Способ производства сажи Советский патент 1988 года по МПК C09C1/50 C09C1/56 

ОЭ

оэ

Изобретение относится к производству технического углерода и может быть испол з1овано при получении сажи, применяемой в резинотехнической, лакокрасочной и полиграфической про- мьиштенности.

Цель изобретения - снижение расхода воды и сточных вод в процессе производства сажи.

На че 1теже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

В реакторе 1 при подаче топлива, воздуха и сырья обр азуется сажегазо- вая смесь, охлаждаемая подаваемым в реактор охлаждаюи1 1м агентом. Саже- глзовая смесь далее охлаждается в холодильнике-оросителе 2, проходит систему 3 улавливания, где из нее выделяется сажа, и подается в грану- лятор 4, отходящие газы с остаточной сажей подаются в теплообменник 5, гд охлаждаются на орошаемой конденсатом (в начальный период водой) теплооб- менной поверхности, выполненной из труб, из газов выделяется конденсат и поступает в сборник 6. Далее конденсат подается насосом 7 на ороше- р{ие и на впрыск в реактор 1 и холодильник-ороситель 2. Тепло осушки газов отводится водой, подаваемой в теплообменник, нагретая вода используется в системе теплоснабжения. Осушенные газы подаются на сжигание в котел или установку дожига 8.

Испытания предлагаемого способа производства сажи произведены на опытной установке НПО Техуглерод. Установка включает пилиндрический реактор, систему улавливания, грану- лятор, орошаемый теплообменник, сборник конденсата, установку дожига, насос, трубопровод.

Производительность реактора по перерабатываемому сырью составляет 400 л/ч, расход природного газа в реактор 260 нм /ч, расход воздуха низкого давления в реактор 3500 нм / расход воздуха высокого давления / 550 нм /ч. Суммарный расход химочи- щенной воды и конденсйта, подаваемых на охлаждение сажегазовой смеси в реактор, составляет 1740 л/ч. Система улавливания сажи включает циклоны и вихревые аппараты. Грануляция про- изводится химочищенной водой/ Теплообменник для осушки газов состоит из трубного пучка площадью 16,4 м, заключенного в корпус, , снабженный устройствами для входа и выхода сажегазовой смеси и орощающими форсунками.

При проведении испытаний реактор вначале устанавливается в режим производства сажи марки П-234, при подаче химочищенной воды в реактор- на охлаждение сажегазовой смеси. Отходящие газы из реактора проходят систему улавливания сажи, часть их подают на осушку и очистку в теплообменник, где они охлаждаются, контактируя с охлаждаемой ниже точки росы и орошаемой конденсатом теплообмен- ной поверхностью, из них выделяется конденсат, улавливается часть содержащейся в газах остаточной сажи. Конденсат вместе с уловленной сажей подается на охлаждение сажегазовой смеси в реактор при соответственном уменьшении расхода химочищенной воды, подаваемой в реактор. Осушенные газы направляют на сжигание в установку дожига газов, нагретая в теплообменнике вода используется в системе теплоснабжения опытного цеха.

Пример 1. Расход сырья в реактор 400 л/ч, расход газа 270 м /ч расход воздуха низкого давления 3500 нм /ч, расход воздуха высокого давления 550 , расход химочищенной воды на охлаждение 1440 л/ч,расход конденсата в реактор на охлаждение 300 л/ч. Выход сажи из сырья 47% Состав конденсата - содержание сажи 0,6 г/л, общая сера 43 мг/л, водородный показатель конде}1сата 4,3. Температура сажегазовой смеси на входе в теплообменник 180 С, на выходе из теплообменника 4В С, влажность на входе 38 об.%, на выходе 12 об.%. Содержание сажи в газах на входе в теплообменник 420 мг/нм , на выходе из теплообменника 190 мг/нм . Теплотворная способность газов на входе в теплообменник 440 ккал/нм , на выходе из теплообменника 600 ккал/нм. Температура охлаждающей воды на входе в теплообменник 2 С, на выходе 62 С. Количество тепла, отводимого водой при осущке газа 190 ккал/нм осушенного газа. Количество загрязненного конденсата 7,2 кг/кг получаемой сажи. Показатели качества получаемой сажи: геометрическая поверхность 96 , адсорбционная поверхность 117 , адсорбция Дибутилфталата 99 мл/100 г, водородный показатель 8,1.

