SU1171491A1 - Способ получени полуактивной сажи - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУАКТИВНОЙ САЖИ, включающий подачу углеводородного сырь , введение окислител , сжигание и терморазложение сырь , введение в поток образовавшихс  при этом сажегазовых продуктов воды последовательно в две стадии, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода сажи и улучшени  физико-механических свойств резины с ее использованием, воду на первой стадии ввод т в сажегазовые продукты через 1,5-3 с после начала подачи сырь  при отношении расхода ее к сырью 0,15-0,9. 5S (Л ,ю :О

Description

1 11

Изобретение относитс  к производству сажи и может быть использовано в промышленности технического углерода дл  получени - полуактивной сажи (ПГМ-ЗЗН), примен емой в качестве наполнител  при изготовлении шин и резино-технических изделий.

Цель изобретени  - повьшение выхода полуактивной сажи и улучшение физико-механических свойств резины с ее использованием.

Сущность способа состоит в том, что в сажегазовые продукты, образовавшиес  в результате терморазложени  углевородного сырь  при сжигании в кислородсодержащем газе, последовательно в две стадии ввод т воду, прцчем. на первой стадии через 1,53 с после начала подачи сырь  при соотношении расхода ее к сырью 0,150 ,9.

В качестве углеводородов дл  производства сажи ПГМ-ЗЗН используют природный газ или его смесь с продуктами конденсации, состо щую из углеводородов непредельного р да, дл 

разложени  которых в зависимости от

I

сложности компонента необходимо

различное врем  пребьшани  в реакционной зоне реактора дл  получени  сажи.Наличие в углеводородах дл  производств сажи компонентов гомологического р да вьше изобутиленовых фракций интенсифицирует процесс их разложени  в сажу.

Исследование количества непредельных углеводородов выше изобутиленовых фракций в сырье дл  сажи ПГМ-ЗЗН показывает, что количество его, колеблетс  в пределах от 1,5 до 12 объемных процентов в зависимости от вида исходного сырь . Данные углеводороды при прерывании процесса реакции при получении сажи оседают на поверхности сажевых частиц и образуют дополнительные св зи дл  образовани  агломератов , а затем гранул.

Прерывание процесса реакции получени  сажи через 1,5-3,0 с после начала подачи сырь  при соотношении расхода ее к сырью 0,15-0,9 обеспечивает наличие непрореагировавших углеводородов на поверхности сажевых частиц в количестве до 0,2 ед.

Подача воды в зону высоких темп ратур через указанное врем  приводит к снижению температуры сажегазового аэрозол  и прекращению разложени 

12

углеводородов, не успевших разложитьс  в печи. Неразложившиес  углеводороды адсорбируютс  сажей, что способствует лучшему и стабильному протеканию процесса гранулировани , увеличению насьтной плотности гранулированной сажи, а также повышению выхода сажи из сырь  за счет устранени  эффекта выгорани  частиц сажи при высоких температурах процесса. Необходимо , чтобы оптическа  плотность бензинового экстракта гранулированной сажи не прев.ьщ1ала 0,15-0,2 ед. Наличие в саже неразложиншихс  углеводородов вьше 0,2 ед. резко снижает физико-механические свойства приготовленных резин, в частности уменьшаетс -модуль резины после 15- и 30-минутной вулканизации, увеличиваетс 

относительное удлинение, снижаетс  прочность при разрьгое и остаточное удлинение.

Снижение нижнего предела времени ввода закалочной жидкости (41,5 с)

приводит к прекращению процесса разложени  углеводородов и к высокой оптической плотности бензинового экстракта гранулированной сажи (0,2 ед). Така  сажа не пригодна к использованию в резиновых смес х, поскольку она ухудшает их физико-механические свойства .

Подача воды более чем через 3 с после ввода сырь , т.е. когда полностью завершен процесс сажеобразовани , приводит к получению сажи с величиной бензинового экстракта, равной нулю, а выход сажи уменьшаетс  на 5-12% за счет частичного ее сгорани , при этом насыпна  плотность

гранулированной сажи ПГМ-ЗЗН составл ет 432 r/tOOO см, что на.18 ед.

