Способ получения сажи

 

Изобретение относится к технологии .печной сажи, используемой в качестве наполнителя в резинотехнических и лакокрасочных продуктах, и позволяет повысить относительную красящую способность сажи и сопротивление гранул ее истиранию при улучшении диспергируемости сажи в наполненных композициях. В камере горения реактора сжигают 160 м3/ч природного газа и 3000 м3/ч воздуха до температуры продуктов горения 1550°С, В смесительное сопло подают 650 кг/ч углеводородного сырья с индексом корреляции 112, плотностью 1,02 г/см3 . В камеру реакции в сажегазовые продукты подают воду в два приема причем на второй стадии в смеси с соединениями щелочных металлов . На выходе из реактора температура сажегазовых продуктов поддерживается на уровне 600°С. Выход сажи 7,,7%. Показатели сажи: светопропускание толуольного экстракта 95-100%; относительная красящая способность 100-112%, диспергируемость 6-60 мкм. k з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИгХ

СОЦИА/)ИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИН

А1 (51) C 09 C 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

t (21) 4344635/26 (22) 1 6. 12. 87 (46) 23.12.91. Бюл. я". 47 (71} Ярославское научно-производственное объединение "Техуглерод" и Барнаульский завод технического углерода (72) В, А. Чувалдин, Г. П. Касаткин, B. Н, Строев, B. П. Кожин, В.П. Голицын и С.И. НикиФоров (53) 661.666.4 (088.8) (56) Зуев В.П., Михайлов В.В. Производство сажи. - М.: Химия, 1970, с. 40,268.

Заявка ФРГ М 2403545, .кл. С 09 С 1/50, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 16?3999, кл. С 09 С 1/50, 1986. (54} СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. САЖИ (57) Изобретение относится к техно логии,печной сажи, используемой в качестве наполнителя в резинотехнических и лакокрасочных продуктах, и, Изобретение относится к технологии получения печной сажи, используемой в качестве наполнителя в шинной, резино"технической, лакокрасочной, полиграФической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение относительной красящей способнос.ти сажи и сопротивления гранул ее истиранию при улучшении диспергируемости .сажи в наполненных композициях .

На чертеже представлена схема уст.ройства для осуществления способа по .лучения сажи.

„„SU„„1700028

2 позволяет повысить относительную красящую способность сажи и сопротивление гранул ее истиранию при улучшении диспергируемости сажи в наполненных композициях. В камере горения реактора сжигают 160 м3/ч природного газа и 3000 м3 /ч воздуха до температуры продуктов горения 1550 С, В смеситель о ное сопло подают 650 кг/ч углеводородного .сырья с индексом корреляции 112, плотностью 1,02 г/см3. В камеру реакции в сажегазовые продукты подают воду в два приема, причем на второй стадии в смеси с соединениями щелочных металлов. На выходе из реактора температура сажегазовых продуктов поддержи- =. вается на уровне 600 С. Выход сажи

47,р 47,7Ф. Показатели сажи: светопропускание толуольного экстракта

9з-1 JOX; относительная красящая способность 1.00-112/; диспергируемость . 6-66 мкм. 4 з.п. Ф-лы, 1 ил., !

2 табл. т Вз "1

Камера горения реактора для полу1 4-, чения сажи служит для сжигания подава- емых тангенциально потоков 2 и воздуха 3. Продукты горения смешиваются 1 в смесительном сопле 4 с потоком сырья з, после чего сажегазовые про-.. дукты поступают в зону 6 реакции, где они подвергаются охлаждению распыленными потоками 7 и 8 воды, Совместно с потоком 8 в реактор подаются потоки дополнительного воздуха 9 и водных растворов соединений щелочных металлов 10. Выходящий из реактора поток 11 сажегазовых продуктов

1700028 подвергается охлаждению в узле 12, который состоит из рекуперативных воздухоподогревателей и холодильника-оросителя, и поступает затем вузел 13, где происходит разделение потока на газообразные продукты 14 и пылящую сажу 15. B узле 16, представляющем собой вращающийся барабан, происходит обкатывание пылящей сажи с образованием товарной продукции - гранулированной сажи 17. Для контроля степени разложения углеводородного сырья в реакторе имеется канал 18 для предварительного отбора сажегазовых продуктов, которые разделяются на сажу и газообразные продукты в рукавном фильтре (предварительное выделение сажи).

