Получение термической сажи тг-10

Ламповую, форсуночная и газовую печную сажи получают при неполном сгорании сырья в печах различных конструкций, газовую, канальную и антраценовую - сжиганием газообразного сырья в щеловых горелках с последующим осаждением сажи на металлической поверхности. Печные активные сажи ПМ-70 и другие полуактивную сажу ПМ-50 производят в реакторах, которых сжигают газ для создания необходимой температуры и затем вводят сырье для разложения. Иногда сажи ПМ-70 и ПМ-50 получают также как и форсуночную сажу - неполным сжиганием сырья в печах. Термическим разложением сырья в отсутствие воздуха получают термическую сажу из природного газа и некоторые сорта ацетиленовой сажи.

Термическое разложение сырья без доступа воздуха также производится различными способами. Некоторые виды сажи получают разложением газообразных или парообразных углеводородов в генераторе, нагретом предварительно до высокой температуры.

Широкое распространение получил способ, при котором создание необходимой температуры для разложения сырья происходит не в результате сжигания части сырья, а посредством сжигания какого-либо другого топлива. Наиболее пригодными топливами является природный газ и нефтяной пиролизный газ, получаемый в значительных количествах при переработке нефти. Иногда для этой цели применяют какое-либо недорогое жидкое нефтяное топливо. Реакторы или печи для получения сажи имеют в таком случае две зоны. В одной из них сжигают газ или жидкое топливо при небольшом избытке воздуха, а в другую зону, в которой находится пламя горящего газа, вводят нагретое, а иногда даже испаренное жидкое сырье.

По обоим способам образование сажи происходит в пламени горящего сырья, т.е. процесс сводится к тому, что часть сырья сгорает, создавая необходимую температуру для разложения остальной части сырья.

По второму способу сырье сжигают при помощи горелок с узкой щелью, установленных в металлических аппаратах. Плоское пламя горящего сырья соприкасается с движущейся металлической поверхностью. Время соприкосновения пламени с этой поверхностью незначительно. Осажденная на металлической поверхности сажа быстро удаляется из зоны сажеобразования.

Промышленные способы производства сажи основаны на разложении углеводородов под действием высокой температуры. образование сажи в одних случаях происходит в пламени горящего сырья при ограниченном доступе воздуха, в других - при термическом разложении сырья в отсутствие воздуха. некоторые виды сажи получают, извлекая ее из продуктов синтеза различных углеводородов, например, при синтезе ацетилена из метана. Каждый из этих способов получения сажи имеет ряд разновидностей.

Получение сажи сжиганием сырья при ограниченном доступе воздуха осуществляется в основном двумя способами. По наиболее распространенному способу сырье сжигают в печах, снабженных горелками различного устройства. Образовавшаяся в пламени сажа в течение некоторого времени (до 6 секунд) находится вместе с газообразными продуктами процесса в зоне высокой температуры. После этого смесь сажи и газов охлаждают и отделяют сажу от газов в специальных аппаратах.

При этом способе получения сажи выход продукции выше, чем при сжигании сырья с целью получения как тепла так и сажи. Кроме того, этот способ легко управляем и позволяет получать сажу с самыми различными свойствами.

До сих пор не существует рациональной терминологии для отдельных видов сажи. Название сажи часто указывает на способ, которым она получена. Так, название "канальная" показывает, что сажа полученная путем осаждения на металлической поверхности, оформлена в виде каналов. Название "печная", "термическая", "форсуночная" также указывают на способ получения сажи. "Ламповая" сажа прежде вырабатывалась путем сжигания масел в лампах. В настоящее время такую сажу получают в печах, но название ее сохранилось до сих пор. Название некоторых видов сажи отражают и способ получения и исходное сырье, например, "канальная газовая", "печная газовая".

Следует отметить, что неоднократно делались попытки получить сажу размолом активированного угля (древесного и торфяного); кокса и других веществ содержащих много углерода. но даже при самом тонком помоле таких веществ получить сажу не удавалось. Неудача объясняется тем, что применявшиеся материалы имели аморфную или кристаллическую структуру, тогда как сажа по строению занимает промежуточное место между аморфным углем и кристаллическим графитом.

Печную газовую сажу ПГМ-33 обычно получают сжи­ганием природного или попутного газа нефтепромыслов в специальных печах. При использовании попутного газа его перед подачей в горелки реактора очищают от

Рис. 14. Технологическая схема получения печной газовой сажи

ПГМ-33:

1 — печь из сдвоенных горизонтальных реакторов; 2 — активатор; 3 — скруб­бер-холодильник; 4 — электрофильтр СГ-15-6; 5 — сборный шнек; 6 — элева­тор; 7 — реверсивный шнек; 8 — мешалка-уплотнитель; 9 — грануляционный барабан «Ставрополец»; 10 — ковшовый конвейер; 11 — буккер-накопитель; 12 — вагон-хоппер; 13 — течка; 14 — весовой дозатор.

