HUT77871A - Eljárás korom előállítására - Google Patents
Eljárás korom előállítására Download PDFInfo
- Publication number
- HUT77871A HUT77871A HU9801418A HU9801418A HUT77871A HU T77871 A HUT77871 A HU T77871A HU 9801418 A HU9801418 A HU 9801418A HU 9801418 A HU9801418 A HU 9801418A HU T77871 A HUT77871 A HU T77871A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- carbon black
- specific surface
- feedstock
- steam
- surface area
- Prior art date
Links
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 abstract description 69
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 abstract 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 13
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 ethylene, propylene, butylene Chemical group 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000012485 toluene extract Substances 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007803 itching Effects 0.000 description 1
- 150000002790 naphthalenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Description
A találmány tárgya új, javított kemence eljárás olyan kormok könnyű és folyamatos termelésére, amelyeknek kisebb a fajlagos felületük és szerkezet-szintjük, mint azoknak a kormoknak, amelyek szokásos kemence-korom eljárással állíthatók elő. A jelen találmány szerinti eljárással gyártott kormok különféle alkalmazási területeken, így kaucsuk és műanyagok töltőanyagaként, erősítő anyagaként és színező pigmenseként használhatók fel.
A szokásos kemence-korom előállítási eljárás során folyékony szénhidrogén alapanyagot egy olyan forró primer, tüzelő gázárammal pirolizálnak, amelyet egy üzemanyagnak és egy oxidálószernek, mint előmelegített levegőnek vagy hasonlónak a keverékéből képeznek. A betáplált anyag pirolízisét hirtelen hűtéssel leállítják és a korom termékeket egy hirtelenül lehűtött gázáramból különítik el és nyerik ki.
A kemence eljárással gyártott korom fajlagos felülete általában függ a bomlási reakció hőmérsékletétől, amit a primer tüzelő gáz hőmérsékletével és a betáplált alapanyag mennyiségével szabályoznak.
A korom fajlagos felülete csökkenő reakcióhőmérséklettel általában csökken, ez utóbbi pedig a primer tüzelőgáz hőfokával és a betáplált anyag mennyiségének növelésével csökken. A primer tüzelőgáz hőfoka azonban nem csökkenthető korlátlanul, mert a primer tüzelőgáz szolgáltatja az alapanyag elbontásához szükséges energiát. Ezért az ilyen kis fajlagos felületű kormok kemence eljárással történő gyártását általában úgy végzik, hogy növelik a betáplált anyag mennyiségét, aminek az a következménye, hogy a reaktort tisztítás céljából le kell állítani, mert a ko···· ···· rom a reaktor belső falára rakódik, amit a toluol elszíneződés okozta kis fényáteresztés idéz elő.
Feltéve, hogy az alapanyag betáplálást fokozzuk, nő a reaktor térfogategységre eső termelés, és az ennek eredményeként bekövetkező megnövekedett kokszképződés növekvő durva szemcse szennyeződést okoz, ami lerontja a korom minőségét. E probléma megoldása céljából a reakciózóna kiterjeszthető, de a reakciózóna megnövelése egy új problémához vezethet, ami abban áll, hogy a reaktorban átáramló gáz sebességének lecsökkenése következtében képződött korom felgyülemlik. Emellett nemkívánatos a nagyobb berendezések biztosításával kapcsolatos gazdasági probléma sem.
A korom primer szemcseátmérője általános jelleggel a reakcióhőmérséklettől függ. Minél magasabb a reakcióhőmérséklet, annál kisebb a képződött primer koromszemcse átmérője. Minél bonyolultabb a korom szerkezete, annál kisebb adott szemcseméretnél a korom fajlagos felülete. Ez azt jelenti, hogy az egyszerűbb szerkezetű kormoknak adott szemcseméret mellett nagyobb a fajlagos felületük, mint a bonyolult szerkezetű kormoké.
A koromszerkezet kialakulásának korlátozását a konvencionális eljárások során azzal érik el, hogy a reaktorba alkálifém ionokat táplálnak be, de ez a módszer a szerkezet csökkentésével egyidejűén a fajlagos felület megnövekedését idézi elő, mert a primer szemcsék átmérője állandó marad. így érthető, hogy az olyan kormok előállítása, amelyek egyszerű szerkezetűek és egyszersmind kicsiny a fajlagos felületük is, az eddigi, konvencionális kemence eljárásokkal nehéz.
