RU2614964C1 - Способ получения полуактивного технического углерода - Google Patents
Способ получения полуактивного технического углерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614964C1 RU2614964C1 RU2015154217A RU2015154217A RU2614964C1 RU 2614964 C1 RU2614964 C1 RU 2614964C1 RU 2015154217 A RU2015154217 A RU 2015154217A RU 2015154217 A RU2015154217 A RU 2015154217A RU 2614964 C1 RU2614964 C1 RU 2614964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon black
- liquid hydrocarbon
- combustion products
- stream
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 31
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 5
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000012485 toluene extract Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству полуактивного технического углерода из жидкого углеводородного сырья. Способ получения включает предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха, смешивание последнего с природным газом и горение полученной смеси с образованием потоков продуктов горения, аксиальную подачу в них потока распыленного жидкого углеводородного сырья, содержащего водяной пар, сужение образовавшегося потока распыленного углеводородного сырья и продуктов горения, его термоокислительное разложение. Перед подачей в потоки продуктов горения углеводородное сырье распыляют водяным паром. Изобретение позволяет повысить качество получаемого полуактивного технического углерода и снизить энергоемкость процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к производству технического углерода из жидкого углеводородного сырья путем термоокислительного разложения (пиролиза) и может быть использовано для получения полуактивного технического углерода, применяемого в резиновой промышленности в качестве компонента резиновых смесей для шин и других резинотехнических изделий.
В настоящее время для получения полуактивного технического углерода используют различные способы.
Известны способы получения технического углерода путем термического разложения жидкого углеводородного сырья, включающие двухстадийную подачу углеводородного сырья в реактор. Сырье подается в распыленном виде частями через аксиальную сырьевую форсунку и радиальные форсунки. Распыл сырьевой смеси в сырьевых форсунках осуществляют воздухом высокого давления (авторское свидетельство SU 1040773 A, опубликовано 30.11.1985 г., авторское свидетельство SU 1099601 A1, приоритет 10.08.1996 г. ). При этом распыл сырьевой смеси в форсунках осуществляют воздухом высокого давления при 450-800°С при общем расходе воздуха 2,4-2,8 нм3/кг (SU 1040773 A).
В соответствии с SU 1099601 A1 дополнительно в реактор в поток сажегазовых продуктов подают газообразный окислитель, содержащий свободный кислород с расходом подаваемого с окислителем свободного кислорода 0,01-0,08 нм3/кг сырья и топлива, а поток сажегазовых продуктов после подачи в него окислителя сужают и расширяют при отношении скоростей суженного потока и потока сажегазовых продуктов перед сужением 1,4-4.
Известен способ получения технического углерода, включающий образование суженного потока смеси топлива с окислителем при отношении концентраций окислителя и топлива 0,75-0,95 от стехиометрического при среднем значении коэффициента избытка окислителя в смеси 1,2-1,8 и скорости данного потока больше скорости распространения пламени в зоне горения в 1,-2,5 раза, введение его в зону горения с одновременным его расширением и воспламенением, введение углеродного сырья в поток продуктов горения радиально через (1-5)⋅10-3 с после воспламенения смеси с последующим расширением или сужением потока с последующим расширением и термическое разложение его с образованием смеси углерода и газообразных продуктов, закалку впрыском воды и выделение углерода (патент RU 2114138 С1, опубликовано 27.06.1998 г. ).
Общим недостатком известных способов получения технического углерода является низкое качество получаемого технического углерода с параметрами, не соответствующими требованиям спецификации, в первую очередь с низким уровнем по показателю «светопропускание толуольного экстракта».
Существенным недостатком известных способов также является низкая производительность процесса получения технического углерода, обусловленная коксованием реактора, приводящего к образованию грита (т.е. коксовых частиц) и возникновению отклонений по показателю «Остаток на сите с сетками 05 и 0045» (ГОСТ 7885-86).
Известен способ получения полуактивного технического углерода. В соответствии с этим способом технический углерод получают из жидкого углеводородного сырья путем его термоокислительного разложения в реакторе, включающим предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья до температуры 150-200°С и технологического воздуха до температуры 650-700°С, смешивание топлива с нагретым технологическим воздухом с коэффициентом избытка воздуха 1,2-1,3, организацию полного горения топливной смеси в камере горения при температуре не выше 1750°C с образованием потоков дымовых газов, поступающих в зону смешения с увеличением скорости, достигаемым за счет уменьшения сечения в зоне смешения, радиальную подачу в поток дымовых газов углеводородного сырья, распыляемого воздухом высокого давления с температурой 60-80°С при условии соотношения скоростей сырья и дымовых газов 1:(3-5), смешивание углеводородного сырья в потоке дымового газа с образованием потока углеводородогазовой смеси, введение последнего с уменьшением его скорости за счет расширения в камеру реакции, его испарение и термоокислительное разложение с образованием аэрозоля технического углерода и его охлаждение путем впрыска химически очищенной воды (патент RU 2394054 С2, опубликовано 10.07.2010 г. ).
Недостатком известного способа получения технического углерода является низкое качество получаемого технического углерода, не соответствующее требованиям спецификации, вследствие коксования реактора, что, в свою очередь, приводит к возникновению отклонений по показателю «Остаток на сите с сетками 05 и 0045».
Наиболее близким к заявляемому изобретению является принятый за прототип способ получения технического углерода из жидкого углеводородного сырья (международная заявка WO 2014149455, опубликована 25.09.2014). Способ предусматривает предварительный нагрев сырья и воздуха, смешивание воздуха с газообразным топливом, горение топлива в присутствии воздуха с образованием продуктов горения, подачу в продукты горения распыленного жидкого сырья, содержащего разбавительную текучую среду, которую осуществляют соосно реакционной камере, сужение потока и термоокислительное разложение сырья в реакционной камере с образованием технического углерода. Способ предусматривает, что в качестве текучей среды может быть использован водяной пар.
Недостатком ближайшего аналога, как и других известных способов получения технического углерода, является низкое качество получаемого технического углерода.
Задачей настоящего изобретения является решение проблемы коксования реактора в процессе получения полуактивного технического углерода, а также расширение сырьевой базы для производства технического углерода за счет использования сырья с повышенной коксуемостью при одновременном получении технического углерода высокого качества.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества получаемого технического углерода за счет уменьшения образования грита и снижения коксования реактора. Технический результат заключается также в уменьшении энергетических затрат на получение технического углерода из жидкого углеводородного сырья.
Технический результат достигается тем, что в способе получения полуактивного технического углерода из жидкого углеводородного сырья, включающем предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха, смешивание последнего с природным газом и горение полученной смеси с образованием потоков продуктов горения, аксиальную подачу в них потока распыленного жидкого углеводородного сырья, содержащего водяной пар, сужение образовавшегося потока распыленного углеводородного сырья и продуктов горения, его термоокислительное разложение с образованием технического углерода, согласно изобретению перед подачей в потоки продуктов горения углеводородное сырье распыляют водяным паром.
В одном из вариантов осуществления способа для распыления углеводородного сырья подают водяной пар под давлением 8-12 атм.
Известно, что образование коксовых частиц происходит из относительно «крупных» сырьевых капель, которые присутствуют в сырьевом потоке при распыле сырья воздухом высокого давления. Применение в заявляемом способе для распыления углеводородного сырья водяного пара вместо воздуха высокого давления позволило получить более однородный состав сырьевого потока по размеру капель и уменьшить их размер и тем самым улучшить качество распыления. В результате полученного эффекта увеличивается скорость реакции образования технического углерода, то есть снижается время нагрева и испарения капли, что исключает образование коксовых частиц в процессе получения технического углерода. Замена воздуха высокого давления паром также позволила снизить энергетические затраты процесса производства технического углерода.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез реактора для осуществления заявленного способа получения полуактивного технического углерода.
Реактор содержит корпус 1, в котором последовательно и соосно расположены воздушная камера 2, камера 3 горения, зона 4 смешения, реакционная камера 5 и зона 6 охлаждения (закалки) аэрозоля технического углерода.
В воздушной камере 2 параллельно продольной оси реактора установлены четыре диффузионные топливные горелки 7 таким образом, что их распылители расположены на входе в камеру 3 горения. Топливные горелки 7 обеспечивают равномерное распределение топлива в предварительно нагретом технологическом воздухе. Воздушная камера 2 снабжена патрубками 8 для подачи воздуха на горение топлива. В воздушной камере 2 аксиально установлена пневмомеханическая сырьевая форсунка 9. Сырьевая форсунка 9 соединена с источниками (не показаны) для подачи под давлением сырья и водяного пара. В конце реакционной камеры 5 установлена зона 6 закалки.
Согласно изобретению получение полуактивного технического углерода осуществляют следующим образом.
Предварительно нагревают жидкое углеводородное сырье до температуры 150-180°С и технологический воздух среднего давления (0,45-0,55 бар) до температуры 650-700°С. Предварительно подогретый воздух среднего давления со средним коэффициентом избытка воздуха 1,27 через патрубки 8 поступает в воздушную камеру 2 и проходит в камеру 3 горения. Топливо (природный газ) подается в камеру 3 горения через топливные горелки 7 и сжигается с воздухом. Диаметр каждой топливно-воздушной струи составляет 230 мм. Она движется по внутренней поверхности камеры 1 горения длиной 1,5 м со средней скоростью 65 м/с. В продукты горения природного газа воздуха, образующиеся в камере 3, через аксиальную форсунку 9 подают жидкое углеводородное сырье.
Углеводородное сырье вводится в камеру 3 горения реактора через форсунку 9, в которой распыляется водяным паром. В эту же камеру 3 горения для осуществления процесса горения поступают природный газ и воздух. Таким образом, в камере 3 горения образуются продукты горения, которые по ее периферии движутся в направлении реакционной камеры 5, а по центру камеры 3 горения по направлению к реакционной камере 5 движется вышедшее из форсунки 9 распыленное сырье, причем в каждой точке камеры 3 горения содержатся продукты горения. Процесс смешения продуктов горения и распыленного сырья начинается в камере 3 горения, и для его интенсификации выполняют сужение реактора с образованием зоны 4 смешения, где идет сужение потоков сырья и продуктов горения и активное образование смеси сырья и продуктов горения. Далее смесь паров углеводородного сырья и продуктов горения топлива поступает в реакционную камеру 6, диаметр которой составляет 700 мм, где сырье подвергается термоокислительному разложению с образованием технического углерода. Далее продукты реакции охлаждают в зоне 6 закалки.
Для распыления сырья в форсунку 9 подают пар под давлением 8-12 атм. Диапазон изменения давления пара позволяет оперативно влиять на конечный качественный результат и управлять уровнем показателя «Остаток на сите с сетками 05 и 0045», а также поддерживать его значительно ниже требуемого уровня. В качестве сырья используют сырьевые смеси, состоящие из продуктов переработки нефти, коксохимического сырья, коксохимических смол и пиролизных смол.
Примеры реализации заявленного способа получения полуактивного технического углерода приведены ниже в таблице.
Claims (2)
1. Способ получения полуактивного технического углерода из жидкого углеводородного сырья, включающий предварительный нагрев жидкого углеводородного сырья и технологического воздуха, смешивание последнего с природным газом и горение полученной смеси с образованием потоков продуктов горения, аксиальную подачу в них потока распыленного жидкого углеводородного сырья, содержащего водяной пар, сужение образовавшегося потока распыленного углеводородного сырья и продуктов горения, его термоокислительное разложение с образованием технического углерода, отличающийся тем, что перед подачей в потоки продуктов горения углеводородное сырье распыляют водяным паром.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для распыления углеводородного сырья подают водяной пар под давлением 8-12 атм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154217A RU2614964C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ получения полуактивного технического углерода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154217A RU2614964C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ получения полуактивного технического углерода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2614964C1 true RU2614964C1 (ru) | 2017-03-31 |
Family
ID=58506948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015154217A RU2614964C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ получения полуактивного технического углерода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2614964C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112745700A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-04 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种生产碳黑的方法和设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205195C2 (ru) * | 2001-05-25 | 2003-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Волгоградский завод техуглерода" | Способ получения технического углерода |
| RU2317308C2 (ru) * | 2006-03-14 | 2008-02-20 | ООО "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения технического углерода и система рекуперативного нагрева технологического воздуха |
| RU2394054C2 (ru) * | 2008-07-22 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения полуактивного технического углерода и реактор для его осуществления |
| RU2446195C1 (ru) * | 2010-07-26 | 2012-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения низкодисперсного технического углерода и реактор для его осуществления |
| WO2014149455A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Cabot Corporation | A method for producing carbon black using an extender fluid |
-
2015
- 2015-12-16 RU RU2015154217A patent/RU2614964C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205195C2 (ru) * | 2001-05-25 | 2003-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Волгоградский завод техуглерода" | Способ получения технического углерода |
| RU2317308C2 (ru) * | 2006-03-14 | 2008-02-20 | ООО "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения технического углерода и система рекуперативного нагрева технологического воздуха |
| RU2394054C2 (ru) * | 2008-07-22 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения полуактивного технического углерода и реактор для его осуществления |
| RU2446195C1 (ru) * | 2010-07-26 | 2012-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения низкодисперсного технического углерода и реактор для его осуществления |
| WO2014149455A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Cabot Corporation | A method for producing carbon black using an extender fluid |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112745700A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-04 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种生产碳黑的方法和设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7514062B2 (en) | Process for the production of furnace black | |
| JP6224815B2 (ja) | 増量剤流体を使用してカーボンブラックを製造するための方法 | |
| DE1543122C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen | |
| US12071549B2 (en) | Process for controlling the porosity of carbon blacks | |
| WO2008034424A1 (de) | Verfahren zur thermochemischen verarbeitung von kohlenstoffhaltigen rohstoffen | |
| US3079236A (en) | Manufacture of carbon black | |
| US20020064741A1 (en) | Premixing burner block for partial oxidation processes | |
| KR880002598B1 (ko) | 카본 블랙 제조방법 | |
| US2659663A (en) | Process for producing carbon black | |
| KR20130094708A (ko) | 카본 블랙 반응기 | |
| RU2614964C1 (ru) | Способ получения полуактивного технического углерода | |
| US9145297B2 (en) | Method for producing acetylene and synthesis gas | |
| US2918353A (en) | Process and apparatus for manufacture of carbon black | |
| RU2394054C2 (ru) | Способ получения полуактивного технического углерода и реактор для его осуществления | |
| RU2188846C1 (ru) | Способ переработки углеводородного сырья | |
| RU2446195C1 (ru) | Способ получения низкодисперсного технического углерода и реактор для его осуществления | |
| RU2389747C1 (ru) | Способ получения сажи и реактор для его осуществления | |
| RU2580917C1 (ru) | Способ получения сажи и реактор для его осуществления | |
| US3322506A (en) | Carbon black apparatus | |
| SU1040773A1 (ru) | Способ получени среднедисперсной сажи | |
| CN111954651B (zh) | 制备乙炔和合成气的方法 | |
| RU2083614C1 (ru) | Способ получения сажи и реактор для его осуществления | |
| RU2325426C2 (ru) | Способ переработки углеводородного сырья | |
| SU1341180A1 (ru) | Способ получени сажи | |
| SU209608A1 (ru) | Способ получения сажи |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181217 |