SU1247381A1 - Method of producing carbon black - Google Patents
Method of producing carbon black Download PDFInfo
- Publication number
- SU1247381A1 SU1247381A1 SU833572116A SU3572116A SU1247381A1 SU 1247381 A1 SU1247381 A1 SU 1247381A1 SU 833572116 A SU833572116 A SU 833572116A SU 3572116 A SU3572116 A SU 3572116A SU 1247381 A1 SU1247381 A1 SU 1247381A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- carbon black
- chamber
- fuel
- combustion
- products
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Изобретение относитс к производству технического углерода, а именно сажи, придающей улучшенные усиливающие свойства резине, и может быть использовано в резинотехническом и полимерном производстве.The invention relates to the production of carbon black, namely carbon black, imparting improved reinforcing properties to rubber, and can be used in rubber and polymer production.
Цель изобретени - повышение прочностных свойств полимерных композиций с использованием сажи.The purpose of the invention is to increase the strength properties of polymer compositions using carbon black.
Пример. Процесс получени сажи осуществл ют на реакторе, принципиальна схема которого приведена на чертеже.Example. The process of producing carbon black is carried out in a reactor, the schematic diagram of which is shown in the drawing.
Реактор состоит из металлического корпуса 1, футерованного двум сло ми футеровки-теплоизол ционной 2 и огнеупорной 3. Реактор имеет последовательно и соосно расположенные воздушную камеру 4, камеру 5 горени три смесительные камеры 6 - 8 и реакционную камеру 9.The reactor consists of a metal casing 1 lined with two layers of lining-heat insulating 2 and refractory 3. The reactor has a sequentially and coaxially arranged air chamber 4, a combustion chamber 5, three mixing chambers 6-8 and a reaction chamber 9.
Диаметр смесительной камеры 6 меньше, чем диаметр камеры 7, диаметр камеры 7 меньше, чем диаметр камеры 8, -а диаметр камеры 8 меньше, чем диаметр реакционной камеры 9.The diameter of the mixing chamber 6 is smaller than the diameter of chamber 7, the diameter of chamber 7 is smaller than the diameter of chamber 8, and the diameter of chamber 8 is smaller than the diameter of the reaction chamber 9.
Воздушна камера 4 снабжена патрубком 10 дл ввода воздуха. В воздушной .камере параллельно цродольной оси реактора смонтированы топливные ;горелки 11. ГThe air chamber 4 is provided with an air inlet 10. Air chambers parallel to the longitudinal axis of the reactor are mounted fuel; burner 11. T
В футеровке смесительньпс камер 6 - 8 и в начальном сечении реакционной камеры 9 смонтированы трубы 12 - 15 соответственно дл установки сьфьевых форсунок 16 и подачи коаксиально к потокам сырь потоков кислородсодержащего газа.In the lining of the mixing chambers 6–8 and in the initial section of the reaction chamber 9, pipes 12–15 are mounted, respectively, to install syphonic nozzles 16 and supply co-axially to the feedstock streams of oxygen-containing gas.
В конце реакционной камеры 9 смонтированы трубы 17 дл установки вод ных форсунок. Последовательно устанавлива сырьевые форсунки 16 в трубах 12 - 15, можно при посто нной скорости подачи продуктов горени топлива и сырь измен ть соотношение скоростных напоров потока сырь и продуктов горени топлива в точке ввода сырь . Соотношение скоростных напоров можно регулировать так же изменением линейной скорости подачи сырь и продуктов горени топлива.At the end of the reaction chamber 9, pipes 17 are mounted to install water nozzles. By successively installing the raw nozzles 16 in the pipes 12-15, it is possible at a constant feed rate of the combustion products of the fuel and the raw materials to change the ratio of the velocity head of the flow of raw materials and combustion products of the fuel at the point of entry of the raw materials. The ratio of velocity head can also be adjusted by changing the linear feed rate of raw materials and products of combustion of fuel.
