Борозняк. Производство сажи. Часть 1 - файл n1.doc

Борозняк. Производство сажи. Часть 1
скачать (1981.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1982kb.03.11.2012 10:26скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Глава 1. Общие сведения о саж

§ 1. Применение и классификация сажи

§ 2. Свойства сажи

§ 3. Технологические основы процесса саже образования

§ 4. Сырье и топливо для производства сажи

Глава 2. Получение печных саж ПМ-50, ПМ-75 ПМ-100

§ 5. Прием и подготовка сырья

§ 6. Оборудование, устанавливаемое на участке приема и подготовки сырья

§ 7. Технологическая схема производства

§ 8. Оборудование, используемое для получения печных саж

Циклонный реактор

Сырьевая форсунка

Горелки

Форсунка для распыления воды

Воздухоподогреватели

Глава 3. Технологические основы процесса саже образования

§ 9. Технологическая схема производства

§ 10. Печной агрегат для получения сажи ПГМ-33

Глава 4. Получение сажи ПМ-15 и ПМ-ЗОВ

§ И. Технологическая схема производства

§ 12. Печи, применяемые для изготовления сажи

§ 13. Форсунки для распыления сырья .

Глава 5. Получение канальной газовой сажи ДГ-100 .

§ 14. Технологическая схема производства

§ 15. Горелочная камера для получения сажи ДГ-100

Глава 6. Получение сажи ДМГ-105А, ДМГ-80

$ 16 Технологическая схема производства

$ 17 Оборудования для получения сажи.

Плавильник

Циклон-сублиматор

Дозатор

Карбюратор

Аппарат для получения сажи

Глава 7. Получение термической сажи ТГ-10

§ 18. Технологическая схема производства

§ 19. Генератор для получения термической сажи ТГ-10

Глава 8 Улавливание сажи

§ 20. Общие сведения об улавливании сажи

§ 21. Охлаждение саже газовой смеси

§ 22. Циклоны

§ 23. Тканевые рукавные фильтры

§ 24. Аппараты для электрической очистки газов .

Глава 9. Гранулирование сажи

§ 25. Общие сведения

§ 26. Уплотнители сажи

§27.Грануляционные барабаны для гранулирования сажи
сухим способом

§28.Смеситель-гранулятор для гранулирования сажи мок­рым способом

§ 29. Сушильные барабаны

Глава 10. Очистка сажи

§ 30. Аппараты, используемые для очистки сажи

Глава 11. Внутризаводское транспортирование и упаковка
$ 31 Внутризаводской транспорт

$ 32 Упаковка сажи

Глава 12. Автоматизация процессов производства сажи

§ 33. Требования, предъявляемые к автоматизации производ­ства

§ 34. Контроль за подготовкой сырья, поступающего в про­изводство

§ 35. Контроль и автоматизация процессов в реакторе при по­лучении сажи ПМ-50, ПМ-75 и ПМ-100

§36Контроль и автоматизация процесса производства сажи ПМ-ЗОВ и ПМ15

§ 37, Контроль процесса производства сажи ПГМ-33

§ 38. Контроль процесса производства канальной и термиче­ской сажи

§ 39. Контроль процесса улавливания сажи из саже газовой
смеси

§ 40, Контроль процесса гранулирования сажи

§ 41. Контроль качества сырья и технологии производства

§ 42. Контроль готовой продукции

§ 43. Контроль отходящих газов и промышленных стоков

§ 44. Причины получения некачественной продукции и спосо­бы их устранения

Глава 14. Коррозия оборудования

§ 45. Причины коррозии

§ 46. Защита от коррозии

Глава 15. Техника безопасности, промышленная санитария и противопожарная техника в производстве сажи

