Способ получения сажи из жидких углеводородов

/ ЕТЕНИЯ ИЕ ИЗО АТЕНТ 54) ИЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ( (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, включающий смешение потоков углеводородов с воздухом, нагрев смеси, подачу смеси в виде отдельных потоков, распределенных по поперечному сечению реакционной зоны, и последующее термическое разлс 5 кение углеводородов в реакционной зоне, о т л и ч а ю щ и й -Фс я тем, что, с целью упрощения процесса получения различных сортов сажи, термическое разложение углеводородов ведут в среде воздуха при 950- 200 С.30 25 Недостаток указанного способа за- ф ключается в раздельном подводе применяемых для получения сажи жидких углеводородов и потоков дымовых газов, так как в этом случае усложняется и затрудняется процесс регулирования этих потоков для строгого выдерживания параметров при получении определенного сорта сажи. Таким способом можно получать лишь немногие сорта сажи, например сажу для 50 получения резины. Цель изобретения - упрощение процесса получения различных сортов сажи е55Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему смешение .потоков жидких углеводороИзобретение относится к технологии получения различных сортов сажи, используемой в качестве наполнителя при вулканизации каучука, пигмента при получении черных печатных красок и для окрашивания лаков, пластмасс и искусственных волокон и, наконец, в электротехнической промышленности при получении сухих батарей, угольных щеток, углей для дуговых ламп и электродов для металлургических и химических процессов.Известен способ получения сажи, .включающий распыление нагретого жидкого углеводорода (сйрья) аксиально 15в реакционную зону, раздельное введение в реакционную зону продуктов сгорания, смешение сырья с продуктами сгорания и термическое разложение сырья н продуктах сгорания при температуре до 1650 С 113Качество получаемой сажи можно применять в довольно широких пределах, однако для установления определенной производительности путем регулирования обоих создаваемых , кольцеобразных потоков дымовых газов требуются довольно большие затраты.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сажи из жидких углеводородов, включающий смешение потоков углеводородов с воздухом, нагрев смеси, подачу смеси в виде отдельных потоков, распределенных по поперечному сечению реакционной зоны и последующее термическое разложение углеводородов в продуктах сгорания топлива в реакционной зоне 12. дов с воздухом, нагрев смеси, подачу смеси в виде отдельных потоков расУ пределенных по поперечному сечению реакционной зоны, и последующее термическое разложение углеводородов в реакционной зоне, термическое разложение углеводородов ведут в среде воздуха при 950-1200 С.Упрощение процесса достигается тем, что реакция горения (экзотермическая) и реакция расщепления (эндотермическая) при получении сажи и по месту и во времени протекают параллельно, При этом отпадает надобность в дополнительной подаче газа для сгорания, и все время выпеляется тепло, необходимое для протекания реакции расщепления. В результате создаются оптимальные условия для протекания суммарной реакции, чему, кроме того, благоприятствует осуществляемое перед реакционной зоной смешение и газификация углеводородов кислородсодержащим газом, Благодаря таким условиям реакцию можно проводить при более низкой темпераотуре (950-1200 С), чем в известном способе. Поэтому вместо резкого охлаждения отходящих газов путем впрыскивания в нихводы их можно охлаждать в теплообменнике.Поскольку для осуществления предлагаемого способа используют лишь два компопента: углеводороды и кислородсодержащий газ, то переход от получения одного сорта сажи к другому осуществляется без всяких затруднений, путем простого изменения количества подаваемого кислородсодержащего газа, Чем это количество больше, тем меньше размер частиц получаемой сажи (естественно при этом уменьшается и выход ее). Качест" во получаемой предлагаемым способом сажи можно изменять в очень широких пределах. При проведении процесса следует избегать температур выше 1200 С, так как реактор выполнен из нержавеющей стали, прочность которой сильно снижается при температурах выше 1200 С. Имеющее в установке регулирующее устройство предотвращает возрастание температуры выше этой величины. Более низкие температуры(ниже 950 С) также нежелательны, так как при этом снижается выход сажи. Поэтому с помощью регулирующего устройстваПоказатели Опыт ежимные параметры 800 000 529 1:3,9-75 зрежение в камере, вод. ст,5546-25 Э 11температура строго поддерживаетсяв заданных пределах.