механических примесей и легких фракций углеводоро­дов. На некоторых заводах сажу ПГМ-33 получают сжи­ганием смеси природного газа с жидким сырьем или его парами. Применение жидкого сырья способствует улуч­шению качества сажи, увеличению ее выхода, а также повышению производительности оборудования. Техно­логическая схема получения печной сажи ПГМ-33 пред­ставлена на рис. 14.

Природный газ, газ нефтепереработки, попутный газ транспортируются на сажевые заводы по наземным или подземным газопроводам. Управление подачей газа осу­ществляется через газораспределительные пункты (ГРП). В ГРП установлены приборы для контроля и регулирования давления, а также для замера объема газа и аппараты для очистки газа. При использований газе) нефтепереработки необходимо производить их очистке от сероводорода и нафталина. Газ очищают от сероводорода мокрым способом. Сероводород извлекают и газа с помощью растворов различных химических В этаноламинов, кальцинированной соды или химическим способом (газ пропускают через твердые веществу поглощающие сероводород — болотную руду, бокситовый отвал алюминиевого производства).

На ГРП имеются две ступени снижения давления: на первой ступени давление снижается от 0,7—0,8 д. 0,09 МН/м^» (от 7—8 до 0,9 кгс/см^»), а на второй — д. 3,6 кН/м^» (360 мм вод. Ст.). Затем газ поступает в общий коллектор, где его давление снижается до 1,8 кН/iv! (180 мм вод. Ст.). После чего газ подается в переднюй торцевую часть реактора 1. Воздуходувкой вместе с газом подается воздух. Для проведения процесса саже образования в заданном режиме часть или весь воздух перед подачей его в реактор подогревается в рубашке активатора 2 до 120 °С.

Сажу получают при неполном сгорании (термическом разложении) углеводородов в турбулентном потеке при 1200—1300.°С в печах из сдвоенных горизонтальных реакторов, футерованных огнеупорным кирпичом.

Сажа вместе с газами, образовавшимися при горении, по активатору 2 поступает в скруббер-холодильник 3, где охлаждается, чтобы прекратить рост сажевые частиц, до 180—200 °С летом и до 200—230 °С зимой Охлаждение происходит в результате испарения воды впрыскиваемой форсунками под давлением 0,5-1,3 МН/м² (5—13 кгс/см²). Охлажденная саже газовая смесь поступает в шестипольный электрофильтр 4.

Источником питания электрофильтра являются электроагрегаты типа АРС-250. Максимальное выпрямлено напряжение составляет 60—80 кВ при нагрузи 250 мА. При строгом соблюдении технологического режима и исправности оборудования электрофильтра улавливается 99,5% сажи. Очищенные газы из фильтр выбрасываются в атмосферу или направляются для использования горючей части газов в котельную или установку дожигав.

Сажа системой шнековых транспортеров 5, 7 и элеватором 6 подается в мешалки-уплотнители 8, из которого через шлюзовые затворы направляется в грануля­ционные барабаны «Ставрополец» 9. Для того чтобы улучшить гранулирование сажи в барабане необходимо поддерживать температуру 70—90 °С. Для этого барабан окружают пароподогревателями и теплоизолируют, гранулированная сажа из барабана ковшовым конвейером 10 подается в бункер-накопитель 11. На линии выгрузки сажи из конвейера в бункер может быть установлен магнитный сепаратор для очистки сажи от ферро-тагнитных примесей. Из бункера-накопителя сажа загружается в вагоны-хопперы 12 или по течке 13 весо­мым дозатором 14 в мешки.

На оборудовании для производства печной газовой:сажи ПГМ-33 можно получать бенззольную сажу с незначительным содержанием золы (до 0,05%). Эта сажа нашла широкое распространение в производстве твер­дых сплавов.

Зола в сажу попадает в основном из технологической воды, поступающей на охлаждение саже газовая смеси холодильник. Поэтому при производстве бенззольной:сажи ее следует охлаждать оборотной водой, которую получают, конденсируя пары воды, насыщающие газ, выходящий из электрофильтра. Этот газ, имеющий температуру 170—190 °С, мельничным вентилятором направляется в теплообменники. Проходя по трубам, он

хлаждается до 40 °С за счет циркуляции в межтрубном пространстве холодной технической воды. При этом в теплообменнике конденсируется влага, которую! сливают сепаратор. Туда же поступает отходящий газ для пол­ого удаления из него влаги.

Из сепаратора конденсат транспортируется в скруббер для орошения саже газовой, а отходящий газ — на дожги или в картельную. За счет удаления из отходящего газа влаги удельная теплота сгорания (калорийность) его увеличивается прим^ерно вдвое (до 700 ккал/кг), что повышает эффективность использования газа в котельной.

ПОЛУЧЕНИЕ КАНАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ

САЖИ ДГ - 100

Сажа ДГ-100 получается в горелочных камерах путем сжигания газов в щелевых горелках при недостаточном доступе воздуха. Для увеличения производительно-

сти оборудования и выхода сажи применяют газ совмест­но с парами тяжелых углеводородов нефтяного или коксохимического происхождения.

