SU1040773A1 - Способ получени среднедисперсной сажи - Google Patents

Abstract

I. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕ/Щ даСПЕРСНОЙ САЖИ, включаюищй сжигаHHfe топлива с воздухом с образован , ем потока продуктов горени , аксиа Воз9у  Cbtfbt ную подачу в него части распыленного углеводородного сырь  и его разложение с образованием салсегазовых продуктов, радиальную.подачу в них остальной части распыленного сырь , термическое разложение его и закалку сажегазовых продуктов, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, ; с целью повышени  производительности процесса по сырью и выхода сажи , сырье расга шивают воздухом при 450-800 С и общем расходе воздуха, подаваемого в процесс, 2,4-2,8 сырь  и топлива. г 2.,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что аксиально подают 25-60 мас.% сырь . ву  на « tcitM eMUjf

Description

J. Изобретение относитс  к области производства сажи, а именно к спо-г собам получени  среднедисперсной полуусиливающей сажи путем термического разложени  углеводородного сырь  в продуктах горени  вспомогательного топлива. Изобретение может быть использова . но дл  получени  печных среднедисперсных саА с удельной поверхностью от 30 до 70 , примен емых в качестве усиливающих наполнителей вполимерных композици х. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ получени  среднедисперсной салси, включающий сжига-. ние топлива, с воздухом .с образованием потока продуктов горени ,, аксиально подачу в него 5-20 мае.% рас пьшенного углеводорода и его разложе ние с образованием сажегазовых продуктов , радиальную подачу в них остальной части распьшенного сырь , термическое разложение его и закалку сажегазовых продуктов, -сырье в реактор подают распыленным с помощью механических форсунок, дл  подд1вр- жани  температуры разложени  сырь  на второй Стадии на необходимом уро не в реакционную смесь ввод т дополнительные потоки гор чих газов горени .. Недостатком известного способа  вл етс  недостаточно высокие произ водительность процесса по сырью и вы ход сажи из сырь . Кроме того, боль шое количество форсуночных и горе- лочных устройств дл  подачи сырь , и дл  сжигани  основного и вспомога тельных потоков топлива требует боль ших затрат на обслуж1Шание, Целью изобретени . вл етс  повышение производительности процесса по сырью и выхода сажи. Поставленна  цель достигаетс  тем, что способ получени  сажи включает сжигание топлива с воздухом с образованием потока продуктов горени , аксиальную подачу в полученный поток распьшенного воздухом с темпе ратурой 450-800°С 25-60 мае.% угле водородного сырь , термическое разл жение сырь  с образованием сажега- зовых продуктов, подачу в них распы . ленной воздухом с температурой 450800°С остальной части сырь , его термическое разложение и закалку са же газовьи продуктов при общем расхо 3 де воздуха, подаваемого в процесс (на сжигание топлива и на распыление сырь J, 2,4 - 2,8 сырь  и топлива (на суммарное количество сырь  и топлива ). Отли.чие состоит в том, что сырье распьшивают воздухом при . 450-800 С и общем расходе воздуха, подаваемого в процесс, 2,4-2,8 нм /кг сырь  и топлива, дополнительно аксиально подают 25-60 ма:С.% сырь . Использование дл  распьшени  сырь  воздуха, нагретого до 450800с , позвол ет осуществить стадию его дополнительного нагрева в момент распылени . При этом резко интенсифицируетс  процесс дИспергирова- ни  сырь  и сокращаетс  ррем  его нагрева до температуры разложени . Это дает возможность повысить производительность по сырью и получать при этом сажу с чистой от неразложившихс  углеводородов поверхностью. При температуре воздуха менее 450°G количество тепла, подводимое к сырью с распьшивающим агентом, неостаточно , и на поверхности сажи по вл ютс  неразложившкес  углево- Повьшение дороды. температуры врзду- ха выше 800С не желательно, так как экспериментально.установлено, что при этом наблюдаетс  коксование сырь  на выходе из сырьевых форсунок и по вление в саже коксовых частиц, так называемого грита. Пределы общего расхода воздуха, подаваемого в процесс, на количество сырь  и топлива установлены экспериментально. При общем расходе менее 2,4 на поверхности получаемой сажи .по бл ютс  неразложившиес  углеводороды, а при общем расходе воздуха более 2,8 нм /кг снижаетс  выход сажи из сырь . Увеличение расхода воздуха в процесс приводит к росту.