РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

Предлагаемая полезная модель относится к производству технического углерода, а именно к его очистке от механических примесей.
Очистка технического углерода (техуглерода) от механических примесей является обязательным и очень важным элементом технологического процесса. Наличие в техуглероде посторонних включений нивелирует усиливающее действие техуглерода, обусловленное его основными показателями.
Наиболее целесообразно производить предварительное отделение механических примесей (частиц футеровки и грита) непосредственно из техуглеродогазовой смеси, поступающей из зоны реакции.
Известна очистка технического углерода в вертикальной части реактора, нижняя зона которой представляет собой футерованную инерционную ловушку большого диаметра из огнеупорного материала (В.И. Ивановский. Технический углерод. Процессы и аппараты. Учебное пособие. Омск, 2004 г., с. 167, прототип).
Аэрозоль техуглерода в инерционной ловушке теряет скорость и несколько раз изменяет направление движения. За счет сил инерции и сил тяжести происходит выделение из аэрозоля техуглерода частиц футеровки и грита, которые осаждаются в нижней части ловушки. В нижней части ловушки имеется специальное углубление, предназначенное для сбора уловленных механических примесей и предотвращения их выноса в поток. Частицы футеровки удаляют из ловушки при периодической чистке, частицы грита сгорают при переводе реактора на режим полного сгорания.
Недостатком известной установки является неполное отделение примесей из техуглеродогазового потока.
В месте перехода из ловушки в зону закалки реактора на уголках кирпичей возникают температурные напряжения в процессе работы, уголки кирпичей разрушаются и огнеупорный материал попадает в технический углерод, загрязняя его. Также в процессе эксплуатации возникают проблемы с прогоранием плиты (пода) ловушки: при высоких температурах, порядка 1300°C, кокс (грит) начинает гореть на футеровке, что грозит перегревом металлического корпуса и выходом реактора из строя.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки технического углерода от механических примесей и повышение эксплуатационных характеристик устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом реакторе для получения технического углерода, состоящем из горизонтальной части, включающей зону горения и зону реакции, и вертикальной части, включающей инерционную ловушку из огнеупорного материала, соединенную переходом в виде конуса ловушки с зоной закалки, диаметр ловушки равен 2,2-2,8 диаметра реактора в зоне реакции, конус ловушки зафутерован муллитокорундовыми изделиями сглаженной формы, а плита углубления ловушки усилена путем монтажа ребер жесткости.
Отличительными особенностями предлагаемого решения являются:
- диаметр ловушки равен 2,2-2,8 диаметра реактора в зоне реакции;
- конус ловушки зафутерован муллитокорундовыми изделиями сглаженной формы, благодаря чему не возникает температурных напряжений и последующего разрушения огнеупоров, с уносом их в технический углерод;
- плита углубления ловушки усилена путем монтажа ребер жесткости.
Предлагаемый реактор схематично представлен на фиг., где:
1 - зона реакции (зона горения не показана), 2 - зона закалки, 3 - инерционная ловушка, 4 - конус ловушки, 5 - муллитокорундовые изделия, 6 - углубление ловушки, 7 - муллитокорундовые огнеупоры; 8 - плита углубления ловушки; 9 - ребра жесткости.
Техуглеродогазовая смесь, попадая из зоны реакции 1 с диаметром внутреннего сечения порядка 700-900 мм в инерционную ловушку 3 большего диаметра (не менее 2000 мм), резко теряет скорость и меняет направление движения на 90°. За счет сил инерции и сил тяжести происходит отделение посторонних включений, которые осаждаются в нижней части ловушки, оборудованной специальным углублением 6, предназначенным для сбора механических примесей и предотвращения уноса посторонних включений в поток техуглеродогазовой смеси. Очищенная техуглеродогазовая смесь поступает в зону закалки реактора 2.
Изменение отношения диаметра ловушки к диаметру ректора в зоне реакции обеспечивает снижение скорости техуглеродогазовой смеси и способствует процессу отделения посторонних включений.
Футеровка конуса ловушки, выполненная из муллитокорундовых изделий 5 сглаженной формы, с перекрытием всех швов, обеспечивает надежную газоплотность футеровки, исключает возможность попадания огнеупорного материала в целевой продукт, а также предотвращает перегрев и покраснение верхней части металлического корпуса ловушки.
С целью исключения прогорания плиты углубления ловушки 8 выполнено ее усиление путем монтажа ребер жесткости 9, в частности, из стали 20, которые сварены в решетку с диаметром ячейки 230*230 мм.
Таким образом, внедрение предлагаемой полезной модели обеспечивает значительное повышение степени очистки технического углерода от механических примесей - количество примесей составляет 12,0 кг/ч, что почти на 20% больше, чем по прототипу (10,2 кг/ч). Кроме того, повышаются эксплуатационные характеристики устройства в целом в результате исключения выхода реактора из строя при очистке техуглеродогазовой смеси от механических примесей.