Пример I. В камере горения реактора сжигаются 260 мз/ч природного газа и 3000 мз/ч воздуха до тем пературы продуктов горения 1500 С. В смесительное сопло подают 650 кг/ч

i углеводородного сырья с индексом корре-25 ляции 112, плотностью 1, 02 г/смз . В каме ру реакции в сажегазовые продукты с

; помощью механической форсунки пода1ют поток 7 воды в количестве 400 кг/ч и поток 8 воды в количестве 1200 кг/ч. Температура сажегазо вых продуктов на выходе из реактора поддерживается автоматически на . уровне 600ОС путем изменения расхода потока 8 воды Дойолнительно охлаж денные в узле 12 сажегазовые продук ты разделяют в узле 13, после чего сажу гранулируют в барабане 16.

Во время опыта отбирают по десять образцов пылящей, предварительно выделенной после реактора и гранулированной сажи. Анализ образцов осуществляют по показателям ГОСТ 788586 и ГОСТ 6589-74, метод определения степени перетира, по которому 4 определяют диспергируемость, - по

ГОСТ 16872-78. Перетир осуществляют на автоматической машине для перетира паст типа ИАПП-1 по ГОСТ 1687378. Выход сажи определяют путем взве50 шивания гранулированного продукта.

Среднеарифметические значения показателей полученной сажи представле-ны в табл.1.

П р .и м е р 2. Условия примера 1

5 повторяют и дополнительно к потоку

8 воды в реактор вводят хлористый натрий в количестве 0,073 от массы вводимого сырья. Хлористый натрий вводят в виде водного раствора, закачиваемого дозирующим насосом в линию подачи воды.

Пример 3. Условия примера 2 повторяют и дополнительно к потоку 8 воды вводят воздух в количестве

65 ьР/ч, что составляет 0,1 мз /кг сырья. Введение воздуха и воды осуществляют с помощью пневмомеханической форсунки.

П р и и е р 4. Условия примера 1 повторяют и увеличивают расход потока 7 воды до 800 кг/ч с целью получения 65> светопропускания толуольного экстракта сажи, предварительно выделенной из потока сажегазовых продуктов по каналу 18.

Пример 5. Условия примера 4 повторяют и дополнительно, аналогично примеру 2, вводят хлористый натрий.

Пример 6. Условия примера 4 повторяют и дополнительно, аналогично гримеру 3, вводят воздух, Пример ы 7-11. Условия примера 3 повторяют, за исключением расхода потока .7 воды, который изменяют от 500 до 1200 кг/ч с целью изменения светопропускания толуольного экстракта предварительно выделенной сажи от 90 до 381.

Пример ы 12-15. Повторяют условия примера 9, а в качестве щелочных соединений используют гидроокиси, хлориды, карбонаты, нитраты натрия и смесь гидроокиси и хлористого натрия.

Пример ы 16-19. Повторяют условия примера 9, но количество вводимых щелочных металлов изменяют от 0,001 до 0,М от массы вводимого сырья.

Пример 20 (по прототипу).

Условия аналогичны примеру 18, но щелочные металлы в виде гидроокиси натрия вводят в равных концентрациях в потоки 7 и 8 воды, а воздух в сажегазовые продукты не подают.

Пример ы 21-24. Условия примера 15 повторяют, но изменяют соотношение вводимой гидроокиси натрия относительно хлористого натрия при одинаковом суммарном количестве вводимых щелочных металлов.

