PL72551B1 - - Google Patents

Description

uprawniony z patentu: Sposób wytwarzania sadzy metoda ciagla i urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest ciagly sposób wy¬ twarzania sadzy przez krakowanie cieklych weglo¬ wodorów i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znany sposób wytwarzania sadzy polega na tym, ze gaz palny i powietrze wprowadza sie do komory spalania, wytwarzajac plomien o duzej sile swiece¬ nia, przy czym powstaje zawiesina sadzy w gazach spalinowych, skladajacych sie glównie z dwutlenku wegla, tlenku wegla, wodoru, azotu i pary wodnej.Znany jest równiez sposób wytwarzania sadzy po¬ legajacy na tym, ze do komory spalania wprowadza sie silnie rozdrobniony ciekly weglowodór i miesza¬ nine powietrza z gazem. Spalanie tej mieszaniny powoduje krakowanie czesci cieklego weglowodoru, przy czym wytwarza sie wegiel i wodór, a znaczna czesc wglowodoru ulega spalaniu, wytwarzajac tle¬ nek wegla.W wyzej wymienionych znanych sposobach sadza powstaje w wyniku czesciowego spalania gazowego lub czesciowo cieklego weglowodoru przy czym czesc weglowodoru ulega rozkladowi w wyniku krakowania. Jakosc wytwarzanej sadzy jest uzalez¬ niona od róznych czynników w tym tez od stopnia rozcienczenia surowca. Wymiary czastek sadzy ma¬ leja iprzy wzroscie rozcienczenia, a za tym w celu uzyskania sadzy o wyzszym stopniu rozdrobnienia powstaje koniecznosc zwiekszenia objetosci wpro¬ wadzonego powietrza, co z drugiej strony powoduje calkowite spalanie. Wedlug tych sposobów stosuje sie na przyklad komore spalania cieklego i gazowe- 10 15 20 25 go weglowodoru, do której wprowadza sie ilosc po¬ wietrza, wystarczajaca wedlug teoretycznego obli¬ czenia, do spalania 35—50% cieklego weglowodoru rozpylonego za pomoca sprezonego powietrza o cis¬ nieniu 5—10 atm. Czesc produktu spala sie, wytwa¬ rzajac tlenek wegla, co powieksza jeszcze straty cieklego weglowodoru.W celu unikniecia tych niedogodnosci stosuje sie 1—3 krotny nadmiar ilosci powietrza rozpylajacego, a niekiedy równiez pewne zmiany ilosci powietrza do spalania, a to z uwagi na zmiany jakosci sadzy.Wynikaja stad wahania stosunku Co do C02 w ga¬ zach odlotowych, przy czym suma obu skladników stanowi prawie staly udzial procentowy w gazach odlotowych i wynosi na przyklad 19—20%, przy za¬ wartosci 15—16% wodoru, zas reszte stanowia azot, woda i slady weglowodoru.Stwierdzono ponadto, ze przy zlym spalaniu gazu opalowego, spowodowanym niewlasciwym palnikiem, spalanie jest bardzo burzliwe, przy czym burzliwosc wzmaga sie ze zwiekszeniem doplywu weglowodoru.Przebieg spalania staje sie wybuchowy, w zwiazku z czym nalezy zmniejszyc doplyw weglowodoru w celu zapobiezenia wybuchom. Wynika to stad, ze czesc tlenu, który ma byc zuzyty przez gaz, wpro¬ wadza sie do komór krakowania, a wiec powstaje atmosfera zawierajaca wiecej tlenu i mniej C02.W komorze krakowania powstaje takze zwrotny plo¬ mien, przemieniajac piec w reaktor pulsacyjny. Na¬ tomiast w palniku, który spala w calosci gaz opalo- 7255172551 wy i do którego doprowadza sie odpowiednia ilosc tlenu, spalanie zachodzi praktycznie spokojnie, w zwiazku z tym mozna zwiekszyc doplyw weglowo¬ doru bez powodowania wystapienia w jakimkolwiek momencie wyzej podanych zjawisk. Z tych tez 5 wzgledów jest rzecza wazna, aby ilosc tlenu w ko¬ morze spalania byla mozliwie mala.Przy badaniu wyniku analiz gazów odlotowych stwierdzono, ze zawartosc C02 w gazie odlotowym jest prawie równa wartosci wynikajacej ze spalania 10 gazu opalowego, zawartosc CO jest takze prawie równa wartosci wynikajacej z reakcji weglowodoru z nadmiarem tlenu pozostajacym po spaleniu gazu opalowego, zas wegiel zawarty w tlenku wegla oraz w otrzymanej sadzy odpowiada ogólnej ilosci wegla 15 zawartego w weglowodorze. Z powyzszego wynika, ze straty wydajnosci w przeliczeniu na wegiel sa bezposrednio funkcja zawartosci tlenku wegla w ga¬ zach odlotowych, co z kolei jest funkcja nadmiaru powietrza stosowanego do spalania lub powietrza 20 do rozpylania.Wiadomo równiez, ze jakosc sadzy przy danej temperaturze przed krakowaniem jest stala, jesli utrzymuje sie staly ilosciowo wsad weglowodoru, powietrza do spalania i powietrza do rozpylania. 