ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство сажи из "Процессы окисления углеводородного сырья" В промышленности сажу получают тремя способами контактным, термическим и печным. [c.110] Контактный способ получения сажи осуществляют в реакторе, изготовленном из листовой стали без футеровки, снабженном до 2000 и более горелок. Горелки дают диффузионное пламя, над которым возвратно-поступатель-но движутся швеллеры. Образующаяся сажа оседает на поверхности швеллеров, а неподвижные скребки снимают сажу со швеллеров и направляют ее в приемные бункеры. [c.110] При контактном способе изменяют фактически только форму поверхности осаждения камер и их число, составляющее, как правило, несколько десятков. [c.110] Контактная сажа имеет весьма высокую дисперсность и удельную поверхность, что в основном и определяет ее качество. Однако выход ее не превышает 6%, а для некоторых специальных сортов сажи — лишь 1 %. [c.111] Термическим способом достигают большого выхода сажи из природного газа. Сажу получают без доступа воздуха в периодически работающих больших печах с насадкой. В цикле подогрева температуру насадки доводят до 1600 °С за счет сжигания топливной смеси природного газа с воздухом. Затем в рабочем цикле через каналы разогретой насадки пропускают технологический природный газ. При его пиролизе образуются водород и сажа. После остывания насадки до 1100—1200 °С подачу технологического газа прекращают и повторяют цикл разогрева. [c.111] Пиролиз сырья происходит достаточно глубоко. В газообразных продуктах пиролиза содержится в основном водород, реализуемый как побочный продукт процесса, и 3—5% неразложившегося метана. Однако выход сажи — очень грубодисперсной — не превышает 45%. Обычно за счет разбавления исходного газа водородом получают более тонкую сажу с выходом до 35%. Остальной пиролитический углерод отлагается на стенках каналов насадки. Вместе с ним в каналах насадки в течение рабочего цикла оседает больше половины образующейся сажи, которую приходится выжигать во время разогрева. Избежать этого пока не удается. Не удалось также до сих пор реализовать в промышленном масштабе непрерывный процесс. [c.111] Печной способ состоит в окислительном пиролизе природного газа. В реакционную камеру цилиндрической формы аксиально подают газ, а тангенциально воздух. В результате у стен камеры образуется поток геликоидальной формы. Тепло для пиролиза получают за счет сжигания части газа. Остальной газ разлагается, выделяя сажу, которая является термодинамически неустойчивым продуктом. При соответствующем времени контакта вся сажа может быть газифицирована содержащимися в реакционной смеси углекислым газом и особенно парами воды. Поэтому саже-газовую смесь на выходе из реактора быстро охлаждают водой до 500—600 °С. При температуре ниже 800 °С реакция между компонентами саже-газовой смеси практически прекращаеся. [c.111] Улавливание сажи из пиролизного газа на современных заводах осуществляют в последовательно установленных циклонах и завершают в мешочных фильтрах. Поскольку применяемая в них стеклоткань не выдерживает температуры выше 250 °С, перед улавливанием саже-газовую смесь дополнительно охлаждают или в теплообменниках за счет повторного впрыскивания воды, или сочетанием этих приемов. [c.112] Уловленную сажу пропускают через микроизмельчитель, а затем гранулируют в плотные шарики диаметром около 3 мм. Гранулированная сажа обладает хорошей текучестью, не пылит, при транспортировке занимает значительно меньше места, чем неуплотненная сажа. В настоящее время гранулированную сажу перевозят без упаковки в специальных вагонах-хопперах. [c.112] Выход печной газовой сажи может составлять от 8 до 35%. Однако недостаточно высокое качество или высокая стоимость препятствуют широкому применению печной сажи в резиновой промышленности. Поэтому вместо нее в последнее время все шире начали применять масляную сажу, полученную печным способом из определенных нефтепродуктов с высоким содержанием ароматических углеводородов. [c.112] Технология получения масляной сажи в целом аналогична технологии получения печной газовой сажи. Жидкое сырье в распыленном или чаще испаренном на 80—90% виде вводят в реакционное пространство по оси. Тангенциально вводят воздух или его смесь с каким-либо топливом, обычно природным газом, за счет тепла сгорания которого осуществляют процесс. Для повышения температуры реакции, составляющей обычно 1250— 1650 °С, и увеличения дисперсности сажи, нефтяное сырье, газ и воздух предварительно подогревают. [c.112] Выход масляной сажи может достигать 60%. При получении лучших сортов он снижается примерно до 30%. Дешевое сырье и возможность получения сажи, по качеству споссбной заменить канальную, обусловили преимущественное применение этого производства. [c.112] Температура процесса (1200—1300 °С) позволяет получить сравнительно малодисперсную сажу. При повышении ее до 1500 °С сажа получается высокодисперсной, однако выход падает. [c.113] Иным путем повышения эффективности процесса является применение воздуха, обогащенного кислородом, что позволяет поднять температуру процесса, а следовательно, и улучшить качество сажи При этом можно увеличить выход сажи из природного газа до 50— 60% и поднять производительность реакторов на 40%. Однако повышение температуры за счет снижения концентрации азота в обогащенном воздухе будет лимитировано стойкостью футеровки реакторов, и обогащение выше 35% может оказаться нецелесообразным. Увеличение производительности установок при работе на обогащенном воздухе потребует только увеличения пропускной способности оборудования на стадиях гранулирования, хранения и упаковки, так как объем саже-газовой смеси, проходящей улавливающее оборудование, может остаться прежним. [c.113] При мощности среднего сажевого завода 18 тыс. mjeod и расходе кислорода 5,5 кг/кг сажи суточная потребность в кислороде при работе на обогащенном до 35% воздухе составит около 230 т. [c.113] Экономия капитальных затрат только за счет увеличения производительности позволяет применять кислород по цене 11 долл. т. Если увеличение температуры при работе на кислородном обогащении даст увеличение выхода и дисперсности сажи, то все эти факторы позволят использовать кислород по цене 22 долл. т. Таким образом, можно полагать, что кислород имеет неплохие перспективы в производстве печной газовой сажи. [c.113] В процессе фирмы Техасо сажу получают в качестве побочного продукта производства водорода. Как видно из табл. 17, сажа имеет необычные свойства и по ряду показателей приближается то к канальной, то к печной газовой. Однако образование сажи в этом процессе в качестве побочного продукта пе позволяет сравнивать ее выход с лучшими выходами процессов, в которых применяют обогащенный кислородом воздух. [c.114] Вернуться к основной статье