Окислитель-воздух, предварительно подогретый до 400°С, через патрубок 10 и воздушную камеру 4 подают к горелкам 11 с расходом 5800 . В горелки также подают топливо-про- панбутановую фракцию газов нефтепереработки с расходом 125 м /ч. СмесьThe oxidizer-air, preheated to 400 ° C, through the pipe 10 and the air chamber 4 is fed to the burners 11 with a flow rate of 5800. The fuel-propanbutane fraction of refined gas at a rate of 125 m / h is also fed to the burners. Mixture
топлива и воздуха сжигают и камере 5 горени с коэффициентом избытка воздуха ot 1 ,66 с получением продуктов горени топлива с температурой 1400 С,fuel and air are burned and the combustion chamber 5 with an excess air ratio ot 1, 66 is burned to obtain combustion products with a temperature of 1400 ° C,
которые направл ют через смеситель- ные камеры 6 - 8 в реакционную каме- РУ 9.which are directed through the mixing chambers 6-8 to the reaction chamber RU 9.
Последовательно устанавлива сьфь- евые форсунки 16 в трубах 12-15,Consistently install syf nozzles 16 in pipes 12-15,
в поток продуктов горени топлива в сечении смесительных камер 6-8 или начала реакционной камеры 9 ввод т предварительно подогретое до 200- 210 С сырье - смесь антраценового масла и термогазойл в. соотношенииPre-heated to 200-210 ° C - a mixture of anthracene oil and thermogas oil - is introduced into the combustion product flow stream in the cross section of mixing chambers 6-8 or the beginning of reaction chamber 9. ratio
50:50 с расходом 1350 кг/ч. Сырье ввод т в реактор в распыленном виде. Рас- пыпивание сырь осуществл ют механическими форсунками.50:50 with a consumption of 1350 kg / h. Raw materials are introduced into the reactor in a spray form. The disintegration of the raw material is carried out by mechanical nozzles.
В смеси с сырьем в реактор ввод т 1,0-15,0 мг КС1 на 1 кг сырь .In the mixture with the raw material, 1.0–15.0 mg KC1 per 1 kg of raw material is introduced into the reactor.
В реакционной камере 9 распыленное сьфье разлагают в продуктах горени топлива с образованием сажегазовых продуктов реакции. Температура в реакционной камере составл ет 1570- 1590°С.In the reaction chamber 9, the sprayed SFU is decomposed in the combustion products of the fuel with the formation of carbon black gas reaction products. The temperature in the reaction chamber is 1570-1590 ° C.
В конце реакционной камеры 9 продукты реакции закаливают путем охлаждени их до 650-700 С за счет впрыскивани воды, распыленной механическими форсунками, установленными в трубах 17. Охлажденные до 650-700°С про - дукты реакции вывод т из реактора,At the end of the reaction chamber 9, the reaction products are quenched by cooling them to 650-700 ° C by injecting water sprayed with mechanical nozzles installed in pipes 17. Reaction products cooled to 650-700 ° C are removed from the reactor,
вторично охлаждают впрыскиванием воды до 250-300 С и направл ют в рукавный фильтр, где сажу отдел ют от газообразных продуктов реакции. I Необходимое соотношение скоростныхIt is cooled again with water injection to 250-300 ° C and sent to a bag filter where the carbon black is separated from the gaseous reaction products. I Required speed ratio
напоров потока сырь и потока продуктов горени топлива обеспечивают путем установки форсунок 16 соответственно в трубах 12 - 15, а также изменением линейной скорости подачи сырь ,heads of the flow of raw materials and the flow of products of combustion of fuel are provided by installing nozzles 16, respectively, in pipes 12-15, as well as by changing the linear feed rate of the raw materials,
не измен расхода сьфь .Do not change the flow of sf.
Зависимость между скоростным напором и скоростью потока выражаетс следующей формулойThe relationship between velocity head and flow rate is expressed by the following formula
ь Л1 ск 2g l L1 sk 2g
где htK - скоростной напор; W - скорость потока; g - ускорение свободного падени .where htK is the velocity head; W is the flow rate; g - free fall acceleration.
Скоростной напор h характеризует кинетическую энергию потока, отнесенную к едиьшце массы жидкости или газа.The velocity head h characterizes the kinetic energy of the flow, referred to the unit mass of the liquid or gas.
Добавка щелочи к сырью предусмотрена дл снижени скорости коагул ции частиц на ранних стади х образовани .The addition of alkali to the feedstock is provided to reduce the rate of coagulation of the particles in the early stages of formation.
