Способ получения сажи

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

O II H C A H H E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву(22) Заявлено 020272 (21) 1743955/26 (51)М. Кл. с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

С 09 С 1/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 050280. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 050280 (53) УДК661. 666.. 4 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.Ф. Суровикин

i!i

Всесоюзный научно-исследовательский институт сажевой промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ

Изобретение относится к производству углеродной сажи разложением жидких и газообразных углеводородов и может использоваться в нефте.— химической промышленности при производстве саж различной структуры.

Известен способ получения сажи разложением жидких и газообразных углеводородов в высокотемпературном потоке продуктов полного горения топлива в воздухе или воздухокислородной смеси с последующей закалкой образующихся продуктов fl).

Азот, содержащийся в воздухе, является балластом, так как не принимает участия в процессе, но требует для своего нагрева большое КОЛИчество тепла, что снижает выход сажи (до 50%) . При сжигании топлива в чистом кислороде в камере сгорания развиваются температуры выше

3000 С. Для предохранения футеровки камеры сгорания ее охлаждают, что приводит к усиленному отводу тепла из процесса и к резкому снижению выхода сажи — примерно до 2840В на сырье.

Известный способ не позволяет регулировать физико-.химические свойства сажи (дисперсность и др.).

Цель изобретения — повышение выхода сажи, регулирование ее физико-химических свойств.

Это достигается тем, что в кислород перед сжиганием вводят перегретый водяной пар.

На чертеже изображено устройство, поясняющее предлагаемый способ.

Углеводородное топливо (предпочтительно природный газ), нагретое о до 300 С, поступает по трубопроводу 1 в камеру 2 сгорания. Аксиальио по трубопроводу 3 подают,парокислородную смесь со стехиометрическим количеством кислорода по отношению к топливу. Парокислородную смесь предварительно нагревают в рекуперативном подогревателе до 600 С, а затем в огневом калорифере до 80020 1200 С за счет газов процесса, подаваемых в калорифер после рукавного фильтра. Концентрацию кислорода в водяном паре берут такую, чтобы при сжигании топлива получить водяной пар и двуокись углерода в соотношении более 2:1 и менее 9:1 для изменения выхода и дисперсности сажи. В камере 2 сгорания топливо сгорает, температура при этом понышаетЗО ся до 1800-2406 С. Сырье поступает

553829

Расход, кг/ч: сырье

l8,9

15,2

2,5

2,4

2,5

2,5 топливо

Расход, нм /ч: кислород

6,4

5,9

30,4

11,0

13i7 водяной пар

1270

1287

1800

1700

2700 горения

3,7

4,7

85,0

87,0

38,0

145

155

144

160

300

0,049

0,186

0,858

О, 093

0,058

О, 025

1, 185

0,04

О,?1 карбоксильных хинонных лактонных

0,56

0,05

0,045

Масляное число, мл/100 г

106

169

Водородный показатель (рН) 7,5

7,0

7,3 по трубопроводу 4 в продукты горения топлива. В зоне 5 реакции происходит процесс образования и закалки водой продуктов реакции.

Пример. Дизельное топливо в количестве 2,5 кг/ч поступает по трубопроводу 1 в камеру 2 сгорания.

Сюда же по трубопроводу 3 подают

11,0 нм /ч водяного пара и 6,4 нм /ч окислителя (98% О + 2%Ия) . При сгораний топлива образуются Н 0 и СОа о

Температура в зоне, С: реакции

Отношение водяной пар:

СОг.в продуктах горения

Выход сажи, вес.% на сырье

Удельная геометрическая поверхность, м /г 125

Удельная адсорбционная поверхность, м /г

Содержание функциональных групп на поверхности сажи,%: фенольных и)

Расход топлива в им З/ч. в отношении 3,7. В продукты горения по трубопроводу 4 подводят толуол в количестве 2,5 кг/ч. Перед вводом сырья температура 1800 С в зоне

5 реакции — 1270аС. Получают сажу с выходом 85% на сырье с удельной геометрической поверхностью 125 м /г и масляным числом 98 мл/100 г.

В таблице приведены результаты осуществления предлагаемого способа получения сажи и известного.

553829

Формула изобретения

Составитель М. Мищенко, Редакто Л. Письман Тех е Н.Ковалева Ко енто В. Синицкая

Заказ 9360/65 тираж 725 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Я

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иэ приведенных в таблице данных видно, что предварительное смещение перегретого водяного пара с кислородом снижает температуру в зоне горения с 2700 до 1700. — 1800 С, что положительно сказывается на футеровке.

Применение водяного пара позволяет сдвинуть равновесие водяного газа в сторону меньшего содержания окиси углерода и тем самым резко повысить выход сажи. Регулируя количество водяного пара, можно менять температуру в камере сгора" ния и в зоне реакции и тем самым регулировать в широких пределах дисперсность, структуру и концентрацию кислородсодержащих групп на поверхности получаемой сажи. Кроме того, применение водяного пара снижает взрывоопасность процесса.

При получении сажи в среде, состоящей преимущественно из водяного пара, достигаются высокие значения удельной геометрической паверхности сажи при высоком выходе и коэффициенте шерховатости, близком к единице. Получаемая при этом. сажа отличается большим содержанием хинонных групп на поверхности.

Способ получения сажи иэ углеводородного сырья, включающий его разложение s потоке продуктов сжигания топлива в кислороде, взятых в схехиометрическом соотношении, и последующее охлаждение образующихся продуктов, отличающийся тем, что, с целью повьыения выхода сажи и регулирования ее физико-химических свойств, перед. сжиганием в кислород вводят перегретый водяной пар °

2О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШл 9 3595618, кл. 23-209.4, ойублик. 27.07.71.