Az ilyen típusú probléma megoldása céljából az US 5,190.739 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi irat fontos javaslatokat ad olyan kormok termelésére vonatkozóan, amelyeknek egyszerű a szerkezete és ugyanakkor kicsiny a fajlagos felülete egy adott égetési szinten, ami egy fontos javaslatot jelent egy olyan módszerre vonatkozóan, amely adott betáplált mennyiség mellett egyszerű szerkezetű, ugyanakkor kis fajlagos felületű kormokat szolgáltat. Ezt az eljárást úgy hajtják végre, hogy egy további segéd-szénhidrogént, mint nagy hidrogén:szén molarányú szénhidrogént vagy hidrogént adnak a rendszerhez.
A kemence korom reaktorokba történő víz vagy gőz betáplálásra vonatkozó technológiát az US 4,283.378 és US 4,631.180 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi iratok ismertetik. A kemence eljáráson alapuló koromgyártás, víz vagy gőzbevezetéssel kapcsolatos, javított technológiát írtak le az Sho
54-7634 és Sho-56-24455 számú, valamint Hei 3-128.974, stb. számú japán szabadalmi iratok is. E találmányok mindegyike azonban olyan kormok előállítására vonatkozik, amelyeknek nagyobb a fajlagos felülete, mint azoknak a kormoknak, amelyeket hasonló módon, de gőz-aktivitás nélkül gyártottak. Ily módon ezeknek a találmányoknak más a tárgya, mint a jelen találmánynak, amely olyan kormok gyártására vonatkozik, amelyeknek kisebb a fajlagos felülete, mint a hasonló módon, gőz-aktiválás nélkül gyártott kormoké.
Ennek megfelelően a jelen találmány egyik feladata javított kemence koromgyártási eljárás kifejlesztése olyan kormok könnyűszerrel és folyamatosan történő előállítására, amelyek egyrészt • · · · kis fajlagos felületűek, másrészt egyszerű szerkezetűek és amelyek eddig a konvencionális kemence eljárással nehezen voltak előállíthatok.
A találmány összefoglalása
A fentemlített célt és egyéb előnyöket egy javított kemence-korom eljárással értük el, ami mind a fajlagos felület csökkentése, mind a koromszerkezet egyszerűsítése tekintetében fejlesztést jelent azáltal, hogy a kemence-korom eljárásban a betáplált alapanyag bevezetési helyén vagy annak közelében gőzt vezetünk be. A jelen találmány szerinti eljárás során egy kemence-korom gyártási eljárás során, amely abból áll, hogy szénhidrogén alapanyagot - előnyösen folyékony formában - egy forró, primer tüzelőgáz áramba vezetünk be, azt pirolizáljuk és hirtelen lehűtjük, a szénhidrogén alapanyag gázáramba történő befecskendezési pontján vagy ahhoz (áramlásiránnyal ellenkező vagy áramlásiránnyal egyező) közel eső helyen gőzt vezetünk be, oly módon, hogy a szénhidrogén alapanyag gázáramba történő befecskendezési pontját úgy választjuk meg, hogy az (alábbiakban meghatározott) L/D arány 0-tól 1,0-nél kisebb értékig terjed.
A rajzok rövid leírása
Az 1. ábra a jelen találmány szerinti eljárás foganatosítására használható kemence-korom gyártó reaktor típus egy részletének keresztmetszeti képe.
A találmány részletes leírása
A jelen találmány jobban érthető az 1. ábrára hivatkozással, amely egy, a találmány szerinti eljárás kivitelezésére felhasználható kemence-korom reaktor típust szemléltet.
Az 1. ábrán szemléltetett korom reaktornak van egy l-gyel jelzett égető zónája, ahol a 2 betápláló nyíláson át az alapanyagot és egy, a 3 térben cirkuláló oxidálószert, mint levegőt vagy hasonló oxidálószert vezetünk be, és ezeket forró tüzelőgáz-áram kialakítása céljából reagáltatjuk. Az oxidálószerárammal az 1 égető zónában történő érintkeztetésre, a forró tüzelőgáz képzésére felhasználható alapanyag bármilyen könnyen égő gáz-, gőz- vagy folyadékáram megfelel, mint a földgáz, a hidrogén, a szénmonoxid, metán, acetilén, alkohol vagy petróleum. Általában előnyös azonban, ha alapanyagként nagy széntartalmú komponenseket, különösen szénhidrogéneket használunk. A jelen találmány szerinti kormok gyártásánál felhasznált levegő:földgáz arány előnyösen körülbelül 10:1 és 100:1 között van. A forró tüzelőgázok fejlesztésének megkönnyítése céljából az oxidáló gázáram előmelegíthető.