Технологическая схема получения сажи ДГ-100 приведена на рис. 20. Природный или попутный газ посту­пает по газопроводу в сепаратор 1, в котором он очи­щается от механических примесей, влаги и конденсата. Осевшие на дно сепаратора механические примеси, а также влага и конденсат периодически сбрасываются в шламонакопитель, а очищенный газ под давлением 150— 200 кН/м² (1,5—2 кгс/см²) поступает на газораспредели­тельный пункт 2. После снижения давления газа до 1 — 2 кН/м² (100—200 мм вод. ст.)

он направляется в цехо­вой распределительный коллектор технологических уста­новок, а затем в камерный коллектор к горелочным ка­мерам 3. Из коллектора газ под давлением до 100 Н/м² (10 мм вод. ст.) подается к щелевым газовым горел­кам 4. При выходе из горелок газ сгорает при недоста­точном доступе воздуха. Образовавшаяся в диффузион­ном пламени горелок сажа осаждается на швеллерах движущейся возвратно-поступательно осадительиой по­верхности. Со швеллеров сажа счищается горизонталь­ными и вертикальными скребками в металлические бун­кера 5, а отходящие газы через дымоходы выбрасывают­ся в атмосферу. Подача воздуха в камеру регулируется изменением щели между фундаментом и камерой (см. рис. 21).

Из бункеров 5 сажа с помощью камерного (на ри­сунке не показан) и аллейного 6 шнеков через шлюзовой затвор вентилятором пневмотранспорта 7 подается в аппарат-ловушку 8. Аппарат-ловушка предназначен для предварительной очистки сажи от грита и окалины, по­павших в нее в процессе получения и движения по тран­спортирующим системам. Отходы из аппарата-ловушки выгружаются в емкость или мешки и сжигаются, а очи­щенная сажа направляется в циклон 9 для отделения от транспортирующего воздуха. Очищенный воздух из цик­лона 9 поступает к вентилятору 7, а сажа через распределительный шнек 10 — в бункер 11. Для обеспечения равномерной подачи сажи из бункера 11 в центробежный сепаратор 12 на выходе из бункера 11 установлен шлюзовой затвор. В центробежном сепараторе 12 про­изводится окончательная очистка сажи от различных посторонних включений. Так как отходы, удаляемые из сепаратора, увлекают с собой значительное количество сажи, их приходиться дополнительно очищать. Венти­лятором 13 отходы с сажей направляются в аппарат-ловушку 14 для их разделения. Отходы выгружаются и поступают на сжигание, а очищенная сажа через цик­лон 15, где производится ее отделение от транспорти­рующего воздуха, отправляется в аппараты-ловушки 8 для повторной очистки вместе с сажей, вновь поступаю­щей из горелочных камер 3. Воздух из циклона 15 по­дается к вентилятору 13. Затем очищенная сажа венти­лятором 16 транспортируется в циклон 17, в котором воздух отделяется от сажи и снова возвращается к вен­тилятору 16. Сажа из циклона 17 шнеком 18 подается в уравнительный бункер 19 и далее в грануляционный барабан 20. Гранулирование сажи производится сухим способом в барабанах АСА-1. Для улучшения качества гранулированной сажи и повышения производительности барабана часть гранулированной сажи шнеком 22 по­дается в барабан вместе с пылящей сажей. Гранулиро­ванная сажа подается в барабан также после его ре­монта с целью ускорения начала образования гранул. Гранулированная сажа из барабана 20 элеватором 21 подается в бункер готовой продукции 23, из которого за­гружается в вагоны-хопперы или через порционные ве­сы 24 в мешки.

§ 18. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА

Малоактивная термическая сажа ТГ-10 вырабатывается из природного газа или других углеводородов, раз­лагаемых при высокой температуре без доступа воздуха на углерод и водород. Технологическая схема производства сажи ТГ-10 (рис. 26) является одной из самых простых схем ее про­изводства. Термическое разложение сырья происхо­дит в генераторах периодического действия 1 при температуре более 1100°С. Для обеспечения непрерывной работы в технологическом потоке устанавливают два генератора; в то время как в одном из них идет процесс образования сажи, другой нагревается. Сажегазовая смесь из генератора по коллектору поступает в холодильник 2, где она охлаждается до температуры не более 120— 150°C водой, впрыскиваемой в холодильник и по­даваемой в рубашку холодильника. Охлажденная сажегазовая смесь поступает в циклон 3 для отделения сажи от газов. Доочистка газов производится в тканевых ру­кавных фильтрах 4. Сажа из циклона 3 и фильтра 4 че-

рез шлюзовые затворы элеватором 5 подается в отвеивательный сепаратор 6 с вертикальным валом, предназ­наченный для очистки сажи от механических примесей. Из сепаратора очищенная сажа шнеком 7 и элевато­ром 8 направляется в бункер готовой продукции 9, из которого сажа выгружается в мешки или вагоны-хоп­перы.

Дата добавления: 2014-01-11