Пример ы 25-29. Повторяют условия примера 10, но щелочные металлы вводят в количестве 0,11 от массы сырья, а количество вводимо1 /00028 го дополнительного воздуха варьируют от 0,005 до 0,4 м /кг сырья.

Результаты опытов представлены в табл.l и ?. ется также при введении щелочных металлов и дополнительного воздуха пос-, ле .холодильника оросителя узла 13 (пример 1), где температура сажегазовых продуктов составляет менее

280 С.

Таким образом, спопоб получения

Как следует из данных табл.1 и

2, введение соединений щелочных металлов в виде гидроокисей и (или) солей галоидных кислот совместно с дополнительным воздухом в продукты неполного термического разложения углеводородного сырья, которое осуществляют до получения 40-881 светопропускания толуольного экстракта (СТЭ) предварительно выделенной сажи, позволяет повысить относительную красящую способность и сопротивление гранул истиранию с одновременным улучшением диспергируемосТи сажи в наполненных композициях.

Эа пределами указанных значений (СТЭ) сопротивление гранул истиранию и относительная красящая способность снижаются, а диспергируемость ухудшается (примеры 7-11). Одновременно уменьшается светопропускание толуольного экстракта гранулированной сажи. Совместное использование гидроокиси и хлористого натрия позволяет получить энергетический эффект улучшения показателей (пример 15). Оптимальное количество вводимых щелочных металлов находится в интервалах

0,003-0,34 от массы углеводородного сырья (примеры 16-19) . Ра пределами данных значений, при меньших количествах добавки, снижается светопропускание толуольного экстракта гранулированной сажи, ее относительная красящая способность, диспергируемость и сопротивление гранул истиранию.

Аналогичный эффект наблюдается и при введении добавки в количестве 0,4 (пример 19); хотя при этом и увеличивается сопротивление гранул истира" нию. При совместном введении гидроокиси и хлористого натрия улучшение показателей происходит при введении

0,1-10 мас.ч. гидроокиси на1СО мас.ч. солей галоидных кислот. За пределами данного количества наблюдается ухудшение диспергируемости сажи (примеры

15, 21-24) . Аналогично оказывает влияние введение дополнительного воздуха, оптимальное количество которого составляет 0,01-0,3 мз на 1 кг углеводородного сырья (примеры 25-29).

Ухудшение диспергируемости наблода сажи по данному способу позволяет повысить сопротивление гранул исти10, ранив, т.е. улучшить транспортабель -, ные свойства сажи и одновременно облегчить ее диспергируемость в наполненных композициях при высокой от" носительной красящей способности.

Способ может быть использован при получении печных среднеактивных и активных марок саж. формула и зоб ре те н и я.

Способ получения сажи, включающий сжигание топлива с воздухом, подачу углеводородного сырья в продукты горения топлива, термическое

25 разложение углеводородного сырья с образованием сажегаэовых продуктов, введение В.,сажегазовые продукты соединений ц|елочных металлов, охлажде-: ние сажегазовых продуктов, отделение сажи и гранулирование ее, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения относительной красящей спо собности сажи и сопротивления гранул ее истиранию при улучшении диспергируемости сажи в наполненных композициях, соединения щелочных металлов вводят совместно с дополнительным воздухом в сажеraзовые продукты неполного термического разложения

40 углеводоРодного сыРья, содержащие сажу со светопропусканием толуольного экстракта " 40-88 .

2. Способ по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что дополнительный воздух подают в количестве 0,01

0,30 мз на 1 кг углеводородного сырья

3 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,,что в качестве соединений щелочных металлов используют гидроокиси и/или соли галоидных кислот, причем при одновременном их.ис-. пользовании берут 0,1-10 мас.ч. гидрЬ" окиси на 100 мас.ч. солей галоидных кислот.

4. Способ по пп 1 и 3, о т л и ч а55 ю шийся тем, что соединения ще . лочных металлов вводят в суммарном количестве 0,003-0,300ь от массы . углеводородного сырья.

1/ОП028

5. Способ по п.1, о т л и ч а 83шийся тем, что соединения щелочных металлов и дополнительный воз

Таблнца1

Значения показателей для примера . 1 .).. ... l. .. (8 ) 9 ) 10 11

) |

) 2

Показатели

Светопропускание торуопьнсго экст

1 кта предеарительн выделенной саям, 2

° ° честве вводнго в самегазозме п дуктм хлорис тцго натрия, 8 о иассм сырья

ta0 to0 100 65 65 65 90 88 65 40, 38

0,07 0,07 - 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 О, 07

0,1 - - . 0,1 0,1 0 ° 1 0.1 0,1 0 1

95 95 95 94 94 94 94 96 96 96 94

115 115

1 15

110

115 117 t18 112 113

113 115

100 100 102 102

106

102 102

102 102

162 рб водной суспензия

7,7

0,2

7,7

0,3

7,7 7,7

0,2 С>2

7,6 7,7 7,6 7,6

0,2 0,2 0,7 0,2

7,7 7,7

6>2, 0,2

7,7

0>2

Зольность

Светопропускание толуольного экстракта,o

97 107

100 65 65 65 91 97 95 90 52

100 100

Сопротивление

;гранул исти ранив, 8

60 6о 6t 64 . 65 65 68 88 94 92 70

Стноситеяьная красяцая способность,o

108

112

100 . 98 97 92 92

Диспергируеиость ° ики

Выход сете>, 8 от массы смрья

50 40

50 50

6 8

60 60

42,7 47,0 46,8 47,0 47,0

46,9 46,9 47,2

47,7

47,4 47 ° 4

Таблнца2

) ) 1 1, Змвчення покаэатвлей Itne np>e>epa

) (I

Показатети

12)1>) >T1> )!6 1 f7 18 19 тз f» )»

26 27 28 29

Саетопропускание толуольного экстракта гредварительно выделенной «азз>, Ф

65 65 . 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 40

40 4С

Количество кеодииых е саке газовые

Продукт» цело а>ых металлов Ф

m массы сырья

0,07 0,07 0,07 0,07 0 I

0,1 0,1

С ° !

0,1 гндроокиси натрия

0 05 0,1 1Се 15+

0,3

0,0030,070,067 0,001 0,003 0,3 0,4 хлористого натрия кербоната натрия 0,07 нитрата натрия

0,07!! ССлнчестео asoд>)мого в сазегбзовые продукты вцздуха, нз/кг с>!рья !

Ге казателн гран.(лнроваиной саУдельная гесиетричес ! кая nosepxность ° из/г удельная ья сорбциоиная

nose рхио ст ь

Р/г

Абсорбция дибутнлС>талата, нм/1СС г дух вводят в сажегазовые продукты при температуре не ниже 8П41:.

1 70 0 02сз

Продолжение табл. 2

Зна ения показателей для примера

Показатели

27 28 29

) 25 ) 26

0 01 0 3 0,%

0,005 0,01

0,1 O,i O,i O,I n,i

92 93

Сопротивление нспареию, 2

89 .. 96 98 98 86 95 98 98

72 88 93 . 90 95

87 80 80 95 81

Относительная крася вая способность,2

9I 108 110

i 05 I l0 100 96 100 112 115 98

110 100

98 98 98 115 99

Диспергируеиость, мкм

3 30

65 8

0 25

25 35 35 2,5 60 10 7 35 ЯO

20 2,5

Количество гидроокиси натрия дано в расчете на 100 мас.v. хлэристого натрия

1б

Составитель Л. Романцева

Редактор С. Пекарь Техред, Л. Серд1окова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4442 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производссвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,. 1131

Количество вводимого в саяегазоеме продуктм воздуха, из/кг смрья.Показатели гранулироваииой Сами:

Светопропускание толуольного зкст ранта, Ъ

87 77 82 98 82 9О 92 96 90 92 98 98 89 56 9О