SU1247381A1

SU1247381A1 - Способ получени сажи

Info

Publication number: SU1247381A1
Application number: SU833572116A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Никонович Будин; Александр Владимирович Рогов; Виталий Федорович Суровикин; Геннадий Васильевич Сажин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода
Priority date: 1983-01-29
Filing date: 1983-01-29
Publication date: 1986-07-30

Description

Изобретение относитс к производству технического углерода, а именно сажи, придающей улучшенные усиливающие свойства резине, и может быть использовано в резинотехническом и полимерном производстве.

Цель изобретени - повышение прочностных свойств полимерных композиций с использованием сажи.

Пример. Процесс получени сажи осуществл ют на реакторе, принципиальна схема которого приведена на чертеже.

Реактор состоит из металлического корпуса 1, футерованного двум сло ми футеровки-теплоизол ционной 2 и огнеупорной 3. Реактор имеет последовательно и соосно расположенные воздушную камеру 4, камеру 5 горени три смесительные камеры 6 - 8 и реакционную камеру 9.

Диаметр смесительной камеры 6 меньше, чем диаметр камеры 7, диаметр камеры 7 меньше, чем диаметр камеры 8, -а диаметр камеры 8 меньше, чем диаметр реакционной камеры 9.

Воздушна камера 4 снабжена патрубком 10 дл ввода воздуха. В воздушной .камере параллельно цродольной оси реактора смонтированы топливные ;горелки 11. Г

В футеровке смесительньпс камер 6 - 8 и в начальном сечении реакционной камеры 9 смонтированы трубы 12 - 15 соответственно дл установки сьфьевых форсунок 16 и подачи коаксиально к потокам сырь потоков кислородсодержащего газа.

В конце реакционной камеры 9 смонтированы трубы 17 дл установки вод ных форсунок. Последовательно устанавлива сырьевые форсунки 16 в трубах 12 - 15, можно при посто нной скорости подачи продуктов горени топлива и сырь измен ть соотношение скоростных напоров потока сырь и продуктов горени топлива в точке ввода сырь . Соотношение скоростных напоров можно регулировать так же изменением линейной скорости подачи сырь и продуктов горени топлива.

Окислитель-воздух, предварительно подогретый до 400°С, через патрубок 10 и воздушную камеру 4 подают к горелкам 11 с расходом 5800 . В горелки также подают топливо-про- панбутановую фракцию газов нефтепереработки с расходом 125 м /ч. Смесь

топлива и воздуха сжигают и камере 5 горени с коэффициентом избытка воздуха ot 1 ,66 с получением продуктов горени топлива с температурой 1400 С,

которые направл ют через смеситель- ные камеры 6 - 8 в реакционную каме- РУ 9.

Последовательно устанавлива сьфь- евые форсунки 16 в трубах 12-15,

в поток продуктов горени топлива в сечении смесительных камер 6-8 или начала реакционной камеры 9 ввод т предварительно подогретое до 200- 210 С сырье - смесь антраценового масла и термогазойл в. соотношении

50:50 с расходом 1350 кг/ч. Сырье ввод т в реактор в распыленном виде. Рас- пыпивание сырь осуществл ют механическими форсунками.

В смеси с сырьем в реактор ввод т 1,0-15,0 мг КС1 на 1 кг сырь .

В реакционной камере 9 распыленное сьфье разлагают в продуктах горени топлива с образованием сажегазовых продуктов реакции. Температура в реакционной камере составл ет 1570- 1590°С.

В конце реакционной камеры 9 продукты реакции закаливают путем охлаждени их до 650-700 С за счет впрыскивани воды, распыленной механическими форсунками, установленными в трубах 17. Охлажденные до 650-700°С про - дукты реакции вывод т из реактора,

вторично охлаждают впрыскиванием воды до 250-300 С и направл ют в рукавный фильтр, где сажу отдел ют от газообразных продуктов реакции. I Необходимое соотношение скоростных

напоров потока сырь и потока продуктов горени топлива обеспечивают путем установки форсунок 16 соответственно в трубах 12 - 15, а также изменением линейной скорости подачи сырь ,

не измен расхода сьфь .

Зависимость между скоростным напором и скоростью потока выражаетс следующей формулой

ь Л1 ск 2g

где htK - скоростной напор; W - скорость потока; g - ускорение свободного падени .

Скоростной напор h характеризует кинетическую энергию потока, отнесенную к едиьшце массы жидкости или газа.

Добавка щелочи к сырью предусмотрена дл снижени скорости коагул ции частиц на ранних стади х образовани .

В табл. 1 представлены данные по свойствам предлагаемой сажи дл различных параметров процесса.

Способ позвол ет получать сажу с меньшей степенью срастани -частиц в агрегатах и имеющую более высокую внешнюю .поверхность, доступную дл взаимодействи с полимерами. При это выход сажи из сырь в предлагаемом способе не снижаетс .

.Сажи, полученные по предлагаемому способу (опыты 1-5) испытаны в качестве усиливающего наполнител сти- рольного каучука СКМС-30 АРК в стандартной рецептуре (ГОСТ 15627-70). Дл этого на лабораторных вальцах приготавливают резиновые смеси, с использованием сажи опытов ,1-5, состав которых следующий, вес.ч.: Каучук СКМС-30 АРК 100 Стеарин2,0

Окись цинка. 5,0

Альтакс2,0

Сера.2,0

Сажа50

Смеси вулканизовали в паровом пре се при , после чего определ ли прочностные показатели аолученнь1х вулканизатов. .

В табл. 2 представлены данные по

прочностным показател м вулканизатов.

35

Приведенные данные показывают значительное улучшение прочностных показателей вулканизатов с использованием предлагаемой сажи.

Пример 2. В соответствии д с опытами по данному примеру получена сажа с удельной поверхностью по электронному микроскопу около 100 .

s

10

5 0 5

о

5

Окислитель (воздух), предварительно подогретый до , через патрубок 10 и воздушную камеру 4 подают

к горелкам 11 с расходом 6500- 7000 мз/ч.

В горелки подают топливо-пропан- бутановую фракцию газов нефтепереработки с расходом 150 . Смесь топлива и воздуха сжигают в камере 5 горени с коэффициентом избытка воздуха 1,54 с получением продуктов горени с температурой , которые направл ют далее через смеси- телькае камеры 6-8, в реакционную камеру 9.

Последовательно устанавлива сырьевые форсунки в Трубах 12 - 15 в поток продуктов горени топлива в сечении смесительных камер 6-8 или начала реакционной камеры 9 ввод т предварительно подогретое до .200- 210 С сьфье - смесь антраценового масла и термога-зойл в отношении 40:60 с расходом 1700 кг/г. В смеси с сырьем в реактор ввод т также (Добавку хлористого кали .

Далее процесс аналогичен примеру 1.

В табл. 3 и 4 представлены свойства сажи дл различных параметров процесса и соответственно свойства вулканизатов.

Данные табл. показывают, что при .одинаковой удельной поверхности по электронному микроскопу (одинако- .вом среднем размере частиц) сажи, полученные по предлагаемому способу, имеют более высокую внешнюю поверхность , доступную дл. взаимодействи с молекулами полимера, что обуславливает и более высокие прочностные показатели вулканизатов.

ПоказателиВулканизаты с сажей, полученной по опыту

Прототип I 1 2 3 45

Напр жение при 300% удлинении , Ша. . 12,0 12,8 12,9 12,9 12,8 12,6

Прочность на разрыв, МПа 28,5 31,4 31,8 32,2 31,9 31,6 Истирание на ШР-1 см кВт-ч 220 210 205 200 200 210 Относительное удлинение, % 480 480 485 485 475 480

ТаблицаЗ

Параметры процесса и свойства сажи Прототип Предлагаемый способ, опыт

1 2 I 3 1 .„

Параметры процесса Место ввода, сырь

Скоростной напор потока продуктов горени топлива, кг/м

Скоростной напор потока сырь ,

кг/м2.

Скорость продуктов горени топлива

в.сечении ввода сьфь , м/с

Скорость ввода сырь , м/с

Отношение скоростных напоров потока сырь и потока продуктов горени топлива

Выход сажи из сырь , %

Свойства сажи Удельна внедш поверхность, 71,8

Удельна поверхность по электрон- микроскопу,

Смеси-Смеси- Смеси- Начало реакционной

тельна тель- тель- камеры

камеракамера камера

6 7 89

3950 2690 1890 78 55

180 520520520

231 194 39,4 33,2

58 100100100

1:151:3,61:0,151:0,105

52,5 52,852,6 52,5

75,5 77,375,7 73,3

98,8 101,2 99,2 98,1 99,9

Параметры процесса и свойства сажи

Отношение удельной внешней поверхности и поверхности по электронному микроскопу

Абсорбци дибутилфталата, мп/100 г

«. Удельна адсорбционна поверхность

м2/г

рН водной суспензии

Содержание остатка на сите с сеткой 0,14К, %0,003

Т а б л и ц а 4

ПоказательВулканизаты с сажей, полученной по опыту

Прототип 1 I

Напр жение при 300 % удли- .

нении, Жа11,8 12,0 12,2 12,0 11,8

i

Прочность на разрыв, МПа 24,1 26,8 27,2 26,9 24,0 Истирание на МИР-1, ч 240 225 225 230. 236 Относительное удлинение, % 500 520 520 515 510

Составитель Л.Романцева i .Редактор Н.Киштулинец Техред И.Попович Корректор М.Шароши

Заказ 4075/24Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Продолжение табл.3

Прототип

Предлагаемый способ, опыт

НЕП

0,7420,7790,7720,734

J02106106108

81,6 79,8 80,2 81,0 7,2 7,5 7,2 7,9

0,0040,0020,0030,026

Claims

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ, включающий сжигание топлива с окислителем с образованием высокотемпераЮ щ и й с я тем, что поток углеводо родного сырья вводят со скоростью 15-100 м/с.

1 1247381 2