SU729222A1 - Способ получени сажи и реактор дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к производству сажи (технического углерода), примен емой в качестве наполнител  резиновых смесей дл  шин и других резинотехнических изделий. Известен способ получени  сажи и реактор дл  его осуществлени  pj , Этот способ включает подачу тангенциально потоку углеводородного топлива потока воздуха с образованием вращающегос  потока продуктов горени  и введение углеводородного сьфь  во вращающийс  поток продуктов топлива с последующим термическим разложением его. Известный реактор дл  осуществлени  способа включает камеру горени , снабженную аксиальным патрубком дл  введени  сырь , патрубок дл  подачи основного потока воздуха с установленной в ней горелкой, и камеру реакции соединенную с камерой горени  Щ. Недостатками этого способа и реактора ЯШ1ЯЮТСЯ нерегулируемость процесса смешени  потока воздуха с топливом. а также малые угловые скорости потока воздуха, что не обеспечивает его эффективного сжигани , и, следовательно, ведет к повышенным затратам материальных потоков топлива сырь . Известен также способ получени  сажи и реактор дл  его осуществлени  2. Такой способ получени  сажи включает подачу тангенциально потоку углеводородного топлива основного потока воздуха с образованием вращающегос  потока воздуха с образованием вращающегос  потока- продуктов горени , введегше углеводородного сырь  во вращающийс  поток продуктов горени  с последующим термическим его разложением. Недостатком такого способа  ат етс  большие энергоо.траты на производство сажи, вызванные необходимостью повыщени  угловых скоростей дл  обеспечени  эффективного сжигани  топлива, что в свою очередь требует сжати  всего коли- честба воздуха до более высоких давлений . Реактор включает камеру горени , снабженную аксиальным патрубком дл  введени  сырь , патрубком дл  подачи основного нотока воздуха с установленной в нем горелкой и кймеру реакции, соединенную с камерой гореига  . Недостатком способа и реактора также  вл етс  отсутствие регулируемос угловых скоростей потока воздуха, необходи мого дл  сжигани  топлива, что не обеспечи ет эффективного сжигани  топлива. Дл  обеспечени  же высоких угловых скоростей (которые необходимы дл  эффективно го сжигани  топлива) необходимо сжима все количество воздуха дл  сжигани  топлива, что требует дополнительного оборудовани  и увеличени  размеров реактора , то есть приводит к повышению материальных и энергетических затрат. Цель изобретени  - снижение энергетических и материальных затрат на прои водство сажи. Это обеспечиваетс  тем, что способ включает подачу тангенциально потоку углеводородного топлива (под давлением 0,1-2,5 ати) основного потока воздуха под давлением 0,15-0,6 ати с угловой скоростью 5О-12О рад/с и дополнительного потока воздуха под давлением 4-8 ати с угловой скоростью 600О10ООО рад/с (между потоком топлива и основным потоком воздуха при соотноше нии расходов дополнительного и основно го потоков воздуха О,О5-О,1:1 по объему) с образованием вращающегос  потока продуктов горени , введение угле водородного сырь  (аксиально) во вращ щийс  потйк продуктов горени  топлива (подаваемых аксиально, тангенциально или радиально) и последующее его терм ческое разложение. Основное отличие предлагаемого способа заключаетс  в том, что тангенциал но потоку топлива подают дополнительны поток воздуха под давлением 4-8 ати с угловой скоростью бООО-ЮООО рад/с и основной поток под давлением О,15- 0,6 ати с угловой скоростью 50- 12О рад/с. Дополнительное отличие заключаетс  в том, что дополнительный поток воздух ввод т между потоком топлива и основным потоком воздуха при соотношении расходов дополнительного и основного потоков воздуха 0,О5-О,1 : 1 по объем и в том, что топливо подают под давлением 0,1-2,5 ати. . Цель достигаетс  также тем, что Визвестном реакторе, включающем камеру горени , снабженную аксиальным патубком дл  введени  сырь  и патрубком дл  подачи основного потока воздуха с установленной в нем горелкой, и камеру реакции, соединенную с камерой горени , горелка снабжена стаканом с тангенциальной трубой дл  подачи дополнительного потока воздуха и лопатками, установленHbJMH на стакане, наружный диаметр ста- кана составл ет 0,2-0,4 внутреннего диаметра патрубка дл  подачи основного потока воздуха, что обеспечивает указанное выше соотношение расходов основного и дополнительного потоков воздуха. Враща сь с определенной скоростью вокруг потока топлива, дополнительный поток воздуха интенсивно смешиваетс  со стру ми топлива, образу  топливовоздушную смесь, котора  в свою очередь эффективно реагирует с вращающимс  основным потоком воздуха, обеспечива  эффективное сжигание топлива при пониженных значени х энергетических и материальных затрат на производство сажи. Верхние пределы угловых скоростей потоков основного и дополнительного потока воздуха, а также верхние пределы давлений воздуха выбраны из соображени  того, что более высокие значени  угловых скоростей требуют повышенных по сравнению с прин тыми в формуле величинами давленийвоздуха, что резко повышает энергозатраты на подачу его в реактор. Снижение .угловых скоростей этих же потоков и их давлений ниже за вл емых в формуле приводит к резкому снижению эффективности смешени , неполному сгора11ию топлива и как следствие этого увеличиваютс  затраты сырь , топлива воздуха на тонну выпускаемой сажи. Учитыва  высокую стоимость воздуха с давлением 4-8 ати, отношение расходов дополнительного и основного потоков воздуха составл ет O,O5-UD,1 по объему. Нижний предел давлени  топлива, а именно 0,1 ати, обуславливаетс  противодавлением в камере горени  реактора, верхний предел, а именно 2,5 ати, обусловлен большими гидравлическими потер ми в топливном трубопроводе. На фиг. 1 изображен реактор дл  осуществлени  предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг. 2 дан поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображен патрубок дл  подачи основного потока воздуха. Реактор дл  осуществлени  способа включает камеру 1 горени  с аксиальным патрубком 2 дл  подачи сырь  и патрубко 3 дл  подачи основного потока воздуха, в котором установлена горелка 4, каме- ру 5 реакции, соединенную с камерой 1 горени . Горелка 4 снабжена стаканом 6 с тангенциальной трубой 7 дл  подачи дополнительного потока воздуха и лопатка ми 8, установленными на стакане 6. В камеру 1 горени  патрубком 2 подают сырье (смесь 50% антраценового масла и 5О% зеленого масла) в количес-г ве 650 кг/ч предварительно распыленное воздухом с температурой и через патрубок 3 подают 2400 основного потока воздуха с давлением 0,22 ат и температурой . Основной поток воздуха закручивают в лопатках 8. Вращающийс  с угловой скоростью 70 рад/с основной поток воздуха смешивают после лопаток 8 с вращающим потоком топливо-воздушной смеси, поступающей из стакана 6 горелки 4, в которую через тангенциальную трубу 7 подаю дополнительный поток воздуха в количест ве 13О HMV4 с давлением 6 ати, в соотношении О,О5 по объему к основному потоку воздуха. Дополнительный поток воздуха с угловой скоростью 8ООО рад/с смешивают с аксиально подаваемым в стакан 6 топливом (пропан-бутан) с расходом 7О и давлением 0,6 ати. Полученную вращающуюс  смесь основного и дополнительного потоков . воздуха с топливом поджигают и продукты сгорани  подают в камеру 1 горени  тангенциально (см. фиг. 2). Продукты горени  имеют в камере 1 горени  температуру и давление 0,12 ати. Направление вращени  потоков воздуха в патрубке 3 по часовой стрелке. Напраачение вращени  продуктов сгорани  противоположно часовой стрелке. Сырье при 350°С (смесь 50% антраценового масла и 50% зеленого масла), предварительно распыленное воздухом, подают в камеру 1 горени  в количестве 65О кг/ч. Оно разх агаетс  с образованием сажегазовых продуктов в реакционной камере 5, которые затем подвергают зака;1ке , охлаждению с последующим выделением сажи. В результате получают сажу типа ПМ-100, которую затем используют в производстве шин. В таолицо преведены режимные пара- метры, характеристика сажи и данные материальных и энергетических затрат на получение сажи по, предлагаемому и известному способам, Т а б л и ц а

