Способ получения технического углерода

 

Изобретение относится к технологии производства технического углерода, используемого в резино-технической промышленности, и позволяет упростить процесс получения технического углерода. Способ получения технического углерода из природного газа-метана включает подачу газа в надпосадочный объем регенеративного газонагревателя с теплоаккумулирующей насадкой, введение газообразного носителя водорода, образующего при термопиролизе, нагретого при прохождении через насадку до 1550 - 1650°С, и термопиролиз природного газа при отношении количеств водорода и природного газа, равном 1 - 3 с образованием сажи и водорода. Выход техуглерода @ 65 - 80%. Упрощение определяется отсутствием необходимости подогрева большого количества азота. Сокращается расход инертного теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,,SU „„1574615 (51) 5 С 09 С 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4204090/31-26 (22) 03.03.87 (46) 30.06.90. Бюл. Н 24 (71) Институт высоких температур

АН СССР (72) P.Г.Попов и В.М.Зайченко (53) 661.666.4 (088.8) (56) Кельцев В.В., Теснер П.A. Сажа, свойства, производство и применение.

М.-Л.: Гостоптехиздат, 1952, с.69-75.

Авторское свидетельство СССР

М 1399317, кл. С 09 С 1/50, 1985 ° (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО

УГЛЕРОДА (57) Изобретение относится к технологии производства технического углерода, используемого в резинотехнической промышленности, и позволяет упростить

Изобретение относится к технологии получения технического углерода, используемого в резинотехнической промышленности.

Целью изобретения является упрощение процесса получения технического углерода.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом цикла для заполнения системы циркуляционного контура нагревателя водородом в качестве газообразного теплоносителя проводят пиролиз природного газа путем пропускания через предварительно разогретую продуктами сгорания до необходимых для пиролиза температур насадку высокотемпературного регенеративного

2 процесс получения технического углерода. Способ получения технического, углерода из природного газа-метана вклюцает подачу газа в надпосадочный объем регенеративного газонагревате" ля с теплоаккумулирующей насадкой, введение газообразного носителя водорода, образующегося при термопиролизе, нагретого при прохождении через насадку до 1550-1650 С, и термопиролиз природного газа при отношении количества водорода и природного газа, равном 1-3, с образованием сажи и водорода. Выход техуглерода,-65

80 . Упрощение определяется отсутствием необходимости подогрева большого количества азота. Сокращается расход @ инертного теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

С: нагревателя. Далее продукт пиролиза сажеводородную смесь — пропускают через сажеочиститель, после чего оцищенный от сажи водород используют в кацестве теплоносителя для осуществления способа. Помимо этого пускового режима подачи природного газа в насадку нагревателя не происходит.

Далее процесс осуществляется следующим образом.

В предварительно разогретую продуктами сгорания насадку регенеративного нагревателя подают водород для нагрева его до температур пиролиза и в наднасадочном объеме впрыскивают в него природный газ на пиролиз.

Полуценные в результате пиролиза сажу и водород в виде сажеводородной

1574615 смеси подают сначала в рекуператор для подогрева природного газа, участвующего в реакции, и воздуха, поступающего в камеру сгорания. После это1 го сажеводородную смесь подают в систему отделения сажи. Сажу отводят, а водород газодувкой подают на вход в насадку регенеративного газонагревателя. Образовавшийся в результате пиролиза водород используют в качестве топлива в камерах сгорания регенеративных нагревателей.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема высокотемпературного нагре- 1,5 вателя; на фиг. 2 - схема установки для получения те>.нического углерода.

Высокотемпературный регенеративный нагреватель включает корпус 1, футерованный изнутри, камеру 2 сгора- >О ния для разогрева насадки 3. Продукты сгорания выбрасывают через патрубок -> отвода продуктов сгорания в нижней асти нагрева;еля, который одновременно служит для подачи водорода на нагрев. Продукты пиролиза выводят из нагревателя через патрубок 5, расположенный в верхней части нагревателя.

Насадка .расположена в нижней части нагревателя на газораспределительной решетке 6. В верхней части аппарата над насадкой — свободный объем для реакции пиролиза, в который введены по окружности патрубки 7 подачи природного газа.

Схема установки (фиг.2) включает в себя два высокотемпературных регенеративных нагревателя 1 (1 и 1 " ) с камерами 2 сгорания, отсечную арматуру 8, теплообменник-рекуператор

9, систему 10 отделения сажи; газо40 дувку 11 и систему подачи воздуха и природного газа.

Установка работает следующим образом.

В предварительно разогретую продуктами сгорания насадку регенеративного нагревателя 1 подают через патрубок 4 газодувкой 11 водород, нагреваемый до 1400-1650 С, и в наднасадочном объеме впрыскивают в него природ- N ный газ на пиролиз. Образовавшиеся в результате пиролиза сажа и водород в виде сажеводородной смеси через отсечную арматуру 8 (клапаны 8 открыты, клапаны 8" - закрыты) поступают 55 в теплообменник-рекуператор 9 для нагрева воздуха и природного газа, поступающих на горение, * также при- . родного газа, поступающего на пиролиз, регенеративного нагревателя 1" .

После этого сажеводородную смесь.подают в систему 10 отделения сажи.

Далее сажа поступает в бункер, à водород газодувкой 11 подают в регенеративный нагреватель 1 .

Образующийся в результате пиролиза водород выводят из циркуляционного контура и подают на камеру сгорания регенеративного нагревателя 1, По истечении периода работы нагревателя 1 в режиме пиролиза арматуру

/ переключают (клапаны 8 - закрыты, клапаны 8 - открыты), подачу водороff да и воздуха переключают с нагревателя 1" на нагреватель 1 . Соответственно переключают клапаны сброса продуктов сгорания и подачи природного газа, т.е. в нагревателе 1"

::.дет пиролиз с дальнейшим отделением технического углерода, а нагреватель 1 ставят на разогрев и т.д. в том же порядке. Продолжительность периодов пиролиза и разогрева может составлять ориентировочно (B зависимости от размеров аппаратов) 5-30 мин.

П р и и е р. На опытно-промышленном высокотемпературном регенеративном нагревателе с шаровой насадкой из корунда проведено опробование предложенного способа.

Водород, проходящий через слой о насадки, нагревали до 1650 С и смешивали с предварительно подогретым о до 400 С метаном в верхнем, свободном от насадки объеме нагревателя.

Расход метана составлял 1 г/с, водорода - до 3 г/с.

Результаты экспериментов сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, выход сажи составляет от 60 до 80 от всего количества углерода, участвовавшего в реакции.

Выход углерода не достигал 1003 из-за высаживания (потери) углерода на отводящих трубопроводах-карманах и т.п.

Процесс управления упрощается за счет отсутствия необходимости предварительного подогрева большого количества азота в расчете на метан и

его очистки, при этом имеет место экономия энергозатрат.

Дополнительное преимущество состо ит в том, что теплота образующегося водорода может быть использована для

15746

СобраРасход, г/с

Температура, насадки, верх/низ, средняя, С

Номер опыта

ПродолжительВыход сажи, Температура смеси н +с на выходе, С но

Водород

Метан ность сажи после опыта, г пиролиэа, мин

63,0

72,5

58,0

80,5

68,0

65,0

80,0

725

0,80 2,7

0,89 3,1

0,98 2,9

1,03 2,6

0,92 2,45

0,93 2,6

1,01 2,75

2

4

6

1510/1300

1505/1300

1485/1300

1480/1300

1460/1300

1470/1300

14 70/13 0 0

1305 нагрева воздуха, поступающего на горение, а теплотворная способность на нагрев насадки продуктами его сгорания.

\ 5

Кроме того, насадка используется для нагрева чистого водорода и не подвергается вредному воздействию углерода, т.е. существенно увеличивается срок службы насадки, что также ведет к удешевлению получаемой продукции.

Изменение режимов процесса пироли15 за природного газа (темпера туры, соотношения расходов и т.п.) позволяет получать технический углерод (сажу) с различными свойствами, т.е. возможна регулировка сортности сажи. 20

15 6

Формула изобретения

1. Способ. получения технического углерода из природного газа - метана, включающий подачу газа в наднасадочный объем регенеративного газонагревателя с теплоаккумулирующей насадкой, введение газообразного теплоносителя, нагретого при прохождении через насадку до 1550-1650 С, и термопиролиэ природного газа в присутствии теплоносителя с образованием сажи и водорода, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве теплоносителя используют водород, образующийся при термопиролизе.

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что термопиролиз ведут при отношении количеств водорода и природного газа, равном 1-3.

Составитель Л. Романцева

Реда ктор А. Маковская Техред JI. Ñåðäþêoâà Корректор Т. Палий

Эаказ 1757 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101