Способ получения высокоструктурной сажи

(23) Приоритет йо делом иэобретений и открытийДата опубликования описания 2 с .04.80 В. Ф. Суровикин, А. Н. Будин, Ю. С. .нроткин, И, Г. Бсрозняк, В. Ф. Сазонов и В, ". Благов(54) СПССОБ ПОЛУ 4 ЕНИЯ ВЫСОКОСТРУКТУРНОЙСАЖИ Изобретение с"носится к .-:-" ззой промышленности и может найти и:,.енение цля получения высокоструктурных саж, используемых в качестве наполнителя и усилителя каучука в производстве шин и резино-технических изцелийИзвестен способ получения сажи термическим разложением углеводородного сырья в высокотемпературном потоке продуктов горения топлива, в котором структурностьо сажи регулируется применением распыли- вающих устройств с различным углом раскрытия сырьевого факела Ц .Оцнако при таком способе получают сажу с нецостаточно высокой структур 15 костью, Кроме того, при больших углах раскрытия сырьевого факела коксуется реактор, что усложняет процесс.Известен способ получения сажи, включающий подачу аксиального потока углевоцородного сырья с кислородсоцержащим газом (в качестве кислородсоцержащего газа используется чистый кислороц или смесь кислорода с воздухом с концентра 2пней кислорода не менее 33% ) и коаксиальнсго к потоку сырья потока воздуха. во вращающийся поток процуктов горения топлива, и последующее термическое разложение сырья в процуктах горения топлива Ц , Способ обеспечивает получение сажи со структурностью 140-190 мл/ /100 г,Недостатком этого способа являетсяпстребление больших количеств аорогостоящего кислорода, так как кислород- содержащий газ ввоцится с расхоцом (в пересчете на кислороц) 0,05 нм/кг сырья и более, Подача больших количеств кислороцсодержащего газа с сырьем снижает выход сажи, так как газифицируется значительная часть сырья. Применение газа с высокой концентрацией кислорода требует принятия дополнительных мер безопасности, Кроме того, подача больших количеств кислороца резко повьпдает температуру в зоне ввода сырья, что приводит к быстрому разрушению футеровкив этой зоне. Все это удорожает и услож-:няет процесс.Цель изобретения удешевление и упро-.щение процессе при получении сажи высокой структурности,Это достигается тем, гго способвключает поцачу яксияльного потоке угле-".воцороцного сырья с кислороцсоцержящимгазом с расходом 0,003-0,02 нм/кгсырья в пересчете на кислород и коексивльного к потоку сырья потока воздухас расходом 0,1-1,0 нм /1 кг сырья и3скоростью 20-150 м/с во вращающийсяпоток продуктов горения топлива и после=дующее термическое разложение сырья впродуктах горения топлива,Кислородсоцержащий газ предварительпосмешивают с потоком углеводородногосырья.В качестве кислородсодержещего газа вв предлагаемом способе цспогц-.зуют вазцух.Получение сажи высокой структурности при подаче кислородсодержящего газас расходом 0,003-0,02 имлЛ кг сырьяв пересчете на кислород обьясняетсяуслвиями взаимодействия газе с сырье;В предлагаемом способе кислородсодер"жящий гяз предварительно смешиваютс потоком углеводородног" - -тья в ка.- .,Г.мере смешения путем подач: эту каме -ру одной или нескольких струй сырт я,имеющих скорость 3-15 м/с и направ-ленных под углом к ним одной или н с-кольких струй кислородсодержвшего гвз-имеющих скорость,30-3.50 м/с. При - .с-.:.:.че таких малых количеств кислородсодер-жащего газа (0,003-002,нмЧ/1 кг сырья в пересчете на кислород) в камересмешения получается смеырья ив виде пены, в которой мелкие пузырь".:;.газа равномерно распределены в сырьеи отделены один от другого пленками а -р ьяПри вводе смеси в реактор сырьеимодействует внутри потока с кислород-:содержащим газом, я снаружи - с коэк -сивльным потоком воздуха. В этих усло-.виях полностью используется весь кис лород, вводимый с кислородсодержащимгазом, и увеличивается скорость взаимодействия сырья с кислородом, что обеспечивает необходимую для получения сажи высокой структурности степень превра.щения углеродного сырья до контакта спродуктами горения топлива. При расходекислородсодержащего газа ниже0,003 нм /1 кг сырья в пересчете ня 4кислород наблюдается образование смслы внутри камеры смешения, что усложияот обслуживание реактора. С увеличением расхода кислородсодержвщего гязяболее 0,02 нм/1 кг сырья в пересчетеце кислород структурность сажи не изменяется, кроме того, увеличение расходаведет к удорожанию процессе. Для достикения поставленной цели коаксиальшяйпоток воздуха должен вводиться с определенной скоростью и расходом,При подаче коаксивльного потока вс 1 здухя с расходом ниже 0,1 нм/1 кг сырья наблюдается отложение кокса наконце устройства для вводе сырья, чтоусложняет обслуживание реактора. Сувеличением расхода ковксиального потоке воздуха более 1,0 нм "/1 кг сырьяначинается образование сажи до контактас продуктами горения топлива и снижается выход сажи.