§ 47. Основные опасности и вредности производства

§ 48. Общие правила безопасного ведения процесса

§49.Правила безопасной работы на участках приема и под­готовки сырья

§ 50. Правила безопасного ведения процесса в отделении про­изводства сажи

§51.Правила безопасной эксплуатации обслуживающих устройств

§ 52. Правила безопасной работы в отделении гранулирования

§ 53. Правила безопасного ведения ремонтных работ

§ 54. Правила эксплуатации сосудов, работающих под давле­нием

§ 55. Электро-безопасность

§ 56. Производственная санитария и гигиена труда

§ 57. Очистка промышленных выбросов

§ 58. Пожарная безопасность на сажевом заводе

§ 59. Индивидуальные защитные приспособления

Глава 16. Перспективы развития производства сажи

§60. Направление в развитии технологии производства. Но­вые модификации саж

Глава 17. Технико-экономические показатели производства
сажи


§ 61. Себестоимость сажи. Рентабельность работы предприя­тия и пути ее увеличения

Литература,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для под­готовки аппаратчиков, обслуживающих технологические установки сажевых заводов.

В пособии дано описание основных технологических схем производства сажи, применяемых на отечественных сажевых заводах. Однако главное внимание уделено описанию технологического процесса и оборудования для получения печных активных саж, так как их произ­водство имеет наибольший удельный вес в общем объ­еме производства саж в стране. Кроме того, этот процесс хорошо исследован.

В пособии большое внимание уделено вопросам без­опасного ведения процесса.

Все критические замечания и указания на недостатки учебного пособия автором будут приняты с благодар­ностью.
Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О САЖЕ

§ 1. ПРИМЕНЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ САЖИ

Об использовании сажи известно давно. Впервые ее стали применять как красящий пигмент для изготовле­ния чернил. Наибольшее развитие сажевая промышлен­ность получила в начале двадцатого столетия, когда са­жу стали применять в качестве усиливающего наполни­теля резин.

В России сажевые заводы начали строиться только после Великой Октябрьской социалистической револю­ции. Однако первоначально это были заводы по произ­водству малоактивных саж. Развитие шинной и резинотехнической промышленности потребовало значительно­го увеличения производства саж, особенно активных и высокоактивных. В настоящее время сажевая промыш­ленность нашей страны выделилась в самостоятельную отрасль. Сажевые заводы не только обеспечивают по­требность отечественной промышленности, но и постав­ляют сажу в другие страны.

Сажа находит широкое применение в различных от­раслях промышленности.

Основным потребителем сажи является шинная и резинотехническая промышленность. Сажа применяется наиболее часто в качестве активного наполнителя, осо­бенно в резинах на основе синтетических каучуков. При введении сажи в резиновую смесь увеличивается меха­ническая прочность резины, а также срок службы изде­лий из резины. Усиливающее действие сажи. тем выше, чем меньше размер ее частиц.

В электротехнической промышленности сажа приме­няется для производства розеток, выключателей, патро­нов и других изделий.

В лакокрасочной промышленности сажа является важным сырьем для производства высококачественных красок и лаков.

Современная полиграфическая промышленность предъявляет все более высокие требования к саже. Этой промышленностью потребляется в основном сажа — с удельной геометрической поверхностью 200 м2/г и более.

Разные отрасли промышленности применяют различ­ные типы сажи.

В мире нет единой классификации саж. В нашей стране сажа классифицируется по совокупности несколь­ких признаков:

  1. по способу получения (печная П, канальная Д, термическая Т);

  2. по сырью, из которого получается сажа — жид­кое углеводородное сырье (масла нефтепереработки или коксохимического производства — М) и газы — Г;

  3. по удельной поверхности в м2/г;

  4. по степени структурности (высокая — В, низ­кая — Н; для средней структурности индекса нет);

  5. по усиливающему действию на каучук (высоко­
    активные, активные, среднеактивные, полуактивные и малоактивные).



Пример обозначения сажи.

ПМ-100 —печная высокоактивная из жидкого углево­дородного сырья, с удельной геометрической поверхностью 100 м2/г.

ДМГ-80 — канальная из газа и жидкого сырья, с удель­ной геометрической поверхностью 80 м2/ г, активная.

ПМ-ЗОВ — печная из жидкого сырья, с удельной геомет­рической поверхностью 30 м2/г, полуактив­ная, высокоструктурная.

Типы саж и область их применения в резинотехниче­ской промышленности приведены в табл. 1.

В настоящее время ведутся разработки новых типов саж с повышенной структурностью и более высокой дис­персностью, для производства которых используют более дешевое сырье.




