РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРСИОННЫХ ТИПОВ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

Полезная модель относится к устройствам для получения технического углерода и может быть использована при производстве инверсионных типов технического углерода, применяемого в качестве наполнителя резин.
Известен реактор для производства печного инверсионного технического углерода, по оси которого расположены зона горения, зона реакции и зона закалки. В зоне горения образуется поток высокотемпературных газообразных продуктов горения за счет сжигания первичного сырья в кислородсодержащем газе, который поступает в зону реакции. В зоне реакции в газообразные продукты горения подают вторичное сырье, а в зоне закалки завершают процесс образования технического углерода путем распыления воды (ЕР №0949303 А1, кл. С09С 1/50).
Недостатком данного реактора для получения технического углерода является использование значительного количества первичного сырья в качестве вспомогательного топлива с целью получения высокотемпературного газообразного теплоносителя, что снижает технико-экономические показатели процесса.
Известны реакторы для получения технического углерода, включающие камеру горения со средствами для сжигания топлива с воздухом, смесительное многоканальное сопло с сырьевыми форсунками и реакционную камеру со средствами для охлаждения углеродогазовых продуктов (патенты РФ №2131766 и №2179564, кл. С09С 1/48).
Данные реакторы используют для получения серийных высокодисперсных марок технического углерода.
Задачей полезной модели является получение инверсионных типов технического углерода.
Поставленная задача решается тем, что в реакторе для получения технического углерода, включающем камеру горения со средствами
сжигания топлива с воздухом, многоканальное сопло и реакционную камеру часть каналов снабжена радиальными отверстиями для установки сырьевых форсунок, а после выходных отверстий другой части каналов на расстоянии 100-600 мм в реакционной камере выполнены радиальные отверстия для подачи второй части сырья.
Полезная модель реактора иллюстрируется фигурами:
на фиг.1 - показан продольный разрез реактора;
на фиг.2 - показано сечение по А-А;
на фиг.3 - показано сечение по Б-Б, где: 1 - горелочное устройство, 2 - воздушная камера, 3 - камера горения, 4 - суженные каналы сопла, 5 и 6 - отверстия для сырьевых форсунок, 7 - реакционная камера, 8 - отверстия для ввода охлаждающего агента.
Реактор для получения технического углерода включает корпус, в котором последовательно и соосно расположены камера горения 3 со средствами ввода топливного газа 1 и воздуха 2, многоканальное сопло с суженными каналами 4, реакционная камера 7, радиальные отверстия 5 для первичного ввода сырья в суженные каналы, радиальные отверстия 6 для подачи второй части сырья после суженных каналов в реакционную зону, радиальные отверстия 8 для ввода охлаждающего агента.
Способ получения технического углерода в реакторе осуществляют следующим образом.
Предварительно подогретый воздух через воздушную камеру 2 подают в горелочное устройство 1, где его смешивают с топливом, подаваемым в горелку. Смесь топлива и воздуха сжигают в камере горения 3 с образованием высокотемпературных продуктов горения, которые поступают в суженные каналы 4 многоканального сопла. Количество суженных каналов может быть от 2 до 6 в зависимости от их диаметра (100-200 мм). Скорость движения дымовых газов в суженных каналах составляет 250-300 м/с.
Часть сырья подают в суженные каналы 4 через сырьевые форсунки, установленные в радиальных отверстиях 5, вторую часть сырья подают в реакционную камеру 7 через сырьевые форсунки 6, установленные после
выходных отверстий части каналов на расстоянии 100-600 мм. Скорость движения потока в реакционной камере на расстоянии 100-600 мм от выходных отверстий части каналов составляет 150-250 м/с.
Смешение первой части сырья с высокотемпературными газами горения и его разложение с образованием технического углерода в суженном канале ведут при скорости движения теплоносителя 250-300 м/с. А смешение с теплоносителем второй части сырья происходит при скорости движения потока 150-250 м/с, которая фиксируется на расстоянии 100-600 мм у выходных отверстий суженных каналов реакционной зоны. Дальнейшее разложение сырья с образованием технического углерода проходит при скорости движения потока 70-120 м/с.
Конструкция реактора позволяет осуществить двухстадийную подачу сырья в шахматном порядке, при котором зародыши техуглерода, образованные в суженных каналах, сразу вступают в контакт с сырьем, поступающим в реакционную камеру, образуя агрегаты с широким распределением частиц. Такие типы технического углерода характеризуются более низким коэффициентом потерь при 60°С в резине, который определяется как тангенс угла потерь. Резины на основе такого технического углерода имеют низкое сопротивление качению и хорошее сцепление с мокрой дорогой.
ТаблицаСвойства образцов технического углерода и типовой протекторной резины на основе БСК
Наименование показателей
Техуглерод Н234
Опытный образец ТУ
Адсорбция иода, г/кг
120,6
121,0
Абсорбция масла, 10<sup>-5</sup> м<sup>3</sup>/кг
121,2
120,7
Уд. внешняя площадь поверхности, м<sup>2</sup>/г
125,4
124,8
Тангенс угла потерь при 60°С, tgδ 60 (реометр MDR)
0,249
0,201
ПРИМЕР.
Опытный образец технического углерода, приведенный в таблице, получен на опытном реакторе, снабженном четырехканальным соплом с диаметром каналов по 100 мм. Подача 40% углеводородного сырья в реактор осуществлена в два суженных канала сопла через радиальные отверстия 5, а 60% углеводородного сырья - в зону реакции 7 после выходных отверстий двух других каналов сопла на расстоянии 300 мм через радиальные отверстия 6.