При снижении скорости подачи коаксияльного потока воздуха ниже 20 м/срезко сокращается срок службы устройстведля вводе сырьяПри увеличении скорости подачи кояксияльного потока воздуха выше 150 м/ссвойства сажи не изменяются, Кроме того,увеличение скорости ведет к удорожаниюпроцессе, так как требуется более высокоецевление воздуха.а чердеже дене пришвцщяльцая схема реактора для осуществления предлагаемого способа.Реактор состоит из мст аллин. Г ке.лкожуха 1. который футеровян тэплои 11 яционной футеровхой 2 и огнеупорной футеровкой 3 Каналы 4 для ввода топливавоздуха на его горение тангенцияльнв .единены с камерой 5 горения., Г-:ос но, с камерой горения расположена реакционная камера 6. К передней крышке реэкгора крепитсч устройство для ввода сырья, кислородсодержащего газа и воздуха, которое состоит из трубы 7 длявводя сырья, патрубка 8 и трубы О дляввода кислородсодержащего газа и пятрубка 10, рубашки 11 цля ввода кояксиачного потока воздухе. Между трубой 9и футеровкой 3 имеется канал 12 колцевого сечения. Ня конце трубы 7 расположена камера 13 смешения, хторяяимеет входные каналы 14 и 15 и ыходное сопло 16.П р и м е р. Топливо (природш"б газ)и воздух на его горение через тяцг :ш; -альные каналы 4 вводят и ка леру 5реник, где топливо сгорает с обрт ва,095 0,163 Рас 1 сло нцРнт: ", 1. л к ход, нм /кг ислород Ко ырья пе ете 003 057 на С,0 0 150 152,0 Удельная геоность, м /гЛ ская поверх:мет 10 100,9 и У оверхно Удельнаямф/г 104,8 97 44 107,8 105,6 109,т а ы на пол ение 1 т сажи % ОО 0 94 97 96 2Как следует имый способ позво коструктурную сапростым способо сажи с одинаково опыт 1 и прототип позволяет снизит ;1 т сажи более ч ме внедрения предлагаеьв,производстве00-250год экономический эффек1,0 млн.руб. з таблицы, предлаг го сцособа . тыс. т. сажи составит скол ть высошевым и ет полч жу более д м. Так, при й структурн и) предлаг полученииостью (сй.аемый способ Б предлагаемом способе не использу ется дорогостоящий кислород, повышаетя выход сажи и упрощается процесс, затраты на получением на 4 руб. При объе 5 729221 6 нием вращающегося потока продуктов Во всех опытах применяют сырье, сосгорения топлива, тояшее из 25% антраценового масла иВ камеру 13 смешения по трубе 7 75% эксгракта каталитического газойл и входным каналам 14 вводят сырье. В (индекс корреляции 113), Сырье подогреэту же камеру 13 через патрубок 8,вают до 280 С и подают под давлением трубу 9 и каналы 15 вводят кислород-7 кг/ем. Расход сырья во всех опысодержаший газ. Полученная в камере 13 тах 690 кг/ч, смешения смесь сырья и кислородсодержа- В качестве кислородсодержашего гащего газа через выходное сопло 16 вво- за в опытах по предлагаемому способу дят в камеру 5 горения. 10 используют воздух с давлением 7-8 кг/смРасход природного газа во всех опытах Коаксиально к потоку сырья через 280 нм /ч, расход воздуха на горениез патрубок 10, рубашку 11 и кольцевой ка нмЭ/ч. нал 12 вводят поток воздуха. Смесь В таблице приведены данные по влиясырья и кислородсодержащего газа в 15 нию параметров подачи кислородсодержаокружении коаксиального потока воздуха щего газа ц коаксиапьного потока воздупо оси камеры 5 горения направляют ха на свойства сажи и сравнительные в реакционную камеру 6, где сырье разла- данные по затратам на производство сажи гается в потоке продуктов горения топли- по предлагаемому и известному 121 спова с образованием сажи, -О собу, 1Способ Пар: .летр. процесса и свойсвсажи вестный С- предлагаемый729227Формула изобретения1, Способ получения высокоструктурной сажи, включающий подачу аксиального потока углеводородного сырья с кислород- содержащим газом и коаксиального к потоку сырья потока воздуха во вращающийся поток продуктов горения топлива и последующее термическое разложение сырья в продуктах горения топлива, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления и упрощения процесса, кислородсодержащий газ подают с расходом 0,003-0,02 нм/ кг сырья в пересчете на кислород и воздух - в количестве 0,1-1,0 нм /кг сырья со скоростью3 15 20-150 м/с. 182.Способпоп. 1, отличаюш и й с я тем, что кислородсодержащий гаэ предварительно смещивают с потоком углеводородного сырья.З.Способпопп,1 и 2, о тл ич а ю щ и й с я тем, что в качествекислородсодержащего газа используютвоздух.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииМ 1185052, кл. С 09 С 1/48 (С 1 Л),опублик. 18.03.70.2, Патент США Ъ 3355247,кл. 23-209.4, опублик. 28.11.67аказ 1910/24 Тираж 725 Б,НИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РПоомитета ССоткрытийаушская наб писнСР д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Составитель Т. Ильинскаяедактор Л. Гребенннкова Техред Я. Петко Корректор М. Пож