лированных — 300—500 кг/м3. Для сажи характерны низкие теплопроводность и электропроводность; элект­ропроводность увеличивается с повышением дисперсно­сти и структурности сажи.

Перед отправкой сажи потребителям определяют ее:






a)

Рис. 1. Строение сажи:

a— сажевая частица; 6 — цепочка са­жи нормальной структурности.

1) удельную поверхность (геометрическую, условную, адсорбционную); 2) масляное число; 3) оптическую плотность бензинового экстракта; 4) рН водной суспен­зии сажи; 5) содержание общей серы, влаги, золы; 6) остаток на сите с сет­кой 014К; 7) посторонние включения (остаток на си­те с сеткой 063К); 8) плотность гранулиро­ванной сажи; 9) сопро­тивление гранул истира­нию (прочность гранул); 10) содержание пыли в саже (гранулы диаметром менее 0,1 мм.)

Совокупность данных показателей определяет геометрические характе­ристики и свойства поверхности частиц, состав и грану­ляционные свойства сажи. Ниже приводится краткая характеристика каждого из показателей качества сажи.

1. Удельная поверхность — это суммарная поверх­ность всех частиц, содержащихся в 1 г сажи. Измеряет­ся удельная поверхность в единицах площади, отнесен­ной к единице массы — м2/г. Этот показатель характе­ризует размер частиц сажи или ее дисперсность: более высокой удельной поверхности соответствует меньший диаметр частиц и более высокое число их в 1 г сажи. Зная удельную поверхность, можно рассчитать средний диаметр сажевых частиц dA с удельной поверхностью А
dA= 6/?A ,
где р — плотность сажи, г/м3.

Различают условную, геометрическую и адсорбцион­ную удельные поверхности.

Удельная условная и геометрическая поверхности определяют дисперсность сажи при условии, что их частицы представляют собой правиль­ные, гладкие независимо друг от друга существующие сферы. При этом для характеристики свойств мало­активных саж пользуются показателем удельная услов­ная поверхность, а для средне активных, активных и вы­сокоактивных — удельная геометрическая поверхность. Эти величины определяют колориметрическим методом. Принцип метода состоит в измерении интенсивности све­тового пучка, проходящего через суспензию сажи. Вна­чале навеска сажи диспергируется в магнитострикционном устройстве ультразвуковой установки УЗМ-1,5.
После этого приготавливается суспензия сажи. Затем измеряется оптическая плотность полученной суспензии на фотоэлектроколориметре ФЭК-56 и по формулам рассчитывается удельная геометрическая или условная поверхности.

Высокоактивные сажи типа ПМ-100, ДГ-100, полу­чаемые при довольно высокой температуре, имеют шеро­ховатую поверхность вследствие выгорания

углерода на поверхности сажевых частиц. Кроме этого частицы в первичных агрегатах могут срастаться. Для учета всех этих отклонений формы частиц от идеальной вводится понятие удельной адсорбционной поверхности.

Удельная адсорбционная поверхность определяется методом адсорбции фенола сажей из вод­ного раствора. Для этого сажа перемешивается в рас­творе фенола. Затем раствор фильтруется для отделе­ния сажи. Измеряя концентрацию фенола в фильтра­те, определяют количество фенола, адсорбированного са­жей, и по формуле рассчитывают величину удельной адсорбционной поверхности. Удельная поверхность для каждого типа сажи может изменяться в определенных пределах, установленных по ГОСТ 7885—68.

Удельная поверхность является основным показате­лем качества сажи, так как по ее величине определяет­ся тип сажи и ее усиливающее действие на каучук. Удельная геометрическая (или удельная условная для малоактивных саж) поверхность зависит от технологи­ческого режима производства сажи и в первую очередь от температуры процесса сажеобразования. При сниже­нии температуры процесса удельная геометрическая по­верхность уменьшается. При правильном ведении режима удельная адсорб­ционная поверхность должна быть выше удельной гео­метрической поверхности на несколько единиц.