дисперсности получаемой сажи. При осуществлении способа целесообразно , чтобы аксиально подавали 25-60 мас.% сырь  от его общего количества. При увеличении аксиальной части сырь  увеличиваетс  концентраци  сажевых частиц в сажегазовых продуктах . Втора  часть сырь  при этом термически разлагаетс  с отложением углерода на поверхности образовавшихс  на первой стадии сажевых частиц. Поскольку энерги  активации роста углеродной поверхности сажевых частиц более чем иа пор док ниже энергии активации образоваии  сажевых частиц, значительно сокращаютс  затраты энергии на разложение второй части сырь  что обеспечивает высокий выход сажи из сырь . Кроме того изменение соотно щени  аксиальной и радиальной час-г тей вводимого сырь  позвол ет ре- гулиравать величину дисперсности получаемой сажи. «. Уменьшение первой части сырь  ниже 25% от его общего количества и, соответственнр, увеличение концентрации сырь  в реакционных газах на второй стадии приводит к неполноте разложени  сырь  и отложению .неразложившихс  углеводородов на по верхности сажевых .частиц. Верхний предел количества сырь , подаваемого в продукты .горени  на первой стадии, св зан с необходимостью обеспечени  стабильной работы реактора. При увеличении перво части сырь  более 60% от его общето количества в результате снижеЬи  температуры потока и роста кон- центра1щи сырь  наблюдаетс  коксование реактора. Н чертеже представлен продольный разрез реактора дл  осуществлени; . предлагаемого способа полУ чени  сажи. Реактор содержит.корпус 1 в котором последовательно и соосно расп ложены воздушна  камера 2, камера 3 горени  и реакционна  камера 4. В воздушной камере 2 параллельно щ  дольной оси реактора.смонтированы трубы 5, соединенные с камерой 3 горени  и установленные по ее периф рии. Трубы 5 внутри воздушной камеры имеют прорези 6. Внутри труб 5 установлены топливные горелки 7 та ким образом, что их распылители рас положены на входе в камеру горени  Воздувша  камера сйабжена патрубками 8 дл  подачи возду:ха на горение топлива. По оси воздушной камеры смонтирована напра  кнца  труба 9, в которой установлена сырьева  фор- сунка 10. В начале реакционной камеры 4 радиально .установлены одн или несколько сырьевых форсунок П Сырьевые форсунки соединены с источниками (на рисунке не показаны ) дл  подачи под давлением сырь  и воздуха дл  его распылени . В конце реакционной камеры радиально установлены вод ные форсунки 12. Камера горени  и реакционна  камера образованы футеровкой 13, выполненной из огнеупорных изделий внутри корпуса 1. Предварительно подогретый воздух через патрубок 8 поступает в воздуш- ную камеру 2 и через прорези 6 в трубах 5 проходит в камеру 3 горени . Топливо подаетс  в камеру горени  через топливные горелки 7 и сжигаетс  с воздухом иа периферии камеры горени , В случае использовани  жидкого топлива в горелки 7 подают воздух на распыление топлива. В продукты горени  топлива через аксиаль-;ную форсунку 10 подают первую сырь , котора  составл ет 25-60% от его общего количества. Дп  распылени  сырь  в форсунку 1О подают воздух под давлением, предварительно подогретый до 450-800%-. В качестве сырь  используют продукты переработ- . ки нефти или камениоуголь сой смолы, или их смеси За счет тепла продуктов , горени  сырье разлагаетс  с образованием сажегазовых продуктов, которые за- . тем поступают в реакционную камеру 4. В начале реакционной камеры в сажегазовые продукты через форсунки 11 подают вторую часть сырь , распыленного воздухом с температурой 450-800 ®С. Врем  контакта ot момента ввода первой части сырь  до ввода второй части составл ет от 0,015 до 0,15 с. Общий расход воэг духа, подаваемого в процесс, на сум марное коли:чествосырь  и тош1И ва составл ет от 2,4 до 2,8 нм /кг. Втора  часть сырь  термически разлагаетс  в реакционной камере с Ьтло- жением углерода на поверхности образовавшихс  в камере горени  сажевых частиц ив коице реакционной кане осуществл етс  закалка продуктов реакции путем впрыскивани  , воды через форсунки 12. Охлахзденные сажегазовые продукты вывод тс  из реактора и поступают в систему аппаратов дл  отделени  сажи .от газообразных продуктов реакции. Пример 1. В камеру горени  реактора подают топливо (дизельное