A forró tüzelőgázok áramlási irányát az ábrán a nyíl mutatja. A forró tüzelőgáz-áram az 1 zónából lefelé, a „D átmérőjű 20 átmeneti zónába jut. A 20 zóna 4 pontján folyékony szénhidrogén alapanyagot táplálunk be. Erre alkalmas anyagok kormot szolgáltató szénhidrogén alapanyagok, amelyek a reakciókörülmények között könnyen elpárologtathatok, így a telítetlen szénhidrogének, mint az acetilén; az olefinek, mint az etilén, propilén, butilén; aromás vegyületek, mint a benzol, toluol és xilol; és egyéb szénhidrogének, mint a kerozinok, naftalinok, terpének, etilén-kátrányok, aromás gyűrűs nyersanyagok és hasonlók. A kormot szolgáltató alapanyagot általában sok sugár formájában fecskendezzük be, amelyek a forró tüzelőgáz-áram belső régiójába hatolnak, hogy biztosítsák a forró tüzelőgázok és a kormot szolgáltató alapanyag nagy sebességgel történő összekeverését és nagy nyírósebességét, hogy ez utóbbi gyorsan elbomoljon és korommá alakuljon.
A gőzt a 20 zóna 6 pontján vezetjük be, ami az 1. ábrán a 4 alapanyag befecskendezési ponttól áramlásirányban lefelé van. Az „L távolság a 4 ponttól áramlásiránnyal ellentétes irányba vagy azzal egyirányba mért távolság a 6 pontig. Abban az esetben, ha az alapanyagot és a gőzt ugyanazon a ponton vezetjük be, akkor L = 0 és ezért L/D = 0. Bár az 1. ábrán bemutatott eljárás esetében a gőzbevezetési pont áramlásirányban lefelé esik az alapanyag betáplálási ponttól, a jelen találmány szerinti eljárásnak megfelelően a gőzbevezetés pontja az alapanyag betáplkálás pontjától áramlási irányba ellentétes irányban, áramlásirányban vagy pedig az alapanyag betáplálás pontján helyezhető el, feltéve, hogy az L/D arány 0 és 1-nél kisebb érték között van. A gőzbevezetési pontot előnyös módon az alapanyag betáplálási pont áramlásiránnyal ellentétes irányban lévő ponton helyezzük el.
Az alapanyag és a gőz bevezetése után a termék áramlásirányba lefelé a 30 zónába jut. A 30 zónában elhelyezett hűtőforrás hűtőfolyadékot, mint vizet injektál be, annak érdekében, hogy leállítsuk a reakciót, ha megfelelő tulajdonságokkal rendelkező korom képződött. Az 5 hűtőforrás helye bármilyen, a szakterületen ismert olyan módszerrel meghatározható, ami alkalmas a pirolízis leállítására. Egy módszer ennek a pontnak a meghatározására az, hogy meghatározzuk azt a pontot, amelynél a képződött korom egy elfogadható toluol-extraktum értékét érjük el. A toluol-extraktum érték az ASTM D 1618-83 szerinti „koromextraktumok-toluol elszíneződés módszerrel határozható meg.
A SÍ távolság a 2 vezetéken át történő betáplálás! pont és a 4 alapanyag betáplálás! pont közötti távolság. Az S2 távolság a 4 alapanyag betáplálási pont és az 5 hűtőközeg betáplálási pont közötti távolság. Az S3 távolság az 5 hűtőközeg betáplálási pont és a 30 zóna vége közötti távolság.
Miután a forró tüzelőgázok és a kormot szolgáltató alapanyag keverékét lehűtöttük, a lehűtött gázok áramlásirányba egy szokásos hűtő- és szeparáló berendezésbe jutnak, ahol a kormot kinyerjük. A koromnak a gázáramból történő leválasztása könnyen végezhető a szokásos berendezésekkel, mint kicsapóberendezéssel, ciklon szeparátorral vagy zsákszűrővel. Ezt a leválasztást a szemcsézés követi, például nedves szemcséző berendezésben.
Mint fentebb említettük, az SÍ első szekció 1 égető zónájában forró primer tüzelőgázt képezünk a 2 szondából kilépő üzemanyagnak oxidálószerrel, mint előmelegített levegővel vagy hasonló oxidálószerrel végzett összekeverése és reagáltatása útján. Az első szekció melletti S2 második zónában az alapanyag pirolízise, a korom előtermékének a képzése és a primer koromszemcse növekedése megy végbe azt követően, hogy a folyékony szénhidrogén alapanyagot a primer tüzelőgáz áramba tápláltuk. Végül az S3 harmadik zónában a kilépő anyagot az 5 hűtőanyag betápláló nyílásból kilépő hűtőközeggel, mint vízzel hűtjük le a reakció befejezése és a korom előállítása céljából.