2. Масляное число. Масляным числом (абсорбцией масла) называется количество льняного масла или дру­гой нелетучей жидкости, химически не взаимодействую­щей с сажей, поглощаемое 100 г сажи при растирании. Единица измерения масляного числа — мл/100 г. Тео­ретически масляное число должно соответствовать объ­ему промежутков между частицами при их плотной упа­ковке. Масляное число характеризует степень структур­ности или разветвленное™ сажевых цепочек. В процес­се производства сажи в реакторе или печи образуются первичные агрегаты, представляющие собой сросшиеся частицы. Образовавшиеся агрегаты являются довольно прочными и обычно не поддаются разрушению. В гото­вой саже первичные агрегаты, соприкасаясь между со­бой, образуют менее прочные вторичные агрегаты или вторичную структуру. Вторичные агрегаты легко разру­шаются и вновь возникают при обработке сажи и изго­товлении резиновых смесей.

Масляное число служит для определения размеров первичных агрегатов. Его определяют по количеству дибутилфталата, поглощенного навеской сажи при ее уп­лотнении. В навеску сажи добавляется дибутилфталат и растирается лопаткой до тех пор, пока полученная ле­пешка не ломается или разделяется при легком надав­ливании.


С повышением структурности увеличивается разветвленность сажевых цепочек, поэтому увеличивается ко­личество масла, поглощаемого сажей. Сажи с нормаль­ной или средней структурностью имеют масляное число около 100, с низкой структурностью — 70—80, с высокой структурностью — более 110 мл/100 г. Данный пока­затель при производстве сажи необходимо постоянно контролировать, так как от степени структурности са­жи зависят свойства резиновых смесей. При повышении структурности сажи улучшаются модуль, твердость, электропроводность резины. Снижение масляного числа может объясняться на­личием в сырье растворов шелочей натрия или калия. Так, сырье коксохимических производств может содержать до 300 г/т растворов щелочи. Поэтому его не обходимо применять в смеси с другими видами сырья, не имеющими в своем составе щелочей или имеющих и. в ограниченном количестве. Способность щелочей снижать масляное число сажи может быть использована при производстве сажи из сырья с высоким индексов корреляции. Как известно, с повышением содержания ароматических углеводородов, масляное число сажи увеличивается. Если из высокоароматизированного сырь; необходимо получить сажу с нормальной структурностью, в него вводится раствор щелочи. Содержание щелочи может быть различным; рекомендуется для снижения масляного числа на 10—15 мл/100 г вводить в сырье от 3 до 10 г щелочи/1 т сырья. При большем добавлении щелочи можно получить низкоструктурные сажи с масляным числом 70—80 мл/100 г. Масляное число также можно снизить, увеличивая расход газа иль улучшая распыливание сырья форсункой.

  1. Оптическая плотность бензинового экстракта ха­рактеризует степень разложения сырья, наличие неразложившихся остатков сырья на поверхности частиц. При
    нормальном ведении технологического режима он дол­
    жен быть не более 0,05. Повышение этого показателя
    выше 0,05 говорит о неисправности сырьевой форсунки,
    недостаточном количестве распыливающего воздуха или
    завышенном расходе сырья. Основан метод на определе­нии оптической плотности фильтрата, полученного после
    растворения сажи в бензине.

  2. рН водной суспензии сажи обусловливает свойства
    поверхности сажевых частиц и их шероховатость, показывает влияние сажи на скорость вулканизации резины.
    Как известно, водород и сера образуют с углеродом сажи различные соединения как внутри частиц, так и на
    поверхности, а кислород только на поверхности. У шеро­ховатых саж на поверхности преобладает кислород, и
    поэтому такие сажи имеют кислотные свойства (рН<7).
    Сажи с гладкой поверхностью проявляют щелочные
    свойства (рН>7). рН водной суспензии сажи в процес­се производства можно увеличить, если повысить содер­жание солей в технологической воде. Определение pHj





  1. основано на измерении электродвижущей силы, возникающей на электродах, погруженных в суспензию испытуемой сажи в воде.

Для приготовления суспензии навеска сажи смешивается с водой и спиртом и кипятится в течение 30 мин. После охлаждения суспензии измеряется рН сажи.

  1. Содержание серы. Сера в саже находится преимущественно в связанном состоянии с углеродом. Установлено, что содержание серы в саже для данной марки находится в определенной зависимости от содержания се­ры в сырье. Для получения печных саж ПМ-100, ПМ-75
    и ПМ-50 с предельно допустимым содержанием серы
    применяют сырье с содержанием не более 2,4% серы.
    Для остальных саж содержание серы в сырье не регламентируется. Содержание серы в саже определяется в
    процентах. Для определения общей серы навеска сажи
    сжигается в печи при температуре 900—950 °С. Получен­ный газ поглощается раствором едкого натра, избыток
    которого оттитровывается кислотой; по количеству
    израсходованной кислоты определяется содержание
    серы в саже.

  2. Содержание влаги. По этому показателю судят
    _ наличии между частицами сажи влаги, образующейся
    в процессе разложения сырья. Содержание влаги в саже
    обычно составляет 0,1—0,2%. При мокром гранулировании содержание влаги в саже может несколько увеличиться, но не должно превышать 0,5—1%.

Определение влаги основано на измерении массы на­вески сажи, высушенной в сушильном шкафу до по­стоянной массы.

  1. Содержание золы. Зольность определяет наличие
    минеральных примесей в саже; в зависимости от типа
    сажи, наличия примесей в сырье и технологической воде
    зольность составляет от 0,1 до 0,5%. Значение зольности
    определяют по массе остатка, полученного после сжигания навески сажи в муфельной печи при температуре
    780—820 °С.

  2. Чистота сажи определяется по таким показателям,
    как отсев на сите с сеткой 014К и посторонние включе­ния. Эти два показателя зависят от качества применяе­мого сырья, состояния технологического оборудования, правильности ведения технологического процесса и в
    какой-то мере характеризуют совершенство применяе­мой технологии.

Остаток на сите с сеткой 014К (1890 от­верстий на 1 см2) характеризует чистоту сажи (наличие в ней углеродных частиц, не проходящих через данную сетку).


При определении остатка навеска сажи проти­рается кистью на сите с сеткой 0I4K до прекращения появления сажи на белой бумаге, помещенной под сито, остаток на сите выражается в процентах.

Количество остатка зависит от коксуемости, чистоты и типа сырья наличие в сырье смолистых веществ, не растворимых в бензине, может служить показателем отсева в саже. Количество отсева также зависит от правильности веде­ния технологического процесса. Снизить отсев можно предварительной очисткой сырья с помощью различных фильтров или применением специальных присадок

Посторонние включения. Этот показатель определяется просеиванием сажи через сито с сеткой 063K (130 отверстий на 1 см2). Обычно это частицы фу­теровки реактора, уносимые потоком газов, окалины металл и другие частицы. Посторонние включения недо­пустимы в саже, так как они приводят к браку изделий Для очистки сажи применяются различные аппараты в том числе инерционные и магнитные сепараторы мик­роизмельчители и другие. Определение посторонних включении в саже производится так же, как и определе­ние остатка на сите с сеткой 014К.

9. Насыпная плотность, прочность гранул и содержание пыли в саже характеризуют качество гранулированной сажи. Гранулирование сажи приобрело большое значение. Сейчас на каждом сажевом заводе предусмат- ривается гранулирование сажи. В гранулированном виде выпускается около 95% всей сажи, производимой в мире. Сажу в пылящем виде выпускают только по требованию заказчика, когда гранулированную сажу применять нельзя. Насыпная плотность гранулированной сажи в зависимости от типа сажи составляет 300—500 кг/м3

Гранулы сажи при транспортировке должны сохраняться целыми. Прочность гранул оценивается по таким показателям, как сопротивление гранул истиранию и содержание пыли, т. е. содержание гранул сажи размером менее 0,1 мм. Для определения пыли навеска сажи встряхивается на сите с частотой 100—130 колебаний в минуту в течение 5 мин. Гранулы, прошедшие через сито с сеткой 01 К, определяют содержание пыли в саже (в %); допустимое содержание пыли не более 8%.



Таблица 2. Физико-химические свойства саж



Показатели ПМ-100 ПМ-75 ПМ-50 ПГМ-33 ПМ-ЗОВ ПМ-15 ДГ-100 ДМГ-105А ДМГ-80 ТГ-Ю



Удельная поверхность,
м2
геометрическая 95—105 75—82 49—57 — — — 93—103 95—105 80—88 —
условная — — — 32—38 20—26 12—18 — — — 12—16
адсорбционная. . . 100=115 — — — — — 130-160 130—160 Не более 95% ---
Масляное число, мл/100 г 95—105 95—105 96—110 60—80 100—120 85—105 — 78—85 — —
рН водной суспензии . 7—9 7—9 7—9 — — — 3,5—4,5 3—4 — —
Оптическая плотность
бензинового экстрак­
та, не более .... 0,05 0,05 — 0,2 0,1 0,1 — 0,00 0,3 —
Содержание влаги, %,
не более 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 2,5 2,5 2,5 0,5
Содержание общей серы,
%, не более .... 1,1 1,1 1,1 — — — — — — —
Зольность, %, не более . 0,3 0,3 0,3 0,5 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2
Остаток после просева
через сито с сеткой
014К, %, не более . . 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,02
Содержание пыли в гра­
нулированной саже, %,
не более 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 --- 8,0 — —
Насыпная плотность гра­
нулированной сажи,
г/л, не менее .... 330 330 330 400 300 300 --- 300 — —
Сопротивление гранул
истиранию, %, не ме­
нее 87 87 87 87 87 87 --- 87 — —




Примечания. 1. Посторонние включения в саже отсутствуют. 2. Тире обозначает, что данный показатель не определяется.



Для определения прочности гранул на сито с сеткой 01К помещают определенную навеску гранул размером 0,5—1 мм и 40 стеклянных шариков и сито встряхивают па аппарате в течение 10 мин. Затем взвешивается пыль, прошедшая через сито. По разности масс испытуемой навески сажи и частиц, прошедших через сито, опреде­ляют вес. % неразрушенных гранул или прочность гра­нул. Прочность гранул должна быть не менее 87 вес. %. Если гранулы обладают меньшей прочностью, они быстрее разрушаются с образованием большего количества пыли. Это приводит к ухудшению работы транспортных систем.

В паспорт на отгружаемую потребителю продукцию должны быть внесены все перечисленные выше показа­тели качества сажи. Показатели физико-химических свойств саж различных марок приведены в табл. 2.

Контрольные вопросы

  1. Что такое сажа?

  2. Область применения сажи и ее значение в про­мышленности?

  3. Как классифицируются сажи?

  4. Каково усиливающее действие саж; типы саж?

  5. По каким показателям оценивают качество саж?

§ 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА САМООБРАЗОВАНИЯ

Сажу получают термическим разложением углеводородов в различных аппаратах (реакторах, печах, камерах)

При нагревании до определенной температуры. Сле­дует отметить, что при разложении углеводородов про­исходит поглощение тепла или выделение его в количе­стве, недостаточном для поддержания реакции разло­жения без подвода постороннего теплового источника. Так, парафиновые и нафтеновые углеводороды поглоща­ют тепло, а ароматические выделяют его в небольшом количестве (около 300 ккал/кг). Поэтому для нормально­го протекания реакции при получении сажи необходим ввод тепла; это достигается сжиганием газообразного или жидкого топлива. Изменяя количество вводимого топлива, в реакционном объеме можно создать темпера­туру, необходимую для образования данного типа сажи. Образование сажи в реакционном объеме происходит при температуре более 100Л°С. Так, для печных саж типа ПМ-50, ПМ-75 и ПМ-100 температура в зоне го­рения достигает от 1300 до 1550 °С.

Для полного сгорания 1 кг жидкого сырья необходимо 9-12 воздуха. При производстве сажи подача

воздуха ограничивается и составляет 3—5м3 на 1 кг сырья. Вследствие недостаточного доступа воздуха го­рение протекает только на поверхности капли сырья. Внутри капли кислород отсутствует; там происходит термическое разложение сырья (углеводородных моле­кул) с образованием сажи и газообразных продуктов. При этом углерод сырья превращается в сажу.

Скорость образования частиц сажи зависит от температуры в зоне v реакции, повышаясь с увеличением температуры процес­са. Если при повышении температуры расход сырья не изменяется, то размер частиц уменьшится, т. е. увели­чится дисперсность сажи.

Сажевые частицы находящиеся в реакционной зоне, при 900—1000 °С контактируют с парами воды, дву­окисью углерода, водородом и другими газами. При этом на поверхности частиц могут происходить различные вторичные процессы, приводящие к изменению свойств сажи: срастание сажевых частиц и сажевых цепочек (повышение структурности сажи); увеличение диаметра частиц (уменьшение дисперсности); выгорание углерода на поверхности частицы, что обусловливает шерохова­тость поверхности сажи; взаимодействие углерода на по­верхности частиц с водяным паром и двуокисью угле­рода, что приводит к снижению выхода сажи. Особенно сильно вторичные процессы проявляются при производ­стве активных и высокоактивных саж типа ПМ-75, ПМ-100, ДГ-100, ДМГ-105А. Для того чтобы прекратить протекание вторичных процессов, необходимо сократить продолжительность нахождения сажи в зоне высокой температуры. С этой целью при производстве канальных саж в зону реакции вводят охлаждающую поверхность в виде швеллера или вращающегося барабана. При про­изводстве высокоактивных саж, чтобы предотвратить их сгорание, увеличивают скорость прохождения сажегазовой смеси через зону высокой температуры с последующим резким охлаждением водой до 900—1000 °С (пер­вая зона охлаждения). Для увеличения скорости про­хождения сажегазовой смеси в реакторе в зоне высокой температуры устанавливаются сужающие устройства, представляющие собой втулки из огнеупорного материа­ла. Однако при очень большой скорости не весь углево­дород успевает разложиться и на поверхности частиц сажи остаются частицы неразложившегося сырья, в ре­зультате чего снижается качество сажи. Поэтому для каждого типа сажи должны устанавливаться опреде­ленная скорость сажегазовой смеси и температура в. зо­не сажеобразования. Так, для печных саж ПМ-75 и ПМ-100 скорость прохождения сажегазовой смеси в зо­не реакции составляет 80—140 м/с, а образование сажи происходит при 1400—1550 °С. Для полного прекраще­ния вторичных процессов на поверхности частиц печных высокоактивных саж и для защиты оборудования темпе­ратура сажегазовой смеси снижается до 650—700 °С. Для этого имеется вторая зона охлаждения в конце реакционного канала. При производстве малоактивных и среднеактивных саж устанавливается только одна зо­на охлаждения (в конце реакционного канала).

От режима технологического процесса зависят такие показатели качества сажи, как дисперсность, структур­ность, шероховатость, рН сажи.

От температурного режима проведения процесса за­висит размер получаемых частиц сажи или ее дисперс­ность. Для повышения дисперсности сажи необходимо увеличить температуру и уменьшить продолжительность пребывания сажи в зоне реакции. Уменьшить дисперс­ность можно также снижением концентрации углеводо­рода.

Так, для получения низкодисперсной сажи приме­няется жидкое сырье с небольшим содержанием арома­тических углеводородов или газообразное сырье.

Структурность сажи зависит от качества сырья, тем­пературного режима протекания процесса и степени рас­пыления сырья. С увеличением содержания ароматиче­ских углеводородов в сырье структурность сажи повы­шается. При увеличении температуры нагрева сырья и продолжительности пребывания частиц сажи в зоне вы­соких температур ее структурность снижается. Струк­турность сажи зависит также и от конструкции оборудо­вания, форсунок и т. д. Так, в циклонных реакторах получается сажа меньшей структурности, чем в цилиндри­ческих.

рН сажи уменьшается с увеличением продолжитель­ности пребывания сажи в зоне высоких температур и увеличивается с увеличением количества солей в воде, подаваемой на охлаждение в зону закалки.

Контрольные вопросы

  1. Как происходит образование сажевых частиц?

  2. Когда протекают вторичные процессы?

  1. Какое влияние вторичные процессы оказывают на свойства сажи?

  2. Какое значение имеет скорость движения саже­газовой смеси?

  3. Как регулируется дисперсность и структурность сажи в процессе ее образования?

  1   2   3   4   5


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации