Способ получения сырьевой композиции

Авторы патента:


 

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к способам получения сырьевой композиции для производства сажи. Сущность способа заключается в том, что кумарон предварительно растворяют в нафталиновом масле и полученную смесь смешивают с фракцией переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 360-420oC при нагревании, затем после удаления из нее влаги дополнительно нагревают и направляют на получение сажи. При этом растворение кумарона проводят при 85-90oC и в количестве, обеспечивающем содержание его в смеси 5-12 мас.%. Время растворения кумарона составляет 8-12 ч. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к сырьевой композиции для получения сажи. Полученная сажа может быть использована в шинной, резинотехнической, лакокрасочной, полиграфической и др. отраслях промышленности.

Известен способ получения сырьевой композиции для производства сажи [1] Способ включает приготовление композиции на основе нафталинового масла, фракций переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 360-420oС путем одновременной подачи компонентов на смешение, подогрева смеси при температуре 85-90oC, нагревание смеси до температуры 115-117oC для влагоотделения, с дальнейшим подогревом смеси до температуры 240-280oC и подачи смеси в реактор для получения сажи. В процессе удаления воды во влагоиспарителе наблюдается часто повторяемое интенсивное вспенивание смеси и забивка пеноотбойника, насос второго подъема, подающий сырьевую композицию в печь нагрева и реакторное отделение, работает со срывом, наблюдается явление так называемой "раскачки", когда в течение часа производительность насоса при задании 2 м3/ч меняется от 1,1 м3/ч до 2,9 м3/ч, что вызывает резкую неоднородность сажи.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ получения сырьевой композиции [2] путем одновременной подачи кумарона, который используют в виде кумарон-инденовой смолы, нафталинового масла и фракции переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 360-420oC для смешения. После смешения композиция подается на хранение при перемешивании при повышенной температуре. Из резервуара сырьевая композиция поступает в теплообменник, где нагревается выше температуры кипения воды (115-117oC), и далее во влагоиспаритель. После отделения воды сырьевая композиция направляется на подогрев до температуры 240-280oC и далее для производства сажи. Смесь имеет высокую стабильность при хранении, наблюдается процесс интенсивного вспенивания при отделении воды и забивка пеноотбойника, а также "раскачка" насоса второго подъема.

С целью стабилизации технологического процесса подготовки и подачи сырьевой композиции в реактор для получения сажи и повышения однородности получаемой сажи разработан способ получения сырьевой композиции.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе приготовления сырьевой композиции на основе кумарона, нафталинового масла и фракций переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой 360-420oC предварительно кумарон растворяют в нафталиновом масле при температуре 85-95oC в течение 8-12 ч и далее смешивают с фракцией переработки каменноугольной смолы в смесителе непрерывного действия. После смешения композиция поступает в резервуар, откуда качается после нагрева и испарения воды в нагревающую печь и реактор приготовления сажи. При этом прекращается вспенивание сырьевой композиции во влагоиспарителе и исчезает "раскачка", полученная сажа отличается постоянством показателя "внешняя поверхность". Предположительно кумарон, являясь по своей природе катионным эмульгатором, способен к термической стабилизации систем лиофильно-гидрофильных соединений, в нашем случае масло вода. Хотя лиофильно-гидрофильный баланс кумарона смещен в сторону гидрофобности, в конкретной системе: кумароны нафталиновые маслопродукты переработки каменноугольной смолы вода, способен к процессу солюбилизации образованию мицеллярных структур и ассоциатов с водой. При непосредственной подаче кумарона для смешения с нафталиновым маслом и фракциями каменноугольной смолы он сначала ассоциирует воду и в дальнейшем в виде ассоциата растворяется в углеводородных продуктах, растворимость его при этом понижается. При перемешивании такой системы в течение 8-10 ч при температуре 80-95oC она остается термически нестабильной. Попадая во влагоиспаритель (115-117oC), система разрушается, вода интенсивно кипит, увлекая за собой значительное количество углеводородов.

Предварительное растворение кумарона в нафталиновом масле резко понижает его концентрацию при смешении с остальной частью композиции, в дальнейшем вода ассоциируется с кумароном во всем объеме композиции (можно сказать, что величина критической константы мицеллообразования кумарона в системе резко падает), повышая ее термостабильность при температуре 115-117oC. Удаление воды происходит без интенсивного разрушения образованной эмульсии, в ламиннарном потоке, что исключает перебросы сырья в пеноотбойник, повышает стабильность работы насоса и однородность показателей сажи.

Пример. В результате емкость 400 м3 загружают 76 м3 нафталинового масла и 12 м3 кумарона (содержание основного вещества 83 мас.). Перемешивают содержимое резервуара винотовым пристенным смесителем в течение 10 ч при температуре 90oC. Далее приготовленный раствор кумарона в нафталиновом масле в количестве 4 м3/ч качают на смешение с фракцией переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 364oC в количестве 16 м3/ч в смеситель непрерывного действия и далее в резервуар приготовления рабочей сырьевой композиции. Указанная смесь насосом через теплообменник с температурой 117oC поступает во влагоиспаритель, где происходит отгонка воды, и затем насосом второго подъема через нагревательную печь с температурой 240oC подается 2 м3/ч в реактор для получения сажи. В топку реактора подают природный газ 400 м3/ч, который сжигают с воздухом 4200 м3/ч. Полученные газы полного горения идут в зону реакции, куда поступает сырье под распылом за счет воздуха высокого давления. В реакционной камере идет разложение сырья с образованием сажи и газообразных продуктов горения. Сажегазовую смесь закаливают водой, охлажденные продукты поступают в циклон, где сажа отделяется от газов. Ее фильтруют и гранулируют. Опыт повторяют, изменяя концентрацию кумарона в нафталиновом масле, температуру растворения кумарона и время растворения. Данные результатов опытов приведены в таблице.

Как следует из анализа данных таблицы, в случае применения раствора кумарона в нафталиновом масле в течение наблюдаемого периода 24 ч интенсивного вспенивания во влагоиспарителе не наблюдалось, насос второго подъема работал стабильно (макс. 2,1 м3/ч, мин. 2,05 м3/ч опыт 1). Значения внешней поверхности сажи, отобранной через каждые 6 ч, 101, 101, 102, 101 м2/г.

В то же время в случае приготовления сырьевой композиции по прототипу (опыт 2) вспенивание буферной емкости и перелив сырья в пеноотбойник наблюдалось 3 раза, через 2,5 ч, 9 ч, 19 ч работы. В течение этого времени наблюдалась постоянная "раскачка" насоса второго подъема от 1,3 м3/ч до 2,6 м3/ч. Соответственно свойства получаемой сажи по показателю "внешняя поверхность" изменялись от 92 до 113 м2/г. Обусловлены пределы концентрации кумарона в нафталиновом масле 5-12 мас. При использовании раствора с концентрацией кумарона ниже 5 (пример 3 3 мас.) наблюдалось падение коэффициента однородности сырья, а повышение содержания кумарона в нафталиновом масле выше 12 мас. привело к вспениванию сырья во влагоиспарителе через 6 ч (опыт 7 13 мас.).

Температура растворения кумарона в нафталиновом масле обусловлена в пределах 85-99oC. Запредельные значения приводят к увеличению времени растворения и каплеобразования на крыше резервуара. Время растворения кумарона в нафталиновом масле (достижение равновесий концентрации кумарона) принято 8-12 ч. Ниже 8 ч растворения кумарона не достигается равновесие, а более 12 ч его вести нецелесообразно во всем материале концентрации получается заданное значение.

Формула изобретения

1. Способ получения сырьевой композиции на основе кумарона, нафталинового масла и фракций переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 360 420oС путем подачи кумарона, нафталинового масла и фракции переработки каменноугольной смолы на непрерывное смешение и далее после влагоотделения на нагрев и получение сажи, отличающийся тем, что кумарон предварительно растворяют в нафталиновом масле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кумарона в нафталиновом масле находится в пределах 5 12 мас.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура растворения кумарона в нафталиновом масле находится в пределах 85 90oС.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время растворения кумарона в нафталиновом масле 8 12 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к сырьевой композиции для получения сажи

Изобретение относится к способу получения сажи и реактору для его осуществления

Изобретение относится к производству сажи, а именно к технике охлаждения сажегазовых продуктов (СГП), и может быть использовано в химической промышленности, в металлургии, в теплообменных процессах

Изобретение относится к производству сажи из жидкого углеводородного сырья и может быть использовано в производстве шин и резинотехнических изделий

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов , может быть использовано в нефтехимической промышленности при автоматизации реакторов дпя получения технического углерода и позволяет стабилизировать качество технического углерода

Изобретение относится к способу снижения расхода электрода в плазменных горелках при получении сажи и водорода

Изобретение относится к применению различных компонентов в качестве сырья для производства технического углерода, в частности, касается смесевого сырья, включающего компоненты нефтяного и каменноугольного происхождения, и может быть использовано в производстве технического углерода любых марок

Изобретение относится к углеродной саже, которая может найти применение в различных областях, в частности в каучуковых композициях, и к самой композиции

Изобретение относится к продуктам нефтехимического производства, предназначенным для использования в качестве сырья для получения сажи, и может найти применение в химической и нефтехимической отраслях промышленности

Изобретение относится к производству технического углерода и может быть использовано для получения средне- и высокодисперсных марок техуглерода

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к производству техуглерода (сажи) из углеводородного сырья

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к реактору для получения сажи

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к установке для производства сажи, водорода и алмазов
Наверх