Azt találtuk fel, hogy a 4 alapanyag betápláló nyílásnál vagy annak közelében lévő helyen bevezetett gőz csökkenteni képes mind a képződött korom fajlagos felületét, mind annak szerkezete 'bonyolultságát . Pontosabban azt találtuk, hogy a gőzbevezetés helye fontos a korom fajlagos felületének és szerkezete bonyolultságának csökkentése szempontjából, és a gőzbevezetés helyének megfelelő megválasztásával olyan korom termékek állíthatók elő, melyeknek fajlagos felülete kisebb, szerkezete egyszerűbb, mint azoké a kormoké, amelyeket hasonló módon, de gőz bevezetése nélkül állítunk elő.
A jelen találmányi eljárás szerint, az alapanyag betáplálás helye és az attól áramlás-iránnyal ellentétes vagy áramlás-irányban történő gőzbevezetés helye közötti L távolságnak kisebbnek kell lennie, mint a torok D átmérője, úgyhogy az L/D aránynak 0 és 1,0-nél kisebb közöttinél kell lennie.
Az alapanyag-betápláló nyílás torok-átmérőjét az egyedi kemence-korom gyártó reaktornak megfelelően optimalizáljuk. Abban az esetben, ha az L/D arány értéke 0 és 1,0-nél kisebb között van, akkor a reaktor alakjától függetlenül ugyanazt az eredményt kapjuk minden esetben, ha gőzt vezetünk be.
Abban az esetben, ha a bevezetett gőz mennyisége kisebb, mint a betáplált alapanyag 1 %-a, akkor a gőzbevezetés csak enyhe hatást gyakorol a korom fajlagos felületére és szerkezetére. A korom fajlagos felülete és szerkezete bonyolultsága csökkentésének foka körülbelül a bevezetett gőz mennyiségével arányos. Ha rendkívül nagymennyiségű gőzt vezetünk be, akkor a koromképződést a korom előtermék-képződést akadályozó erőteljes hatás csökkenti. Az alapanyag mennyiség 15 tömeg %-ánál nagyobb menynyiségű gőzt nehéz bevezetni a koromgyártás folyamán. Ezért a jelen találmány szerinti eljárásnál előnyös, ha a tüzelőgázáramba bevezetett gőz mennyisége a betáplált alapanyag mennyiségének 1-15 tömeg%-a.
A következő vizsgálati módszereket az alábbi példák szerint előállított kormok analitikai és fizikai tulajdonságainak meghatározására használtuk.
A korom fajlagos felületének és szerkezetének mértékéül a példákban és ellenpéldákban az alábbi vizsgálati módszerekkel meghatározott értékeket fogadtuk el:
Fajlagos felület meghatározás nitrogén abszorpcióval: BET-módszer (N2SA) alapján. Ezt az I. és II. példa esetében az ASTM D 3037 módszernek megfelelően határoztuk meg.
Abszorbciós jódszám: Ezt az I. példa esetében a JIS K-6221-nek, a II. példa esetében az ASTM D 1510-nek megfelelően határoztuk meg.
DBP (dibutil-ftálát) abszorpció-számot: Ezt az I. példa esetében a JIS Κ-6221-nek, a II. példa esetében az ASTM D 3493-nak megfelelően határoztuk meg.
A komprimált DBP abszorpció-számot négyszeri, 1680 kg/cm^ terheléssel végzett kompressziós vizsgálattal határoztuk meg. Az
I. példa esetében a vizsgálatot az ASTM D 3493 szerinti módszerrel végeztük.
A jelen találmány hatásosságát és előnyeit a következő példákkal szemléltetjük tovább.
I. példa
Ez a példa a jelen találmány szerinti eljárást szemlélteti 0-nál nagyobb és 1,0-nél kisebb L/D arány alkalmazása esetében olyan eljárásokkal összehasonlítva, ahol gőzbevezetést nem alkalmaztunk .
A kísérleteket az 1. ábrán bemutatott reaktorban hajtottuk végre. Az SÍ első reaktor-zóna hossza 3,000 mm, az S2 második zóna hossza 15,000 mm és az alapanyagot betápláló D torok átmérője 200 mm volt. A felhasznált üzem- és alapanyag tulajdonságait az 1. táblázatban soroljuk fel. A szerkezet szabályozása céljából az üzemanyaghoz mind a példákban, mind az ellenpéldákban vizes káliumion oldatot adtunk.
