Способ получения сажи

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 711078(51)М. Кл. С 09 С 1/50 С 01 В 31/02 Воударстеенный комитет СССР ао делам нзобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ Изобретение относится к технологииполучения сажи путем термического разложения углеводородного сырья в продуктах сгорания топлива и может использоваться для получения активных печныхсаж, применяемых в качестве напопиите 5лей для полимерных композиций.Известен способ получения сажи,включающий термическое разложение углеводородного сырья в продуктах сгоранияо. Отоплива с воздухом при 1380-1400 С,закалку сажегазовых продуктов водой до650-750 С и последующее охлаждениечерез стенку до 560-440 С с помощьюовоздуха, подаваемого на сгорание топлива.При этом воздух, подаваемый прямоточно сажегазовым продуктам, нагреваютдо 370-400 С 113,Недостаток этого способа - повышенные энергозатраты.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения сажи, включаюший разложение углеводородного сырья в продуктах сгорания томива с воздухом, закалку сажегазовых продуктов до650-750 С и пх последуюшее охлаждение через стенку воздухом, подаваемымна сгорание топлива. Последующее охлаждение сажегазовых продуктов ведут до400-550 С, а воздух нагревают доо ф300-350 С, при этом сажегазовые продукты и воздух направляют противотоком 1.21.Недостаток такого процесса - недостаточно высокие усиливаюшие свойства .сажи в полимерных композициях, а такжебольшие энергозатраты на подогрев воздуха до более высоких температур при тех же поверхностях теплообмена.Низкие усиливаюшие свойства сажиобъясняются тем, что не контролируется скорость охлаждения сажи в зоне температур сажи выше 550 С,Бель изобретения - повышение усиливающих свойств сажи в полимерных композициях и снижение энергозатрат на получение сажи.Та бл ица Способ Параметры предлагаемый известный Скорость охлажденияСГСф в первой стадииохлаждения, град/с 4000 2800 1000 Температура СГС послепервой стадии, оС 590 550 580 600 Температура воздуха после первой стадии,230 240 250 210 Скорость охлажденияСГС во второй стадииохлаждения, град/с 500 600 800 400 3 71107Цель достигается тем, что в способе,включающем разложение углеводородногосырья в продуктах сгорания топлива своздухом и закалку сажегазовых продуктов (до 750-650 С), их последующееохлаждение через стенку воздухом, подаваемым на сгорание топлива, ведут до600-550 оС со скоростью 1000-4000град/с и до 500-400 С со скоростью400-800 град/с, охлаждение воздухом 10через стенку до 600-550 С ведут приподаче сажегазовых продуктов и воздуоха прямотоком и до 500-400 С - противотоком.Выбор нижнего предела скорости охлаждения в диапазоне 1000-4000.оград/с при охлаждении до 600-550 Собоснован тем, что при уменьшении еениже 1000 град/с резко возрастает время пребывания сажи в зоне высоких Ютемператур, что снижает усиливающиесвойства сажи, уменьшая предел прочности полимерных композиций.Верхний предел скорости ахлаждения4000 град/с обьясняется тем, что приболее высокой скорости время пребывания сажи в зоне высоких температур необеспечивает нагрев большой массы. воздуха, требуемой для горения топлива вреакторе,Пределы скоростей 400-800 град/спри охлаждении до 500-400 С выбираются экспериментальным путем из соображения снижения энергозатрат.П р и м е р. В печь аксиально подают.смесь 50% термогазойля и 50% антраценового масла в количестве 800 кг/ч; тангенциально в зону горения подаютгаз пропвн-бутан в количестве 85 нм/ч,3вместе с которым подают воздух2900 нм/ч. Температура газа нв входе 20 С, температура воздуха 470 С.