25 Przy zmianie tylko jednego z podanych parametrów nastepuje zmiana jakosci sadzy. Zatem, niezaleznie od zmiany temperatury przed krakingiem, zmiany doplywu weglowodoru, powietrza do spalania i do rozpylania, oraz zmiany doplywu gazu do komory 30 krakingowej, na zmiane wydajnosci wplywa równiez zmiana predkosci doplywu skladników i czas ich stykania sie.We francuskim opisie patentowym nr 1 438188 opisano rozwiazanie umozliwiajace usuniecie nie- 35 których opisanych wad przez zastosowanie okreslo¬ nego sposobu zuzytkowania powietrza, umozliwiaja¬ cego calkowite spalanie gazu i jednoczesnie wy¬ eliminowanie mozliwosci spalania przy tym weglo¬ wodoru. W tym celu konieczne jest jednak stoso- 40 wanie znacznego nadmiaru powietrza w celu unik¬ niecia wystepowania zaburzen, zapewnienia przeno¬ szenia czastek weglowodoru i stworzenia pozadane¬ go rozcienczenia.Celem wynalazku jest wyeliminowanie tej wady 45 i umozliwienie latwiejszej regulacji parametrów pro¬ cesu, a zwlaszcza predkosci i jakosci rozpylania, bez koniecznosci zmiany doplywu powietrza do roz¬ pylania, które w mieszaninie z weglowodorem ma niekorzystna tendencje do tworzenia tylko CO w 50 komorze krakingowej.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie sadze metoda ciagla przez krakowanie rozpylonego weglo¬ wodoru w zetknieciu z goracym strumieniem gazu palnego, powietrza i gazu nosnego, uzyskanego z 55 gazów odlotowych, po oczyszczeniu ich z. wody i palnych skladników, a zwlaszcza wodoru. Czesci gazu nosnego, uzyskanego z gazów odlotowych, uzywa sie ewentualnie do rozpylenia weglowodoru.Gaz nosny przed ponownym wprowadzeniem do 60 obiegu podgrzewa sie przez wymiane ciepla ze stru¬ mieniem wyplywajacym z zamknietej przestrzeni urzadzenia.Gaz odlotowy oczyszcza sie z wody przez jej kondensacje droga wymiany ciepla z powietrzem, 65 które nastepnie stosuje sie do wypalania palnych skladników tego gazu.Gaz odlotowy jako gaz nosny mozna otrzymac w ten sposób, ze wode i wodór zawarte w gazie odlo¬ towym oddziela sie na wylocie filtra, a CO usuwa sie za pomoca wodoru lub przeksztalca w C02. Gaz nosny mozna, przed wprowadzeniem do komory spa¬ lania, podgrzac w wymienniku, przepuszczajac przez niego gaz, wychodzacy z pieca. Mozna równiez gaz odlotowy uwolniony od wody przepuscic przez zloza katalizatora w celu utlenienia CO i wodoru. Tak otrzymany gaz nosny ma np. temperature 400—500°C.Urzadzenie do stosowania tego sposobu, wyposa¬ zone w komore do spalania, posiadajaca trzy wloty dla powietrza, gazu nosnego i wlot dla plynnego weglowodoru wedlug wynalazku zawiera wlot gazu nosnego, polaczony z obwodem gazu odlotowego, przy czym w sklad obwodu wlaczony jest kondensa¬ tor pary wodnej, komora spalania, do utleniania pal¬ nych skladników gazu i ewentualnie wymiennik ciepla zasilany mieszanina gazu i sadzy z urzadzenia.Urzadzenie wedlug wynalazku korzystnie zawiera przewód do wprowadzania gazu nosnego.Sposób wedlug wynalazku umozliwia zmiane nad¬ miaru tlenu bez zmiany kinetycznych parametrów ukladu, przy czym utrzymuje sie taka sama pred¬ kosc stykania sie i taka sama temperature przed kra¬ kowaniem. Poza tym umozliwia zmniejszenie ilosci wytwarzanego CO, a tym samym zwiekszenie wy¬ dajnosci sadzy w porównaniu z wydajnosciami uzys¬ kiwanymi znanym sposobem oraz w znanych urza¬ dzeniach, w których ponad 50°/o wegla zawartego w weglowodorach przeksztalca sie w CO. Sposób ten umozliwia równiez rozszerzenie skali jakosciowej wytwarzanej sadzy, a zwlaszcza wytwarzania gatun¬ ków sadzy, które mozna otrzymac jedynie tak zwa¬ nym sposobem kanalowym lub sposobem termicz¬ nym. Wedlug wynalazku weglowodory rozpyla sie mechanicznie, przy czym predkosc rozdrobnionych czastek weglowodoru okresla sie przez regulowanie wtryskiwania obojetnego gazu lub sprezonego obo¬ jetnego gazu.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat tego urzadzenia.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z komo¬ ry spalania 1, komory krakowania 2a i drugiej komo¬ ry krakowania 2. Przewody A i G doprowadzaja powietrze i palny gaz do palnika B. Weglowodory doprowadza sie do komory 1 przez rure rozpylajaca GT zasilana przewodem Tr przy czym weglowodory spreza sie w urzadzeniach nie przedstawionych na rysunku.Produkty gazowe, zawierajace weglowodory w po¬ staci zawiesiny, sa chlodzone woda w urzadzeniu 14 i przeplywaja przez wymiennik rurowy 4, sluzacy do wstepnego ogrzewania powietrza do spalania, wtla¬ czanego przez wentylator 8 do komory spalania przez przewody Ax i A. Przewód A2 z zaworem re¬ gulacyjnym V! umozliwia przelaczanie boczne wy¬ miennika 4. Zawór regulacyjny V! uruchamiany za pomoca czujnika temperatury CTr wmontowany w przewodzie A, sluzy do regulacji temperatury po¬ wietrza doprowadzonego do komory.72551 6 Korzystnie wymiary komory 1 dobiera sie tak, aby ulatwic wytwarzanie niezbednej ilosci ciepla potrzebnego do krakingu. Nalezy unikac zbyt ma¬ lych komór, gdyz w tym przypadku produkty spala¬ nia moga zawierac produkty niespalone.Gaz, wychodzacy z wymiennika 4, przeplywa przez cyklon 5 i filtr 6, w którym oddziela sie sadze po¬ rwana przez gaz, po czym gaz odlotowy prowadzi sie przewodem GQ do chlodnicy 10, w której ulega kon¬ densacji woda zawarta w gazie. Gaz przeplywa na¬ stepnie przez oddzielacz wody 11. Skroplona wode odprowadza sie przewodem E, a gaz odlotowy pro¬ wadzi sie przewodem GQX do komory spalania 7 w której w celu spalania miesza sie go z paliwem gazowym doprowadzanym przewodem GA, przy czym cieplo spalania odzyskuje sie w wymienniku 7a.Powietrze do spalania wtlacza sie do komory spa¬ lania 7 za pomoca wentylatora 9, po przepuszczeniu przez chlodnice 10. Gaz obojetny wychodzacy z kor mory spalania 7 doprowadza sie za pomoca wenty¬ latora 12 do przewodu GNr przy palniku B.Sprezarka 13 odbiera czesc tego gazu, spreza i wtlacza do rozpylacza smoly GT przez przewód GNlr zaopatrzony w regulowany zawór V2, który umoz¬ liwia regulowanie ilosci wtlaczanego gazu obojetne¬ go i predkosci czastek rozpylonej smoly, a tym sa¬ mym jakosci produktu koncowego. Przykladowo przez zwiekszenie ilosci wtlaczanego gazu obojetne¬ go mozna przejsc od gatunku sadzy HAF do gatunku ISAF, wedlug miedzynarodowej klasyfikacji.Nizej podany przyklad blizej objasnia sposób we¬ dlug wynalazku.Przyklad. Stosuje sie piec, do którego wpro¬ wadza sie 1600 kg powietrza i 850 kg gazu obojet¬ nego, które ogrzewano nastepnie w celu uzyskania temperatury w komorze spalania wynoszacej przy¬ kladowo 1500—1600°C. Przy przestrzeganiu, aby ilosc nadmiaru tlenu po spaleniu gazu w komorze krakingowej ulegla znacznemu obnizeniu, ilosc two¬ rzacego sie CO maleje do ilosci odpowiadajacej obnizonej zawartosci tlenu, a wegiel który nie moze przereagowac z tlenem ulega krakingowi wydziela¬ jac sadze.Temperatura w komorze krakingowej ma tenden¬ cje do obnizania sie, gdyz przy reakcji wegla z tle¬ nem na CO wydziela sie okreslona ilosc kalorii, natomiast kraking wymaga doprowadzenia pewnej ilosci kalorii. Wytworzy sie za tym brak równowagi, gdyz przy zwiekszonym krakingu nalezy doprowa¬ dzic wiecej kalorii, a jednoczesnie traci sie kalorie wydzielajace sie przy tworzeniu CO. Równowage te przywraca sie ponownie przez zmniejszenie do¬ plywu weglowodorów, co prowadzi do zwiekszenia ilosci kalorii niezbednych do krakingu lub przez zwiekszenie ilosci gazu opalowego lub, co jest eko¬ nomicznie najkorzystniejsze, przez podwyzszenie temperatury mieszaniny powietrza z gazem obojet¬ nym, co przynajmniej czesciowo mozna osiagnac przez utlenienie palnych skladników gazu odlotowe¬ go. W praktyce mozna ustalic parametry procesu i zapobiec zaburzeniom, przez uregulowanie doplywu smoly na takim poziomie, przy którym wytwarzanie sadzy nie podlega zmianom.Sposób wedlug wynalazku umozliwia znaczne podwyzszenie wydajnosci wegla w przeliczeniu na weglowodór w niektórych przypadkach dwukrotnie.Ponadto wynalazek w znacznym stopniu zmniejsza niebezpieczenstwo wybuchu w aparaturze, dzieki wprowadzeniu gazu obojetnego oraz w czasie wstep- 5 nego ogrzewania pieca w toku produkcji. Ogólnie biorac wynalazek umozliwia zmiany stalych fizycz¬ nych charakteryzujacych proces, zwlaszcza cisnie¬ nia, predkosci, objetosci i temperatury bez koniecz¬ nosci zmiany chemicznych parametrów procesu. io Sposób wedlug wynalazku umozliwia wytwarzanie sposobem ciaglym sadzy, która odpowiada jakoscio¬ wo sadzy uzyskanej sposobem tunelowym, wedlug którego w celu wydzielenia sadzy doprowadza sie plomien do bezposredniego zetkniecia z powierzch- 15 nia, czy tez sadzy wytwarzanej nieciaglym sposobem termicznym.Na wykresie uwidocznionym na fig. 2 podano sze¬ reg punktów, odpowiadajacych sadzy wytworzonej wedlug wynalazku sposobem ciaglym, przy czym 20 powierzchnie wlasciwa i liczbe olejowa odpowiada¬ jaca róznym rodzajom sadzy otrzymanej sposobem wedlug wynalazku naniesiono na odcietych i rzed¬ nych. Wykres ten obejmuje zakres odpowiadajacy najczesciej wytwarzanym sadzom. Otrzymane wyni- 25 ki wykazuja, ze sposób wedlug wynalazku umozli¬ wia wytwarzanie róznych gatunków sadzy. Próby wykazaly, ze przy stosowaniu parametrów rozpyla¬ nia, które zapewniaja dlugi czas przebywania w aparaturze, mozna zgodnie z wynalazkiem otrzymac 30 sadze o jakosci calkowicie odpowiadajacej gatunko¬ wi SRF-Sterlings-Regal-RKF.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku nie ogra¬ niczaja sie jedynie do wytwarzania sadzy, lecz moga byc stosowane równiez do krakowania cieklych i 35 gazowych weglowodorów. Produkty o wiazaniu ace¬ tylenowym mozna na przyklad wytwarzac przez nie¬ pelne spalenie nienasyconych weglowodorów w mie¬ szaninie z tlenem, spalanie gazów odlotowych i na¬ stepna recyrkulacje wewnatrz lub zewnatrz komory 40 krakingowej, utrzymujac je w ten sposób w odpo¬ wiedniej temperaturze. PL PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 45 1. Sposób wytwarzania sadzy metoda ciagla przez krakowanie rozpylonego weglowodoru, który kon¬ taktuje sie w zamknietej przestrzeni z goracym stru¬ mieniem gazu, zawierajacego gaz palny i powietrze, 50 znamienny tym, ze stosuje sie goracy gaz zawiera¬ jacy gaz odlotowy, wytworzony w tym procesie, oczyszczony z wody i palnych skladników, a zwlaszcza wodoru, przy czym weglowodór ewentual¬ nie rozpyla sie tym oczyszczonym gazem odlotowym. 55

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie goracy gaz, zawierajacy oczyszczony gaz odlotowy, ogrzany przez wymiane ciepla ze stru¬ mieniem gazu wyplywajacego z zamknietej prze¬ strzeni. 60

3. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, wyposazone w komore do spalania, po¬ siadajaca trzy wloty dla powietrza, gazu nosnego i wlot dla plynnego weglowodoru, znamienne tym, ze zawiera wlot gazu nosnego (GN) polaczony z 65 obwodem gazu odlotowego, przy czym w sklad72551 obwodu wlaczony jest kondensator pary wodnej (10), komora spalania (7) do utleniania palnych skladników i ewentualnie wymiennik ciepla (4) za¬ silany mieszanina gazu i sadzy z urzadzenia. 8

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3r znamienne tym, ze zawiera przewód (GNj) do wprowadzenia gazu nosnego. izp Cena 10 zl CDW 7120/74 115 PL PL PL