В табл. 1 представлены данные по свойствам предлагаемой сажи дл различных параметров процесса.In tab. 1 presents data on the properties of the proposed carbon black for various process parameters.
Способ позвол ет получать сажу с меньшей степенью срастани -частиц в агрегатах и имеющую более высокую внешнюю .поверхность, доступную дл взаимодействи с полимерами. При это выход сажи из сырь в предлагаемом способе не снижаетс .The method makes it possible to produce carbon black with a lower degree of intergrowth of particles in aggregates and having a higher external surface available for interaction with polymers. When this soot from the raw material in the proposed method is not reduced.
.Сажи, полученные по предлагаемому способу (опыты 1-5) испытаны в качестве усиливающего наполнител сти- рольного каучука СКМС-30 АРК в стандартной рецептуре (ГОСТ 15627-70). Дл этого на лабораторных вальцах приготавливают резиновые смеси, с использованием сажи опытов ,1-5, состав которых следующий, вес.ч.: Каучук СКМС-30 АРК 100 Стеарин2,0 . The soot obtained by the proposed method (experiments 1-5) were tested as a reinforcing filler of styrene rubber SKMS-30 ARK in a standard formulation (GOST 15627-70). For this purpose, rubber mixtures are prepared on laboratory rollers using soot experiments, 1-5, the composition of which is as follows, parts: Rubber SKMS-30 ARK 100 Stearin2.0
Окись цинка. 5,0Zinc oxide. 5.0
Альтакс2,0Altax2.0
Сера.2,0Sulfur.2,0
Сажа50Soot50
Смеси вулканизовали в паровом пре се при , после чего определ ли прочностные показатели аолученнь1х вулканизатов. .The mixtures were vulcanized in a steam section, after which the strength characteristics of the calcined vulcanizates were determined. .
В табл. 2 представлены данные поIn tab. 2 presents data on
прочностным показател м вулканизатов.strength indicators of vulcanizates.
3535
Приведенные данные показывают значительное улучшение прочностных показателей вулканизатов с использованием предлагаемой сажи.The data show a significant improvement in the strength properties of vulcanizates using the proposed soot.
Пример 2. В соответствии д с опытами по данному примеру получена сажа с удельной поверхностью по электронному микроскопу около 100 .Example 2. In accordance with the experiments of this example, carbon black with a specific surface area was obtained using an electron microscope of about 100.
s s
10 ten
5 0 55 0 5
о about
5five
Окислитель (воздух), предварительно подогретый до , через патрубок 10 и воздушную камеру 4 подаютThe oxidant (air), preheated before, through the nozzle 10 and the air chamber 4 serves
к горелкам 11 с расходом 6500- 7000 мз/ч.to burners 11 with a flow rate of 6500-7000 мз / h.
В горелки подают топливо-пропан- бутановую фракцию газов нефтепереработки с расходом 150 . Смесь топлива и воздуха сжигают в камере 5 горени с коэффициентом избытка воздуха 1,54 с получением продуктов горени с температурой , которые направл ют далее через смеси- телькае камеры 6-8, в реакционную камеру 9.The burners are supplied with a fuel-propane-butane fraction of refined gases with a flow rate of 150. The mixture of fuel and air is burned in the combustion chamber 5 with an excess air ratio of 1.54 to produce combustion products with temperature, which are then passed through the mixing chamber 6-8, into the reaction chamber 9.
Последовательно устанавлива сырьевые форсунки в Трубах 12 - 15 в поток продуктов горени топлива в сечении смесительных камер 6-8 или начала реакционной камеры 9 ввод т предварительно подогретое до .200- 210 С сьфье - смесь антраценового масла и термога-зойл в отношении 40:60 с расходом 1700 кг/г. В смеси с сырьем в реактор ввод т также (Добавку хлористого кали .Consistently installing the raw nozzles in Pipes 12-15 in the combustion product flow stream in the cross section of the mixing chambers 6-8 or the beginning of the reaction chamber 9, the preheated to .220-220 ° C is introduced — a mixture of anthracene oil and thermo-soyl in a ratio of 40:60 with a flow rate of 1700 kg / g. In the mixture with raw materials, potassium chloride is also added to the reactor.
Далее процесс аналогичен примеру 1.Next, the process is similar to example 1.
В табл. 3 и 4 представлены свойства сажи дл различных параметров процесса и соответственно свойства вулканизатов.In tab. Figures 3 and 4 show the properties of carbon black for various process parameters and, accordingly, the properties of the vulcanizates.
Данные табл. показывают, что при .одинаковой удельной поверхности по электронному микроскопу (одинако- .вом среднем размере частиц) сажи, полученные по предлагаемому способу, имеют более высокую внешнюю поверхность , доступную дл. взаимодействи с молекулами полимера, что обуславливает и более высокие прочностные показатели вулканизатов.The data table. show that with a uniform specific surface area by an electron microscope (of equal average particle size), the soot obtained by the proposed method has a higher external surface available for. interactions with polymer molecules, which leads to higher strength properties of vulcanizates.
ПоказателиВулканизаты с сажей, полученной по опытуIndicators Vulcanizates with soot obtained from experience
Прототип I 1 2 3 45Prototype I 1 2 3 45
Напр жение при 300% удлинении , Ша. . 12,0 12,8 12,9 12,9 12,8 12,6Stress at 300% elongation, Sha. . 12.0 12.8 12.9 12.9 12.8 12.6
Прочность на разрыв, МПа 28,5 31,4 31,8 32,2 31,9 31,6 Истирание на ШР-1 см кВт-ч 220 210 205 200 200 210 Относительное удлинение, % 480 480 485 485 475 480Tensile strength, MPa 28.5 31.4 31.8 32.2 31.9 31.6 Abrasion on SR-1 cm kWh 220 210 205 200 200 210 Relative elongation,% 480 480 485 485 475 480
ТаблицаЗTable3
Параметры процесса и свойства сажи Прототип Предлагаемый способ, опытProcess parameters and properties of carbon black Prototype The proposed method, experience
1 2 I 3 1 .„1 2 I 3 1. „
Параметры процесса Место ввода, сырь Process Parameters Place of entry, raw materials
Скоростной напор потока продуктов горени топлива, кг/мThe velocity head of the flow of products of combustion of fuel, kg / m
Скоростной напор потока сырь ,The flow velocity of the raw material,
кг/м2.kg / m2.
Скорость продуктов горени топливаThe rate of products burning fuel
в.сечении ввода сьфь , м/сin. section of input syf, m / s
Скорость ввода сырь , м/сInput speed, m / s
Отношение скоростных напоров потока сырь и потока продуктов горени топливаThe ratio of the velocity head of the flow of raw materials and the flow of products of fuel combustion
Выход сажи из сырь , %Soot yield from raw materials,%
Свойства сажи Удельна внедш поверхность, 71,8Properties of carbon black Udelna surface, 71.8
Удельна поверхность по электрон- микроскопу, Specific surface by electron microscope,
Смеси-Смеси- Смеси- Начало реакционнойBlend-Blend-Blend- Start of the reaction
тельна тель- тель- камерыtelna tel cameras
камеракамера камераcamera camera
6 7 896 7 89
3950 2690 1890 78 553950 2690 1890 78 55
180 520520520180 520520520
231 194 39,4 33,2231,194 39.4 33.2
58 10010010058 100100100
1:151:3,61:0,151:0,1051: 151: 3.61: 0.151: 0.105
52,5 52,852,6 52,552.5 52,852.6 52.5
75,5 77,375,7 73,375.5 77,375.7 73.3
98,8 101,2 99,2 98,1 99,998.8 101.2 99.2 98.1 99.9
Параметры процесса и свойства сажиProcess parameters and properties of carbon black
Отношение удельной внешней поверхности и поверхности по электронному микроскопуThe ratio of the specific external surface and the surface of the electron microscope
Абсорбци дибутилфталата, мп/100 г Absorption of dibutyl phthalate, MP / 100 g
«. Удельна адсорбционна поверхность". Specific adsorption surface
м2/гm2 / g
рН водной суспензииpH of water suspension
Содержание остатка на сите с сеткой 0,14К, %0,003The residue content on the sieve with the grid 0,14K,% 0,003
Т а б л и ц а 4T a b l and c a 4
ПоказательВулканизаты с сажей, полученной по опытуIndicator Vulcanizates with soot obtained from experience
Прототип 1 IPrototype 1 I
Напр жение при 300 % удли- .Voltage at 300% elongation.
нении, Жа11,8 12,0 12,2 12,0 11,8No, ZH11.8 12.0 12.2 12.0 11.8
ii
Прочность на разрыв, МПа 24,1 26,8 27,2 26,9 24,0 Истирание на МИР-1, ч 240 225 225 230. 236 Относительное удлинение, % 500 520 520 515 510Tensile strength, MPa 24.1 26.8 27.2 26.9 24.0 Abrasion on MIR-1, h 240 225 225 230. 236 Relative elongation,% 500 520 520 515 510
Составитель Л.Романцева i .Редактор Н.Киштулинец Техред И.Попович Корректор М.ШарошиCompiled by L.Romantseva i. Editor N.Kishtulinets Tekhred I.Popovich Proofreader M.Sharoshi
Заказ 4075/24Тираж 644ПодписноеOrder 4075/24 Circulation 644Subscription
ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5
.Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4. Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4
Продолжение табл.3Continuation of table 3
ПрототипPrototype
Предлагаемый способ, опытThe proposed method, the experience
НЕПNep
0,7420,7790,7720,7340.7420,7790,7720,734
J02106106108J02106106108
81,6 79,8 80,2 81,0 7,2 7,5 7,2 7,981.6 79.8 80.2 81.0 7.2 7.5 7.2 7.9
0,0040,0020,0030,0260,0040,0020,0030,026
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833572116A SU1247381A1 (en) | 1983-01-29 | 1983-01-29 | Method of producing carbon black |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833572116A SU1247381A1 (en) | 1983-01-29 | 1983-01-29 | Method of producing carbon black |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1247381A1 true SU1247381A1 (en) | 1986-07-30 |
Family
ID=21056553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833572116A SU1247381A1 (en) | 1983-01-29 | 1983-01-29 | Method of producing carbon black |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1247381A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5254325A (en) * | 1989-02-28 | 1993-10-19 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Process and apparatus for preparing carbon black |
-
1983
- 1983-01-29 SU SU833572116A patent/SU1247381A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Зуев В.М., Михайлов В.В. Производство сажи. М.: Хими , 1968, с. 118-134. Патент Англии № 1359216, кл. С 1 А, 1974. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5254325A (en) * | 1989-02-28 | 1993-10-19 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Process and apparatus for preparing carbon black |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3490869A (en) | Vortex reactor for carbon black manufacture | |
US20210108085A1 (en) | Process for controlling the porosity of carbon blacks | |
JP4713844B2 (en) | Furnace black recipe | |
JPH0912921A (en) | Furnace carbon black, its production and rubber compound containing the same and used for tire tread | |
AU687072B2 (en) | Process for producing carbon blacks | |
US4179494A (en) | Process for the production of carbon black | |
US2599981A (en) | Carbon black | |
JP2013136782A (en) | Method for producing carbon black product | |
US3076695A (en) | Process and apparatus for the production of carbon black | |
KR20130094708A (en) | Carbon black reactor | |
CN86106499A (en) | Produce the method and apparatus of soft carbon | |
SU1247381A1 (en) | Method of producing carbon black | |
US3355247A (en) | Production of high structure furnace carbon black | |
US2768067A (en) | Manufacture of carbon black | |
US3408165A (en) | Production of carbon black | |
US3409406A (en) | Apparatus for the production of carbon black | |
RU2389747C1 (en) | Method of producing soot and reactor for realising said method | |
JPS6233260B2 (en) | ||
SU850642A1 (en) | Method and reactor for carbon black production | |
SU1118291A3 (en) | Method of obtaining carbon black from liquid hydrocarbons | |
JPH0841378A (en) | Apparatus and method for producing carbon black | |
SU1171491A1 (en) | Method of producing semiactive carbon black | |
US2507157A (en) | Process of producing acetylene black | |
JPH0841377A (en) | Production of carbon black | |
JPH03212458A (en) | Production of carbon black and reaction furnace |