По предлагаемому способу удаетсяполучать сажу различного качествас выходом 10-857 от вводимого жидко-,го углеводорода,Способ осуществляют следующимобразом.Жидкий углеводород (мазут) в видепотоков смешивают с воздухом и нагревают в форкамерах, нагретую сажуподают в виде отдельных потоков, распределенньм по поперечному сечению Количество впрыскиваемого мазута (12 форсунок), кг/ч оличество подаваемогооздуха, нм /ч Соотношение между количествами подаваемого воэдуха и мазута Давление мазута, бар Температура мазута, С Температура воздуха, С Температура на входев фильтр, С 18291 4реакционной камеры (эоны), в которой за счет подогрева смеси происходит термическое разложение (частичное сгорание) углеводородов в среде воздуха с образованием сажи и отходящих газов, которые охлаждают, и отделяют сажу.Конкретные режимы осуществленияспособа и свойства полученной в опы О тах сажи представлены в табл. 1 (прииспользовании мазута с удельным весом 1,06 г/см, содержащего, мас.7: углерод 91; водород 8; сера 0,3),Таблица 11118291 Показ атели Свойства сажи 0,20 0,50 0,25 24,6 24,6 24,6 18,2 15,0 8,1 16,5 9,6 39,0 67,1 26,0 59,8 20,3 31,9 2 х 20, 36" 100 4 х 31,9 10-300 5 х 59, 8 14-500 БАР етру 35 поскольеля ется ка равен ди еры (2, 4 м) мерно распре ю реактора. 81,8 а б л и ц а= Тур8,430,4 Адсорбция на поверхосим /г Ац сорб ция на поверх ности Л41,7 237,3 27,5 10 9,8 8,9 У. 3 = ТурНавеска сажи, г Расход На 3 О на холостойопыт, см Расход КаЗОз на титрование .сажи, см Результаты по адсорбциииода, 7 Л 2 Результаты по адсорбциииода х 100 в холостомопыте Х 3 Поверхность, занимаемая иодом по таблице Кабота,м /гОбщая поверхность, занимаемая иодом А х Г, м /г Качество и тип Качество (сорт) Диаметр пот реакционной ка ку смесь равно по всему сечени Качество (сорт)сажи Продолжение табл. 1 Опыт1. 1 У 4 = Тур76,9 8 = ТурВ 9 = ТурУ 10 =ТурВ 1 =ТурВ 12 =Тур7 1118291Адсорбционные свойства некоторых из полученных в соответствии с изобретением сортов сажи приведены в табл. 2.Кроме того, могут быть получены 5 промежуточные сорта сажи. Продолжение табл, 4 Качествосорт) сажиПоказатели рН Содержание золы,,азота, м/г Глубина окраскив индексах понигрометру 89 71 Потери за счетистирания, г 3,65 Полученные результаты исследования сажи для резинового производства В 3 и В 5 приведены в табл. 3 (при времени вулканизации 50 мин) 45Т а б л и ц а 4 81,8 211,2 358,955 Содержание влаги, 7. 0,38 0,23 О, 12 Для сажи для производства резиныи краски В 4, В 8 и В 11 полученыфизические и химические данные,приведенные в табл. 4,Если указанный температурныйинтервал не поддерживается, ухудшаются приведенные выше показатели,в особенности величины, относящиесяк поверхности 12 и И.Для сортов сажи для производстварезины У 4 и 9 8 сопоставлены результаты двух измерений, при которыхв качестве носителя кислорода употребляют воздух. Для приготовления1 кг сажи используют:В 4 10,2 нм воздуха и 2,4 кг тяжелого топлива (мазута), т.е,4,25 нм/кг тяжелого топлива(мазута) .Для полного сжигания тяжелоготоплива по данным приведенного вышеанализа,требуются 10,27 нм/кг мазута, так что количество вводимоговоздуха составляет примеоно дляВ 4 около, 417., для В 8 около 57,6 Х,чтс соответствует полному сгораниюмазута в максимально требующемсяколичестве воздуха.Анализ остаточных газов показывает, что присутствуют примерно9-11 об.7 окиси углерода, как наиЗаказ 7291/46 Тираж 633 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 911 больший составной части, в то время как доли водорода, метана и С Н (тяжелые углеводороды) являются значительно меньшими.Из проведенных опытов видно, что в зависимости от установления соотношения между мазутом и воздухом получается определенный сорт сажи с воспроизводимыми результатами. Чем тоньше должен быть сорт сажи, тем больше должно быть соотношение с содержанием воздуха. Для сорта В 8 потребность в воздухе составляет 18293 10примерно (1-4)-кратной потребностив воздухе по сравнению с сортом В 4,Непревратившаяся в сажу доля мазутасжигается и служит для поддержания5 температуры в реакционной камере.Р Производство сажи может быть прервано в любой момент времени и по прошествии любого периода времени мо жет быть снова возобновлено для получения того же или другого сорта сажи, следует только соблюдать период предварительного подогрева.