1. Táblázat
| Alkalmazott üzem- és alapanyag | ||
| Üzemanyag | Alapanyag | |
| Típus | Folyékony szénhidrogén | |
| Sűrűség 15°C-on (g/cm3) | 0,970 | 1,057 |
| Viszkozitás 50°C-on (cSt) | 5 | 15 |
| Szénatom (tömeg%) | 89,8 | 91,1 |
| Hidrogénatom (tömeg%) | 10,1 | 8, 6 |
| Összes kalória-érték (kcal/kg) | 9920 | 11230 |
• ··· ·ν* »·♦ ····
A példák szerinti eredményeket a 2. táblázat, az ellenpéldák szerinti eredményeket a 3. táblázat tünteti fel.
Ezen túlmenően, a korom fajlagos felülete függ a korom szerkezetétől. A kemence eljárással előállított koromnak van egy lehetséges legkisebb fajlagos felülete az alkalmazott reaktor üzemelési korlátái miatt. Ezért a kemence eljárásnál kell legyen egy adott korom szerkezetnek megfelelő minimális fajlagos felület. Ezt a minimális fajlagos felületet a továbbiakban „korlátozott fajlagos felület-nek nevezzük. A korlátozott fajlagos felület-érték a reaktor különböző alakjai szerint változik. A 2. és 3. táblázat szerinti példák esetében a korlátozott fajlagos felület értékét a következő (1) egyenlet szerint határozzuk meg:
korlátozott fajlagos felület = 78,5-0,748 x (komprimált DBP) (1) ahol a nitrogén-felület adatokat, DBP adatokat és alkalmazott üzemelési körülményeket vettük számításba.
···· ···« • ·
2. táblázat
| Példák | száma | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Az ége- téshez használt levegő sebessége | N m3/óra | 3530 | 3530 | 3530 | 3530 | 3530 | 3530 |
| Az üzem- anyag betáplálás sebessége | kg/óra | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Alapanyag betápláló sebessége | kg/óra | 1800 | 1770 | 1800 | 1870 | 1620 | 1590 |
| Kálium mennyiség | g/óra | 0 | 128 | 0 | 9 | 9 | 15 |
| Az alapanyag | és a gőz | betáplálásának helye | |||||
| Az L helytől mért távolság L/D | (mm) | 30 0, 15 | 30 0, 15 | 30 0, 15 | 30 0,15 | 150 0, 75 | 150 0,75 |
| A bevezetett gőz mennyisége | kg/óra | 30 | 50 | 70 | 50 | 85 | 200 |
| Gőzmennyi- ség/alap- anyag | tömeg% | 1,7 | 2,8 | 3,9 | 2,7 | 5, 2 | |
| Nitrogénnel mért fajlagos telület | (m2/g) | 22,3 | 22,5 | 19,1 | 18,0 | 26, 1 | 29,8 |
| Adszorpciós jódszám | (mg/g) | 22, 6 | 18,2 | 17, 1 | 11,5 | 25,6 | 32,8 |
| DBP-ab- szorpciós szám | (cm3/100 g) | 100, 6 | 60,4 | 79,0 | 89,2 | 84,3 | 81,2 |
| Komprimált DBP | (cm3/100 g) | 71,7 | 56,2 | 60, 5 | 65, 7 | 63, 9 | 64,6 |
| Fajlagos felület határérték | (m2/g) | 24,9 | 36,5 | 33,2 | 29, 4 | 30, 7 | 30,2 |
| Fajlagos felület határérték-index | (m2/g) | -2,6 | -14,0 | -14,1 | -11,4 | -4,6 | -0,4 |
3. táblázat
| Ellenpéldák | CE1 | CE2 | CE3 | |
| Égetéshez felhasznált levegőmennyiség | (Nm3/óra) | 3530 | 3170 | 3170 |
| Alapanyag menynyiség | (kg/óra) | 80 | 70 | 70 |
| Alapanyag betáplálás sebessége | (kg/óra) | 1870 | 1760 | 1800 |
| Kálium mennyi- sége | (g/óra) | 27 | 3408 | 12150 |
| Az Alapanyag- és gőzbetáplálás helye | ||||
| Az L helytől | (mm) | NA | NA | NA |
| mért távolság L/D | NA | NA | NA | |
| A gőz betáplálást sebessége | (kg/óra) | 0 | 0 | 0 |
| Gőz/alapanyag | (tömeg%) | 0 | 0 | 0 |
| Nitrogénnel mért fajlagos felület | (m2/g) | 26,5 | 40, 6 | 44,2 |
| Adszorpciós jódszám | (mg/g) | 22, 9 | 38,2 | 36, 7 |
| DBP-abszorpció szám | (cm3/100 g) | 106, 5 | 78,3 | 76,0 |
