Способ получения технического углерода Советский патент 1990 года по МПК C09C1/50 

1

(21)4204090/31-26

(22)03.03.87

(46) 30.06.90. Бюл. № 24

(71)Институт высоких температур АН СССР

(72)Р.Г.Попов и В.М.Зайченко

(53)661.666.4 (088.8)

(56)Кельцев В.В., Теснер П.А. Сажа, свойства, производство и применение. М.-Л.: Гостоптехиздат, 1952, с.69-75.

Авторское свидетельство СССР Vf 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

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, образующегося при термопиролизе, нагретого при прохождении через насадку до 1550-1б50°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.

о Ј

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.

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

нагревателя. Далее продукт пиролиза - сажеводородную смесь - пропускают через сажеочиститель, после чего очищенный от сажи водород используют в качестве 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.

Полученные в результате пиролиза сажу и водород в виде сажеводсродной

СП

-sj

4s

О

сл

смеси подают сначала в рекуператор для подогрева природного газа, участвующего в реакции, и воздуха, поступающего в камеру сгорания. После этого 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 нагревателя; на фиг. 2 - схема установки для получения технического углерода. Высокотемпературный регенеративный нагреватель включает корпус 1, футерованный изнутри, камеру 2 сгорания для разогрева насадки j„ Продукты сгорания выбрасывают через патрубок - отвода продуктов сгорания в нижней части нагревателя, который одновременно служит для подачи водорода на . 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 (V и 1 ) с камерами 2 сгорания, отсечную арматуру 8, теплообменник-рекуператор 9, систему 10 отделения сажи; газо- 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 k газодувкой 11 водород, нагреваемый до 1 00-1б50°С, и в наднасадоч ном объеме впрыскивают в него природный 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 в теплообменник-рекуператор 9 для нагрева воздуха и природного газа, поступающих на горение, а также природного газа, поступающего на пиролиз, регенеративного нагревателя 1 . После этого сажеводородную смесь подают в систему 10 отделения сажи. Далее сажа поступает в бункер, а водород газодувкой 11 подают в регенеративный нагреватель V .

Образующийся в результате пироли- за водород выводят из циркуляционного контура и подают на камеру сгорания регенеративного нагревателя 1.

По истечении периода работы нагревателя 1 в режиме пиролиза арматуру 2 переключают (клапаны 8 - закрыты, клапаны 8 - открыты), подачу водорода и воздуха переключают с нагревателя 1 на нагреватель 1. Соответственно переключают клапаны сброса Q 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 5 том же порядке. Продолжительность периодов пиролиза и разогрева может составлять ориентировочно (в зависимости от размеров аппаратов) 5 30мин.

Пример. На опытно-промышленном высокотемпературном регенеративном нагревателе с шаровой насадкой из корунда проведено опробование предложенного способа.

Водород, проходящий через слой насадки, нагревали до 1б50°С и смешивали с предварительно подогретым до 00 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 100% из-за высаживания (потери) углерода на отводящих трубопроводах-карманах и т.п.

0 Процесс управления упрощается за счет отсутствия необходимости предварительного подогрева большого количества азота в расчете на метан и его очистки, при этом имеет-место 5 экономия энергозатрат.

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

0

5

0

5

51

нагрева воздуха, поступающего на горение, а теплотворная способность - на нагрев насадки продуктами его его рания.

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 пироли за природного газа (температуры, соотношения расходов и т.п.) позволяет получать технический углерод (сажу) с различными свойствами, т.е. возможна регулировка сортности сажи.

1 2 3

ь

5 6 7

to

7 615«

Формула изобретения

15

20