10.4. Способы получения технического углерода

Для получения технического углерода используют печной, канальный (диффузионный) и термический способы. Последний основан на разложении природного газа без доступа воздуха при высокой температуре и распространен сравнительно мало, поэтому далее он не рассматривается.

10.4.1. Печной способ

Печным способом производят до 90% и более производимого технического углерода. По этому способу осуществляют термоокислительное разложение углеводородов под действием высокой температуры при недостатке воздуха.

Принципиальная технологическая схема процесса приведена на рис. 10.1.

Основным аппаратом установки является реакционная печь – горизонтальная цилиндрическая камера, выложенная огнеупорным кирпичом и заключенная в металлический кожух. Торцевая часть печи снабжена устройством для подачи газа, а воздух поступает тангенциально к потоку газа

через отверстия в футеровке для более интенсивного перемешивания с газом. Печь по ходу движения газа переходит в трубопровод-активатор, предназначенный для выдержки технического углерода при высокой температуре в течение определенного времени с целью полного разложения углеводородов.

Количество подаваемого в печь воздуха составляет 50 % от требуемого количества для полного сгорания углеводородов сырья (примерно 5,4 м³/м³ сжигаемого газа). Давление в печи – примерно 0, 410-0,112 МПа; температура – 1200-1500 ⁰С; время нахождения продуктов сгорания в печи – 2-4 с. Количество полученных газообразных продуктов процесса – 7,17 м³/м³ сжигаемого газа (в том числе воды – 1,15 м³/м³).

При использовании жидких углеводородов вместо горелок в реакционной печи используются форсунки.

Температура в оросительном холодильнике составляет 250-350 ⁰С.

10.4.2. Канальный (диффузионный) способ

Канальный (диффузионный) способ получения технического углерода основан на его выделении из пламени горящего природного или нефтяного газа на движущуюся над пламенем осадительную поверхность. Этот тип технического углерода обладает наиболее глубоким черным цветом, и поэтому ряд эмалей, красок, лаков производят с применением только канального технического углерода.

Принципиальная технологическая схема канального способа приведена на рис. 10.2. Основными аппаратами процесса являются горелочные камеры, которых на промышленной установке имеется 40-200 штук. Горелочные камеры изготавливаются из кровельного железа, прикрепленного к каркасу, и устанавливаются на фундамент с зазором, величиной которого регулируют

подачу воздуха в камеру. Габариты камер (длина х ширина х высота) – 50 х 4 х 3,1 м или 35 х 3,6 х 2,7 м. Технический углерод в горелочных камерах осаждается на движущихся вдоль камер швеллерных балках и удаляется с них с помощью горизонтальных и вертикальных скребков в бункер.

Газ сжигают в щелевых горелках, в которых пламя плоское. Ширина щели – 0,8 - 0,9 мм, оптимальное расстояние до осадительной поверхности – 62 мм. Количество горелок в камере составляет 2080-2736 штук.

Выход технического углерода при канальном способе зависит от состава сырья, температуры и давления газа, количества воздуха, расстояния горелок от осадительной поверхности и составляет примерно 21-22 кг/1000 м³ газа. Наличие в газе сернистых соединений, азота, диоксида углерода нежелательно из-за коррозии и снижения выхода технического углерода.

Г Л А В А 11