топливо ) в количестве 270 кг/ч, распыленное воздухом, подаваемым в количестве 300 нм/ч. Дл  сжигани  топлива в камеру горени  подают предварительно подогретый до воздух в количестве от 7800 до 9600 , В продукты горени  топлива аксиально подают первую часть предварительно подогретого до сьфь  (смесь антраценового масла и термогазойл  в соотношении 30-70 ), котора  составл ет 400% от его общего количества, и распыливают его с помощью предварительно подогретого до ASO-SOO C воздуха, подаваемого в количестве от О,15.до 0,34 нм на V кг сырь . За счет тепла прод уктов горени  распыленное сырье разлагаетс  в камере горени  с образованием саже- газовых продуктов. В поток саже- газовых продуктов радиально подают вторую часть сырь  в количестве от 1320 до 2500 кг/ч. Сырье распыливают подогретым до 450-800 С воздухом , подавае№1м в -количестве от 0,15 до 0,34 сырь . Удельный расход всего воздуха, подаваемого в процесс, на количество сырь  и топлива составл ет от 2,4 до 2,8 нм/кг. Втора  часть сырь  разлагаетс  в реакционной камере при 1350-1500. Затем сажегазовые, продукты в конце реакционной камеры закаливают до 700-750°С путем впрыкивани  воды и подают в аппараты дл  отделени  сажи от газообразных продуктов реакции. Образцы полученной сажи анализируют по ГОСТ 7885-7 Выход сажи из сырь  определ етс  расчетом по материальному балансу процесса.

Результаты опытов, проведенных на опытно-промышленном реакторе при различной температуре подогрева воздуха на распыление сырь  и разном расходе воздуха, подаваемого в процесс , на количество сырь  и топлива приведены в табл.1.

Как видно из данных табл.1, при распьшиванйи сырь  воздухом при 450-800°С и удельном расходе воздуха , подаваемого в процесс, иа количество сырь  и топлива от 2,4 до 2,8.нм/кг (опыты 2-5,7), производительиость процесса по сырью увеличиваетс  на 25-50%. Выход сажи из сырь увеличиваетс  на 2-13,5%.

, При температуре воздуха на распыление сырь  и удельном расходе воздуха в процесс ниже указанных пределов (опыт 1 ) возрастает оптическа  плотность бензинового зкстракта сажи , что говорит об отложении неразложившихс  углеводородов на поверхности сажевых частиц. При температуре воздуха на распыление сырь  выше (опыт 6 ) происходит увеличение содержани  остатка после просева через сито с .сеткой 014К,. а при расходе воздуха, подаваемого в процесс , выше 2,8 сырь  и топлива снижаетс  выход сажи из сырь .

П р и м е р 2. Опыты в соответствии с предлагаемым способом провод т аналогично описанным в примере 1 при величинах параметров процесса, соответствующих опыту 3. Сырье подают при различном соотношении первой (аксиальной ) и второй (радиальной его частей. Результаты опытов привеДены в табл.2.

Как видно из данных табл,2, при величине первой.части вводимого сырь  25-60% от его общего количества выход сажи из сырь   вл етс  достаточно высоким. Увеличение первой части сырь  приводит к увеличе .нию удельной геометрической поверхности на 6 м /г.

Ниже указанного предела увеличиг ваетс  оптическа  плотность бензи- . нового экстракта сажи. Выш указанного предела дисперсность сажи не измен етс  и растет содержание остатка после просева через сито с сеткой DI4K.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить .производительность процесса по сырью и выход сажи из сырь  с помощью распылени  сырь.  подогретым до оптимальной температуры воздухом, а также получать необходимую дисперсность сажи путем изменени  соотношени  количеств сьфь , вводимых на разньрс стади х процесса.

1040773

10 Таблица2

Аксиальна  часть сырь , в мас.% . 22 Выход сажи из сырь , мас.%. 64 Удельна  геометрическа  поверхность сажи, 44,5 Масл ное.число сажи, . мл/100 г Оп.тическа  плотность . . бензинового экстракта. 0,046 Содержание остатка пос- . . ле просева сито . с сеткой 014К, мас.% 0,000 0,000 25 64 48 106 0,018 63,5 53,5 54 105 103 102 0,001 0,000 0,000 0,000 0,0018 0,032

Claims (1)

1. ^: 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДНЕДИСПЕРСНОЙ САЖИ, включающий сжига- . ние топлива с воздухом с образовали—

   - .ем потока продуктов горения, аксиаль

   Воздух на Сырье воздух на . горение распыление ную подачу в него части распыленного углеводородного сырья и его разложение с образованием сажегазовых продуктов, радиальную подачу в них остальной части распыленного сырья, термическое разложение его и закалку сажегазовых продуктов, отл и ч а ю щ и й ся тем, что, с целью повышения производительное-* ’ ти процесса по сырью и выхода сажи, сырье распиливают воздухом при 450-800°С и общем расходе воздуха, подаваемого в процесс, 2,4-2,8 нм³/кг сырья и топлива.

   ' 2.,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что аксиально пода ют 25-60 мас.% сырья.

   Вода

   11 Воздух на /MCAMAfHUf