способ производства технического углерода
Классы МПК: | C09C1/50 печная сажа |
Автор(ы): | Гольдштейн Юлий Меерович (RU), Дуросов Сергей Михайлович (RU), Иваницкий Михаил Антонович (RU), Зинченко Валерий Николаевич (RU), Пеньков Дмитрий Викторович (RU), Пилипенко Инна Борисовна (RU), Данилов Николай Александрович (RU), Макарова Ирина Юрьевна (RU), Синотов Николай Сергеевич (RU), Анисимов Сергей Александрович (RU), Климов Александр Сергеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-08-10 публикация патента:
27.09.2007 |
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.
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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/м 3) 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.
Таблица | |||||
Наименование | Номер примера | Известный способ [2]* | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1. Марка техуглерода | П 234 | П 245 | П 324 | П 514 | П 245 |
2. Режим виброобработки: | |||||
- амплитуда колебаний, мм | 2 | 10 | 5 | 10 | |
- частота, Гц. | 55 | 35 | 15 | 75 | |
3. Время уплотнения, мин. | 45 | 30 | 20 | 5 | >60* |
4. Количество связующего раствора на пылевидный техуглерод, мас.% | - | 20 | - | 13,3 | 40 |
5. Насыпная плотность техуглерода, кг/м 3: | |||||
- исходного пылящего | 55 | 62 | 61 | 67 | 40-60 |
- уплотненного | 183 | 214 | 232 | 196 | 150-170 |
- гранулированного | 323 | 375 | 420 | 362 | 300-360 |
6. Увеличение насыпной плотности виброуплотненного техуглерода, отн.% | 14,4 | 33,7 | 45,0 | 22,5 | - |
7. Затраты электроэнергиина стадии уплотнения, кВт час | 4,1 | 2,3 | 4,0 | 1,5 | 5,5 |
8. Снижение затрат, отн.% | 25,4 | 58,2 | 27,3 | 72,4 | - |
* Механический уплотнитель - мешалка |