способ производства технического углерода

Классы МПК:C09C1/50 печная сажа 
Автор(ы):, , , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-08-10
публикация патента:

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
НаименованиеНомер примера Известный способ [2]*
12 34
1. Марка техуглеродаП 234П 245П 324П 514 П 245
2. Режим виброобработки:       
- амплитуда колебаний, мм 2105 10 
- частота, Гц.5535 1575 
3. Время уплотнения, мин. 453020 5>60*
4. Количество связующего раствора на пылевидный техуглерод, мас.% -20 -13,340
5. Насыпная плотность техуглерода, кг/м 3:       
- исходного пылящего 556261 6740-60
- уплотненного 183214 232196150-170
- гранулированного 323375420 362300-360
6. Увеличение насыпной плотности виброуплотненного техуглерода, отн.%14,433,7 45,022,5 -
7. Затраты электроэнергиина стадии уплотнения, кВт час4,1 2,34,01,5 5,5
8. Снижение затрат, отн.% 25,458,2 27,372,4-
* Механический уплотнитель - мешалка

Класс C09C1/50 печная сажа 

газовые сажи с низким содержанием пау и способы их производства -  патент 2450039 (10.05.2012)
способ производства водорода или синтез-газа -  патент 2393107 (27.06.2010)
способ получения технического углерода и устройство для рекуперативного охлаждения аэрозоля технического углерода -  патент 2366675 (10.09.2009)
сажа и многоступенчатый способ ее получения -  патент 2347794 (27.02.2009)
способ получения электропроводной гранулированной сажи -  патент 2305692 (10.09.2007)
способ производства технического углерода (сажи) -  патент 2290420 (27.12.2006)
способ утилизации попутного нефтяного газа на нефтяных месторождениях -  патент 2239644 (10.11.2004)
многофазный наполнитель, содержащий углерод, и способы его получения -  патент 2220176 (27.12.2003)
технический углерод, способ его получения и реактор для получения технического углерода -  патент 2179564 (20.02.2002)
реактор для получения сажи -  патент 2131766 (20.06.1999)