| Komprimált DBP | (cm3/100 g) | 73, 7 | 67,8 | 67,0 |
| Fajlagos felület határérték | (m2/g) | 23, 4 | 27,8 | 28, 4 |
| Fajlagos felület határérték-index | (m2/g) | 3,1 | 12,8 | 15,8 |
j ; ···· ».·· • * · -» , . * ·*·» ·»., a· β * · »
Mint az ellenpéldákkal bemutattuk, a nitrogén fajlagos felület és a fajlagos felület határérték közötti különbség pozitív, mert a konvencionális kemence korom esetében a fajlagos felület határérték a fajlagos felület lehetséges minimuma, és ez azt is jelenti, hogy minél kisebb a különbség abszolút értékben, annál közelebb állunk a reaktor üzemelési körülményeinek határához. Ekkor a különbséget úgy határozzuk meg a következő 2. egyenlet segítségével, hogy az a fajlagos felület határérték indexe :
[ Fajlagos felület határérték-index] = [nitrogénnel mért fajlagos felület] - [ fajlagos felület határérték] (2)
Ha a példák esetében az 1. és 2. egyenletek segítségével kiszámítjuk a fajlagos felület határértékét és a fajlagos felület határérték-indexet, akkor a fajlagos felület határértékindexek mindegyike negatív érték. Ez azt jelenti, hogy a gőzbevezetés segítségével olyan kormokat kapunk, amelyek fajlagos felülete kisebb, mint az alkalmazott reaktor minimális fajlagos felület határértéke, és nyilvánvaló, hogy a jelen találmány igen hatásos a kis fajlagos felületű kormok gyártása tekintetében.
Minthogy a példák esetében a fajlagos felület határérték abszolút értéke direkt úton bizonyítja, hogy a gőz bevezetése hatékony a fajlagos felület csökkentése szempontjából, és azt, hogy a példák esetében körülbelül 3 % gőz bevezetése a fajlagos felületet legalább körülbelül 14 m^/g-al vagy ennél többel csökkentheti .
- <·· l,n
A jelen találmány szerinti módszer felhasználásával - mint ezt a 2. táblázat 4. példája mutatja - olyan kis fajlagos felületű kormok gyárthatók, amelyek szokásos kemence-eljárással történő gyártását eddig nehéz problémának tartották. Ezen túlmenően, ezeknek a kormoknak a szerkezete sokkal bonyolultabb, mint a termikus koromé és olyanok a jellemzőik, amit a konvencionális kemence kormok nem tudnak felmutatni.
II. példa
Ez a példa azt a jelen találmány szerinti eljárást szemlélteti, amelynél az L/D arány 0, a gőzbevezetés nélkül végzett eljárásokkal összehasonlítva.
Kísérleteket végeztünk egy, a konvencionális koromgyártási eljárások során használt tipikus, az 1. ábrán bemutatotthoz hasonló kialakítású reaktorban. A (D) toroknak az átmérője, melyen át az alapanyagot bevezettük 50,8 mm volt. Az alapanyagot három
0,838 mm átmérőjű, a torok külső kerületén egyenletesen elhelyezett csúcson át tápláltuk be. Az olyan kísérletek során, amelyeknél gőzt vezettünk be, a gőzbevezetés az egyes alapanyag injektáló csúcsokat körülvevő gyűrűhüvelyen át történt. Ez azonban csupán példaként szolgáló elrendezés, amivel nem áll szándékunkban korlátozni a gőzbevezetés módját.
A képződött kilépő gázt az alapanyag betáplálás pontjától 5,44 méter távolságra elhelyezett oltóberendezéssel hűtöttük le.
Az alkalmazott üzemanyag és alapanyag tulajdonságait a 4. táblázatban soroljuk fel. A szerkezet szabályozása céljából mind a példák, mind az ellenpéldák esetében az alapanyaghoz alkálifém ionként vizes káliumion oldatot adunk.