ниже пределов ГОСТ на сажу. Соотношение расхода воды к сырью выбрано

из расчета обеспечени  оптической

плотности бензинового экстракта сажи до 0,2 ед.

Подача воды в зону реакции при отношении ее расхода менее 0,15

к сырью не обеспечивает получение гранулированной сажи с оптической Плотностью бензинового экстракта в пределах 0,15-0,2 ед. Это св зано с тем, что практически данное количество воды не вли ет на процесс сажеобразовани  и частичного обрыва реакции не происходит, выход сажи низкий и составл ет 129 г/м, насыпнал плотность гранул та 439 г/1000 см При подаче воды в зону реакции при отношении ее расхода более 0,9 к сырью получают гранулированную сажу с величиной оптической плотноети бензинового экстракта более 0,2 ед что св зано с резким прекращением реакции сажеобразовани  и увеличением количества неразложившихс  углеводородов сырь , которые отлагаютс  на поверхности частиц сажи и привод т к ухудшению показателей свойств резины: модул  резины после 15- и 30-минутной вулканизации, относительного удлинени , прочности при разрыве и остаточного удлинени .

На чертеже представлен реактор дл  осуществлени  предлагаемого способа получени  сажи, продольньш разрез .

Реактор дл  получени  сажи содержит корпус 1, в котором последовательно и соосно расположены камеры 2 горени , сужение 3, реакционна  камера 4 и активатор 5. Камера 2 горени  снабжена расположенным соосно патрубком 6 дл  подачи сырь , тангенциальным патрубком 7 ввода окислител , форсункой 8 подачи закалочной воды, расположенной в концевой части камеры 4, форсункой 9 подачи воды в холодильник 10.

Лример1. В камеру 2 горени  по патрубку 6 подают углеводородное сырье (природный газ) в количестве 1000 кг/ч. По тангенциальному трубопроводу 7 со скоростью 5 м/с ввод т окислитель (воздух) в количестве 4200 кг/ч. Углеводородное сьфье частично сгорает при взаимодействии с кислородом воздуха в камере 2 с получением теплоносител  с температурой 1220°С, а основна  часть углеводородного сьфь  разлагаетс  с образованием частиц сажи. Полное прерывание процесса сажеобразовани  осуществл ют водой в количестве 500 кг/ч подаваемой форсункой 8,.установленной на рассто нии 5,8 м от точки подачи сырь  в реактор. Врем  от момента подачи сырь  в реактор до закалки составл ет 1,5 с, соотношение расхода воды к расходу сырь  0 ,5. Полученна  сажа имеет показатель оптической плотности-бензинового экстракта 0,2. Врем  .гранулировани  сажи составл ет 53 мин, выход сажи 141 г/им. Физико-химические показатели сажи ПГМ-ЗЗН, получеинные предлагаемым способом следующие: удельна  условна  поверхность 38 удельна  адсорбционна , поверхность 38 , т.е. частицы сажи практически не имеют шероховатости; насыпна  плотность гранулированной сажи 462 г/1000 смЧ

С использованием предлагаемой сажи приготавливают стандартные смеси на основе изопренового каучука СКИ-3, содержащего 50 мае.ч. сажи на 100 мае.ч.каучука. При из полученных смесей вулканизуют образцы в течение 15 и 30 мин с паровым обогревом и после суточного отдыха испытывают на разрыв по ГОСТ 270-75. Физико-механические показатели полученной резины следующие: модуль резины после 15 и 30 мин вулканизации соответственно 73-и 92 кг/см ; прочность при разрыве 194 кг/см ; относительное удлинение 540%; остаточное удлинение 16%. ...

В таблице представлены данные по выходу, свойствам сажи и физико-механическим показател м резин-с ее использованием при получении сажи по предлагаемому способу и при режимах ввода воды и отношении ее к сырью за пределами предлагаемых значений.

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУАКТИВНОЙ САЖИ, включающий подачу углеводородного сырья, введение окйслителя, сжигание и терморазложение сырья, введение в поток образовавшихся при этом сажегазовых продуктов воды последовательно в две стадии, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сажи и улучшения физико-механических свойств резины с ее использованием, воду на первой стадии вводят в сажегазовые продукты через 1,5-3 с после начала подачи сырья при отношении расхода ее к сырью 0,15-0,9. §

1 1171491