료 제조방법
JP2001354982A (ja) セメント製造用燃料
JPH07242889A (ja) 固形燃料の製造方法
JP5084273B2 (ja) 廃棄物の炭化物とプラスチック混合固形燃料の製造方法及び装置
KR20200065691A (ko) 카본 블랙 비드 제조 장치