4. táblázat
| Alkalmazott üzem- és alapanyag | ||
| Üzemanyag | Alapanyag | |
| Típus | Földgáz | Folyékony szénhidrogén |
| Fajsúly (15°C, g/cm3) | 0,583 | 1,105 |
| Viszkozitás (50°C, cSt) | - | 130,0 |
| C-atom (tömeg?:) | 73,1 | 90, 6 |
| H-atom (tömeg%) | 23,8 | 7,5 |
| Ossz kalóriaérték (kcal/kg) | 12800 | 9700 |
A kísérleti eredményeket az 5. táblázat tünteti fel, ami két, jelen találmány szerinti példát tartalmaz, amelyeknél L/D = 0 és egy kontroll kísérlet, ahol gőzbevezetés nem volt.
5. táblázat
| Példák | CE4 | 7 | 8 | |
| Égetéshez felhasznált levegőmennyiség | (Nm3/óra) | 375 | 375 | 375 |
| Égetéshez használt levegő előmelegítése | °C | 482 | 482 | 482 |
| Alapany meny- nyiség | (kg/óra) | 12,2 | 12,2 | 12,2 |
| Üzemanyag felhasználás | (kg/óra) | 115, 7 | 115, 7 | 115,7 |
| Primer égetés | g. | 250 | 250 | 250 |
| Teljes égetés | % | 28 | 28 | 28 |
| Az alapanyag- és | gőzbevezetésre | vonatkozó adatok | ||
| Távolság az (L) ponttól L/D | (mm) | 0 0 | 0 0 | 0 0 |
| Bevezetett gőzmennyiség | (kg/óra) | 0 | 4,5 | 13,5 |
| Gőz/alapanyag | (tömeg%) | 0 | 3,9 | 11,7 |
| Nitrogén fajlagos felület | (m2/g) | 74,9 | 63,3 | 57,3 |
| Ads zorpciós j óds zám | (mg/g) | 77,7 | 62,3 | 55, 6 |
| DBP abszorpciós szám | (cm3/100 g) | 131,9 | 121,1 | 115,0 |
Mint az 5. táblázatból látható, a jelen találmány szerinti gőzbevezetés, ahol L/D = 0, olyan kormokat eredményez, melyeknek csökkentett a fajlagos felülete és egyszerű a szerkezete.
A felületcsökkentést a találmány szerinti eljárás 7. és 8. példája mutatja be, ahol a korom Ng felülete és adszorpciós jódszáma csökkentett a 4 (CE 4) ellenpéldához képest, ahol gőzbevezetést nem alkalmaztunk. A szerkezet egyszerűsítését a találmány szerinti eljárás 7. és 8. példája bizonyítja, ahol a koromnak csökkentett DBP abszorpció-száma van a 4 (CE 4) ellenpéldához képest, ahol gőzbevezetést nem alkalmaztunk.
Mint ezt az 5. táblázat a 7. és 8. példák eredményeinek összehasonlítása bizonyítja, a gőzbevezetés sebességének növelése a felület nagyobb csökkenését és a szerkezet további egyszerűsítését eredményezi.
Figyelembe kell venni, hogy a jelen találmány itt leírt foganatosítási módjai csak szemléltető jellegűek, azok a találmány célját nem korlátozzák.
Claims (6)
1. Eljárás koromnak kemence-korom reaktorban történő gyártására, azzal jellemezve, hogy a következő lépésekből áll:
üzemanyag és egy oxidálószer reagáltatásával tüzelőgáz-áramot állítunk elő;
a kormot szolgáltató alapanyagot a D átmérőjű reaktor egyik zónájában lévő ponton a tüzelőgáz-áramba vezetjük be;
a reaktor egy másik, az alapanyag betáplálás pontjától L távolságra lévő ponton a tüzelőgáz-áramba gőzt vezetünk be oly módon, hogy az L/D arány 0 és 1,0-nél kisebb szám közötti legyen;
az alapanyagot, gőzt és tüzelőgáz-áramot koromképződés mellett reagáltatjuk; és a képződött anyagot lehűtjük, a kormot leválasztjuk és kinyerjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapanyagra számítva 1-15 tömeg% gőzmennyiséget vezetünk be.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy L/D = 0 L/D arányt alkalmazunk.
4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy L/D = 0 L/D arányt alkalmazunk.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gőzt az alapanyag betáplálás pontjától az áramlás-iránnyal ellentétes irányba fekvő ponton vezetjük be.
6. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gőzt az alapanyag betápláló pontjától az áramlás-iránnyal ellentétes irányba fekvő ponton vezetjük be.