Пример 2. Расход сырья в реактор 400 л/«1, расход природного газа 270 нм /ч, расход воздуха низкого давления 3500 им /ч, расход воздуха высокого давления 550 им /ч, расход химочищенной воды на охлаждение 1400 л/ч, расход конденсата на охлаждение 340 л/ч. Выход сажи из сырья,47%. Состав конденсата - общая сера 54,3 мг/л, водородный показател 3,9, содержание сажи 1,2 г/л. Темпе- 1ратура сажегазовой смеси на входе в теплообменник 170°С, на выходе из теплообменника 42 С, влажность на вход 37 об.%, на выходе 10 об.%. Содержание сажи в газах на входе в теплообменник 350 мг/м , на выходе 180 мг/м . Теплотворная способность газов на входе в теплоообменник 450 ккал/нм , на выходе 610 ккал/нм Температура охлаждающей воды на вход в теплообменник 2 С, на выходе 60 С. Количество тепла, отводимого при осушке газа 200 ккал/нм осушаемого газа. Количество загрязненного конденсата 7,4 кг/кг получаемой сажи. Показатели качества сажи: геометрическая поверхность 99 , адсорбционная поверхность 115 , адсорб ция дибутилфталата 102 мл/100 г, водородный показатель 8,0.

Пример 3 (сравнительный). Получение сажи по известному способу Охлаждение сажегазового потока про- изводят водой, подаваемой на орошение и отводимой из аппарата. Конденсат с орошающей водой выводился из теплообменника. Расход сырья в реактор 400 л/ч, расход ХОВ в реактор 1770 л/ч, расход ВИД в реактор 3500 нм /ч, расход ВЕД в реактор 550 нм /ч, выход сажи из сырья 47%. Расход загрязненной воды на выходе из теплообменника 270 кг/кг получаемой сажи, содержание сажи в воде 0,03 г/л. Утилизация загрязненной воды - нет. Содержание сажи в газах на входе Б теплообменник 410 мг/м. Содержание сажи в газах на входе в теплообменник 190 мг/м, Температура газов на входе в теплообменник 170 С температура газов на выходе из теплообменника 43°С, влажность газов на входе в теплообменник 39 об.%, на выходе из теплообменника 11 об.%,теплотворная способность газов на выходе в теплообменник 430 ккал/нм , на

Q

5

0

5

выходе из теплообменника 600 ккал/нм . Потеря сажи с водой 1,2 кг/ч. Показатели качества сажи: геометрическая поверхность 98 м /г, адсорбционная поверхность 116 м /г, адсорбция дибутилфталата 98 мл/100 г, водородный показатель 8,3.

Расход циркулирующей орошающей жидкости, достаточный для обеспечения интенсивного теплообмена и улавливания сажи, составляет 60-90 кг жид- KocTiH на 1 кг произведенной сажи при расходе, при этом вьщеляющегося конденсата 7-8 кг/кг сажи и в несколько раз меньше по сравнению с известным процессом (270 кг/кг сажи).

Использование загрязненного конденсата при охлаждении сажегазовых продуктов по существу устраняет отходы в виде загрязненной воды или пульпы. При этом условия очистки газов и показатели качества сажи не ухудшаются. Например, при содержании общей серы в конденсате 60 мг/л количество примеси серы в саже увеличивается не более чем на 0,01 долю от количества серы, подаваемой с сырьем.

Экономичность способа повышается за счет получения дополнительной теплоты в виде нагретой в теплообменнике воды, уменьшаются также потери сажи.

Формула изобретения

1. Способ производства сажи, включающий термическое разложение углеводородного сырья, охлаждение образовавшихся при этом сажегазовых продуктов водой, выделение из них сажи, грануляцию ее, мокрую сушку, очистку от остатков сажи газовых продуктов и утилизацию газовых продуктов путем их сжигания, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода воды и сточных вод, мокрую осушку и очистку осуществляют на орошаемой со стороны газовой смести теплообменной поверхности, температуру которой под- держивают ниже точки росы газов водой, подаваемой по другую сторону теплообменной поверхности, причем орошение производят образующимся при осушке конденсатом.

2. Способ поп,1, отличающийся тем, что при охлаждении сажегазовых продуктов используют вьщеляющийся при осушке конденсат.

Сырьё

Изобретение относится к производству сажи. Способ производства са- жи включает терморазложение углеводородного сырья с образованием сажега- зовых продуктов, охлаждение последних, выделение из них сажи, грануляцию ее, мокрую осушку и очистку от остатков сажи на орошаемой со стороны газовой смеси теплообменной поверхности, температуру которой поддерживают ниже точки росы газов водой, подаваемой по другую сторону теплообменной поверхности, причем орошение производят образующимся при осушке конденсатом. При этом при охлаждении сажегазовых продуктов используют выделяющийся при осушке конденсат. Снижается расход воды на охлаждение и на орошение (в последнем расход составляет 60-90 кг/кг сажи при расходе конденсата 7-8 кг/кг сажи), устраняются отходы загрязненной воды, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ;