СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА Российский патент 2007 года по МПК C09C1/50 

Изобретение относится к области производства технического углерода (техуглерода), в частности касается уплотнения пылящего техуглерода перед его гранулированием, и может быть использовано при получении различных марок техуглерода.

Известны способы производства техуглерода, в которых уплотнение пылящего углерода осуществляется различными приемами, например, на вальцах, в бегунах, с помощью шнеков [1. В.П.Зуев, В.В.Михайлов. Производство сажи. Изд. 3-е, М., Химия, 1979, с.256]. Однако эти способы недостаточно производительны, громоздки и малоэффективны. Так, для уплотнения пылящего техуглерода перед его гранулированием от объемного числа 14-20 см³/г (насыпная плотность 50-70 кг/м³) до объемного числа 5-6 см³/г (насыпная плотность 170-200 кг/м³) требуется продолжительное механическое воздействие, что делает вышеназванные способы энергоемкими, дорогостоящими и недостаточно эффективными.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по достигаемому техническому результату является способ производства техуглерода, включающий подготовку сырья, получение техуглерода в реакторе путем термоокислительного разложения углеводородов под воздействием высокой температуры, выделение техуглерода из аэрозоля, уплотнение пылящего техуглерода перед его гранулированием и гранулирование [2. Орлов В.Ю. Производство и использование технического углерода для резин. - Ярославль: Изд. Александр Рутман, 2002; с.117-118, 129-133].

В известном способе стадию уплотнения пылящего техуглерода перед гранулированием осуществляют с помощью уплотнительного устройства, в качестве которого используют аппарат с вращающимися лопастями [2. с.309-310, 319-320]. В этих мешалках-уплотнителях пылящий техуглерод уплотняют от насыпной плотности 40-60 до 150-170 кг/м³.

Недостатками стадии уплотнения в известном способе являются высокие энергетические и эксплуатационные затраты, недостаточная степень уплотнения, сложность регулирования режима в зависимости от марки получаемого техуглерода.

Техническая задача предлагаемого изобретения - увеличение насыпной плотности техуглерода и повышение эффективности способа.

Это достигается тем, что в способе производства техуглерода, включающем нагрев сырья, термическое разложение жидкого углеводородного сырья с образованием техуглерода и газообразных продуктов, охлаждение полученной смеси в зоне охлаждения, отделение техуглерода от газов, уплотнение пылящего техуглерода перед гранулированием и его гранулирование мокрым способом, стадию уплотнения пылящего техуглерода перед мокрым гранулированием осуществляют с помощью вибрационного устройства и с порционной подачей раствора связующего в зоны вибрационного воздействия. При этом режим воздействия вибрации поддерживают в пределах 2-10 мм для амплитуды колебаний, 15-75 Гц для частоты и при времени 5-20 мин.

Преимущество нового технического приема заключается в том, что в результате вибровоздействия на пылящий техуглерод происходит более эффективное сближение сажевых частиц с образованием сажевых зародышей и вследствие интенсивного удаления воздуха при виброобработке техуглерод уплотняется до более высокой плотности по сравнению с известными способами уплотнения. Кроме того, происходит более регулярная укладка твердых частиц углерода и получение равноплотной и однородной дисперсной системы по объему, что приводит к интенсификации последующей стадии гранулирования.

Достоинствами уплотнения пылящего техуглерода с помощью вибрационного устройства являются также малые материальные затраты, надежность конструкции, простота обслуживания, возможность более легкого регулирования условий виброобработки для выбора оптимального режима уплотнения в зависимости от характеристики получаемого техуглерода, в частности от его дисперсности и структурности. За счет увеличения насыпной плотности техуглерода до 250-300 кг/м³ на 20-22% увеличивается производительность гранулятора. Использование виброобработки пылящего техуглерода перед мокрым гранулированием с порционной подачей раствора связующего в зоны вибрационного воздействия позволяет уменьшить количество связующего раствора, вследствие чего до 30% сокращается его расход и увеличивается производительность сушильного оборудования, снижаются энергозатраты.

Сущность изобретения иллюстрируется конкретными примерами. Каждую из марок техуглерода, приведенную в примерах, получают по известной технологии в соответствии с регламентируемым режимом из жидкого углеводородного сырья с индексом корреляции 118-125 пунктов. Полученный пылящий техуглерод направляют в вибрационное устройство, которое состоит из вибровозбудителей, создающих направленные виброколебания, а регуляторы режима уплотнения позволяют менять амплитуду колебаний и частоту вибрации при оптимальном времени воздействия. Уплотненный техуглерод направляют далее в барабан-гранулятор, где подвергают мокрому гранулированию с использованием в качестве смачивателя 0,6-2% водный раствор связующего - лигносульфоната.

Технические данные по режимам уплотнения и насыпной плотности получаемого уплотненного и гранулированного техуглерода приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что предлагаемый способ, который включает стадию уплотнения пылящего техуглерода с помощью вибрационного устройства в разработанных режимах и с порционной подачей раствора связующего в зоны вибрационного воздействия перед мокрым гранулированием, позволяет по сравнению с известными способами [1, 2] увеличить его насыпную плотность на 14-50 отн.%, уменьшить количество связующего раствора при мокром гранулировании в 2-3 раза, снизить энергозатраты на стадии уплотнения на 25-75% и, таким образом, значительно повысить эффективность производства техуглерода.

ТаблицаНаименованиеНомер примераИзвестный способ [2]*12341. Марка техуглеродаП 234П 245П 324П 514П 2452. Режим виброобработки:     - амплитуда колебаний, мм210510 - частота, Гц.55351575 3. Время уплотнения, мин.4530205>60*4. Количество связующего раствора на пылевидный техуглерод, мас.%-20-13,3405. Насыпная плотность техуглерода, кг/м³:     - исходного пылящего5562616740-60- уплотненного183214232196150-170- гранулированного323375420362300-3606. Увеличение насыпной плотности виброуплотненного техуглерода, отн.%14,433,745,022,5-7. Затраты электроэнергиина стадии уплотнения, кВт час4,12,34,01,55,58. Снижение затрат, отн.%25,458,227,372,4-* Механический уплотнитель - мешалка

Изобретение может быть использовано при получении различных марок техуглерода. Жидкое углеводородное сырье нагревают и подвергают термоокислительному разложению с образованием смеси техуглерода и газообразных продуктов. Полученную смесь охлаждают в зоне охлаждения. Техуглерод отделяют от газов. Пылящий техуглерод уплотняют с помощью вибрационного устройства при амплитуде колебаний 2-10 мм, частоте 15-75 Гц и времени вибровоздействия 5-20 мин. Перед мокрым гранулированием виброуплотнение осуществляют с порционной подачей раствора связующего в зону вибрационного воздействия. Насыпная плотность техуглерода, кг/м³: исходного пылящего - 55-67; уплотненного - 196-232; гранулированного - 323-420. Количество связующего уменьшается в 2-3 раза, снижаются энергозатраты на стадии уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства техуглерода, включающий нагрев углеводородного сырья, термоокислительное разложение жидкого углеводородного сырья с образованием техуглерода и газообразных продуктов, охлаждение полученной смеси в зоне охлаждения, отделение техуглерода от газов, уплотнение пылящего техуглерода перед его гранулированием и гранулирование, отличающийся тем, что при осуществлении гранулирования мокрым способом уплотнение пылящего техуглерода перед гранулированием осуществляют с помощью вибрационного устройства и с порционной подачей раствора связующего в зоны вибрационного воздействия.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что режим воздействия вибраций поддерживают в пределах 2-10 мм для амплитуды колебаний, 15-75 Гц для частоты и при времени 5-20 мин.