2-2
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1995/005104 WO1996034918A1 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
| CA002220047A CA2220047A1 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
| HU9801418A HUT77871A (hu) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Eljárás korom előállítására |
| AU24487/95A AU708989B2 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
| CZ19973479A CZ291549B6 (cs) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Způsob výroby sazí |
| EP95918853A EP0824572A4 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF CARBON |
| US08/945,687 US6548036B2 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1995/005104 WO1996034918A1 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
| CA002220047A CA2220047A1 (en) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Method for producing carbon black |
| HU9801418A HUT77871A (hu) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Eljárás korom előállítására |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT77871A true HUT77871A (hu) | 1998-09-28 |
Family
ID=27170515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9801418A HUT77871A (hu) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Eljárás korom előállítására |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0824572A4 (hu) |
| AU (1) | AU708989B2 (hu) |
| CA (1) | CA2220047A1 (hu) |
| CZ (1) | CZ291549B6 (hu) |
| HU (1) | HUT77871A (hu) |
| WO (1) | WO1996034918A1 (hu) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131766C1 (ru) * | 1998-04-07 | 1999-06-20 | Открытое акционерное общество "Ярославский технический углерод" | Реактор для получения сажи |
| DE10318527A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß |
| US7829057B2 (en) * | 2004-05-04 | 2010-11-09 | Cabot Corporation | Carbon black and multi-stage process for making same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1217034A (en) * | 1967-04-21 | 1970-12-23 | Continental Carbon Co | Process and apparatus for making carbon black |
| US3988478A (en) * | 1974-02-22 | 1976-10-26 | Cities Service Company | Carbon black |
| JPS513392A (ja) * | 1974-06-24 | 1976-01-12 | Cities Service Co | Kaabonburatsukuoyobi sonoseizoho |
| US4283378A (en) * | 1979-08-01 | 1981-08-11 | Cabot Corporation | Production of high surface area carbon blacks |
| JPS6173773A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | カ−ボンブラツクの製造方法 |
| DE3580634D1 (de) * | 1984-09-21 | 1991-01-03 | Mitsubishi Chem Ind | Verfahren zur herstellung von russ. |
| JP2832734B2 (ja) * | 1989-10-16 | 1998-12-09 | 三菱化学株式会社 | カーボンブラックの製造方法 |
-
1995
- 1995-05-04 AU AU24487/95A patent/AU708989B2/en not_active Ceased
- 1995-05-04 HU HU9801418A patent/HUT77871A/hu unknown
- 1995-05-04 EP EP95918853A patent/EP0824572A4/en not_active Withdrawn
- 1995-05-04 WO PCT/US1995/005104 patent/WO1996034918A1/en not_active Ceased
- 1995-05-04 CZ CZ19973479A patent/CZ291549B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1995-05-04 CA CA002220047A patent/CA2220047A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU708989B2 (en) | 1999-08-19 |
| EP0824572A4 (en) | 1999-07-28 |
| WO1996034918A1 (en) | 1996-11-07 |
| CZ347997A3 (cs) | 1998-04-15 |
| EP0824572A1 (en) | 1998-02-25 |
| CZ291549B6 (cs) | 2003-04-16 |
| CA2220047A1 (en) | 1996-11-07 |
| AU2448795A (en) | 1996-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960010308B1 (ko) | 카본 블랙의 제조 방법 | |
| JP5775106B2 (ja) | カーボンブラック製品の製造法 | |
| US3619140A (en) | Process for making carbon black | |
| US4879104A (en) | Process for producing carbon black | |
| KR850001782B1 (ko) | 카아본 블랙의 제조 방법 | |
| KR100316500B1 (ko) | 카본블랙의제조방법 | |
| US6548036B2 (en) | Method for producing carbon black | |
| USRE28974E (en) | Process for making carbon black | |
| US3988478A (en) | Carbon black | |
| US20070104636A1 (en) | Carbon black and multi-stage process for making same | |
| US3460911A (en) | Apparatus for producing carbon black | |
| US3355247A (en) | Production of high structure furnace carbon black | |
| HUT77871A (hu) | Eljárás korom előállítására | |
| EP1783178A1 (en) | Carbon black and multi-stage process for making same | |
| US3250634A (en) | Process and apparatus for producing acidic carbon black | |
| NL8403907A (nl) | Werkwijze voor het bereiden van roeten, alsmede produkten, geheel of ten dele bestaande uit met deze werkwijze verkregen roeten. | |
| CN1097623C (zh) | 生产炭黑的方法 | |
| US3151942A (en) | Carbon black process and apparatus | |
| HK1118793A1 (en) | Method for producing of ultra-dispersed carbon | |
| HK1118793B (en) | Method for producing of ultra-dispersed carbon |