В камере сгорания печи топливо сгорает с воздухом, образуя поток горячихпродуктов горения.Сырье в продуктах горения разлагаютпри 1450 С образующиеся сежегвзовыеопродукты закаливают водой до 750 С;температура подаваемой в реактор воды90 С.После закалки образуется саже-газопаровая смесь, которую охлаждают до600-550 С со скоростями 1000, 1800,2500, 4000 град/с через стенку воздухом (подаваемым прямотоком), который при этом нагревают до 210-250 С,затем смесь дополнительно охлаждаютвоздухом, подаваемым противоточно, до500-400 С со скоростью 400, 500,600 и 800 грвд/с, при этом воздух нагревают до 410-490 С,После охлаждения до 500-400. Ссаже-газовую смесь орошают дополнительно водой до 250 С и подают в фильтры,где происходит отделение сажи от газов,затем сажа поступает в отделение обработки на грануляцию,. По предлагаемому спосооу получаютсажи ПМс выходом 56,6% от веса сырья. В таблице представлены свойства сажи и резиновых смесей на ееоснове по известному и предлагаемомуспособам.. 711078. оП одолжение табл и Способ Параметры предлагаемый известный Температура СГС послевторой стадии, оС 460 450 600 500 400 Температура воздуха после второй стадии,оС 475 470 350 410 490 Удельный расход топлива на 1 кг сырья, кг 0,19 0,2 0,212 0,250 0,18 Количество тепла, возврашаемое в процесс с воздухом, ккал/ч 200000 , 380000 450000 425000 470000 Показатели сажи Удельная геометрическая поверхность, м/г 104,0 103,8 103,2 104,5 104,5 Удельная адсорбционная поверхность,м 2/г 106,2 106,4 110,2 118,1 Масляное число,мл/100 г 101,0 103,0 102,1102,8 101,5 Адсорбционная активность, поверхности ифккал/моль 12,9 13,0 12,8 10,2 10,9 Показатели резины Предел прочности приразрыве, кгс/см 268 270 Потери на истирание наМИР, см/кВт ч 200189 162 160+ - сажегазовая смесь;- определяется методом измерения дифференциальных теплот адсорбции сажей бутена -1 (при степени заполнения 0,02) Из таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает получение сажи, которая дает повышение предела прочности резины при разрыве для шин до 270 кгс/см (251 кгс/см по известному способу и снижает потери на истирание на МИР, смз/кВт.ч с 200 до 160. Применение прямоточно-противоточного способа охлаждения снижает энерго- затраты на процесс получения сажи, что составляет зкономию в 1 млн. р. только по одному заводу технического углерода, выпуск сажи которого составляет 100 тыс. в год.7Предлагаемый способ обеспечивает возвраттепла в процесс в количестве 400000 ккал/ч (против 155000 - 200000 ккал/ч) и снижение удельного расхода сырья и топлива, что уменьшает энергозатраты на получение сажи.Формула изобретения1. Способ получения сажи, применяемой. преимущественно, в качестве наполнителя для полимерных композиций, включаюший разложение углеводородного сырья в продуктах сгорания топлива с воздухом, закалку сажегазовых продуктов и их последующее охлаждение через стенку воздухом, подаваемым на сгорание топлива, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения усиливаю 711078ших свойств сажи в полимерных компо,зициях и снижения энергозатрат, охлаждение ведут до 600-550 С со скоростью1000-4000 град/с и затем до 500400 С со скоростью 400-800 град/с,2. Способ по п. 1, о т и и ч а юш и й с я тем, что охлаждение до 600550 оС ведут при подаче сежегазовыхпродуктов и воздуха прямотоком и до500-400 а С - противотоком.Источники информации,опринятые во внимание при экспертизе1. "Каучук и резина". 1967, Мо 7,с. 42-45.2. Зуев В. П. и др, Производство сажи, М., Химия", 1970, с. 117-129Составитель Т. ИльинскаяРедактор 3. Шубенко ТехредИ,Асталош Корректор И. МихееваЗаказ 8594/5 Тираж 725 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4