Расход основного потока воздуха дл  сжигани  топлива,

Расход дополнительного потока воздуха в горелку,

Соотношение дополнительного и основного потока воздуха, по объему

Давление основного потока воздуха перед реактором, кг/см

Давление дополнительного потока воздуха, кг/см

Углова  скорость основного потока воздуха в боковом канале, рад/с

Давление подачи топлива, ати

Углова  скорость допопнительногчэ потока воздуха на выходе из среза горелки, рад/с

8ООО 6ООО 1ОООО

7

Параметры

Расход воздуха на распыление сырь , HinVn

Температура в зоне реакции.С

Удельна  геометрическа  поверхность сажи,

Адсорбци  дибутилфталата, мл/100 г Выход сажи, вес.% к сырью Затраты сырь , руб/т, сажи

Затраты электроэнергии на подачу воздуха в реактор, руб/т. сажи

Затраты топлива, руб/т, сажи

Суммарные затраты сырь , электроэнер- гаи и топлива, руб{т. сажи

1И|«Н 1.И и . J .11ИИ1|1 il.l4Mfc,.n - JJКак видно из приведенной таблицы, суммарные энергетические и материапь- ные затраты на производство 1 т сажи по предлагаемому способу на 8-9% ниже, чем по прототипу.

Claims (5)

1. Способ получени  сажи врслгочающий подачу тангенцим ыю потоку угле- водородного топлива основного потока воздуха с образованием вращающегос  потока продуктов гореннЯ  введение уг леводородного сырь  во вращающийс 

поток продуктов горени  топлива с Г1ссше« дующим его термическим разложением, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергетических и материальных затрат, тангенциально потоку топлива подают дополнительный поток воздуха под давлением 4-8 ати с угловой скоростью 6ООО-1ОООО рад/с и основной поток под давлением 0,15 - 0,6 ати с угловой скоростью 50-12О рад/с.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что дополнительный поток воздуха ввод т между потоком TOIIлива и основным потоком воздуха при со отношешш расходов дополнительного

729222

8 Продолжение таблицы

ма а м

Способ

известный

IIII I

ОО

400

1560 156О

99

98 1О8 108

41,99

93,38 98,82

2,3 2,08 8,214,5

39,5241,71 39,2641,71

135,7 142,61 14О,84 154,81

и основного потоков воздуха 0,О5-0,1 i по объему.

3 Спосс по п. 1 отличающий с   тем, что топливо подают по давлением ОД--2,5 ати.

4. Реактор дл  осуществлени  способ по п. 1, включающий камеру горени , снабженную аксиальным патрубком дл  введени  сьфь  и патрубком дл  подачи основного потока воздуха с устанокпе ной в нем горелкой, и камеру psai-UHH, соединенную с камерой горени , о т - личающийс  тем, что, горелка снабжена стаканом с тангенциальной трубой дл  подачи дополнительного потока воздуха и лопатками, установленными на стакане.

5. Реактор по п. 4, отличающийс  тем, что наружный диаметр стакана составл ет 0,2-. 0,4 BHyTpeHнего диаметра патрубка дл  подачи основного воздуха.

Источники ии)орма1ШИ|, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США N9 2641534, кл. 23-209.4, опублик, 09.06.53.

2.Патент США N9 3211532, хл. 23-259.5, опублик. 12ЛО.65. (прототип). У/7/////////7.

729222

Сижешзоёа  смесб на улаВл1 6ание W////////// //////7//////

.ffM.Huir eji Htiiii nomak Sojdyxa

ffCffj.TcH nffmax