Способ получения сажи Советский патент 1980 года по МПК C09C1/48 

1

Изобретение относится к производству углероднойсажи разложением жидких и газообразных углеводородов и может использоваться в нефтехимической промышленности при производстве саж различной стру..

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 1,

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 ЗОООС. Для предохранения футеровки камеры сгорания ее охлаждают, что приводит к усиленному отводу тепла из процесса и к резкому снижению выхода сажи - примерно до 2840% 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 (предпоч0тительно природный газ), нагретое до , поступает по трубопроводу 1 в камеру 2 сгорания. Аксиально по трубопроводу 3 подают парокислородную смесь со стехиометричес5ким количеством киcJIopoдa по отношению к топливу. Парокислородную смесь предварительно нагревают в рекуперативном подогревателе до 600°С, а затем в огневом калорифере до 8000 за счет газов процесса, подаваемых в калорифер после рукавного фильтра. Концентрацию кислорода в водяном паре берут такую, чтобы сжигании топлива получить водя5ной 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 повышает0 с я до 1800-240,0С. Сырье поступает

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 имV водяного пара и 6,4 нм /ч окислителя (98% О + 2%N). При сгораний топлива образуются и СО

в отношении 3,7. В продукты горения по трубопроводу 4 подводят толуол в количестве 2,5 кг/ч. Перед вводом сырья температура в зоне 5 реакции - . Получают сажу с 1выходом 85% на сьорье с удельной геометрической поверхностью 125 м/г и масляным числом 98 мл/100 г.

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

Расход, кг/ч:

сырье

топливо

а

Расход, нм /ч:

кислород

. водяной пар

Температура в зоне, С

реакции

горения

Отношение водяной пар СОг в продуктах горения

Выход сажи, вес.% на

сырье

Удельная геометрическая поверхность,

Удельная адсорбционна поверхность,

Содержание функционалных групп на поверхно сажи,%:

фенольных

карбоксильных хинонных

лактонных

Масляное число,

МП/100 г

Водородный

показатель (рН) .

к)я

. Расход топлива в .

18,9 15,2

30,4

2700

38,0

155 300

0,04 0,21 0,56 0,05

169 7,3

Из приведенных в таблице данных видно, что предварительное смешение 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 са№лм резко повысить выход сажи. Регулируя количество водяного пара, можно менять температуру в камере сгорания 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 поверхности сажи при высоком выходе и коэффициенте шерховатости, близком к единице. Получаемая при этом, сажа отличается большим содержанием хинонных групп на поверхности.

Формула кзобретени-я

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3595618, кл. 23-209.4, опублик. 27.07.71.