Лако-красочные материалы — производство

Процесс производства канальной сажи основан на охлаждении образовавшихся в пламени раскаленных сажевых частиц и бы­стром удалении их из зоны горения. С этой целью над светящимся пламенем помещают стальную движущуюся поверхность, на кото­рой и осаждаются сажевые частицы. В результате движения сталь­ной поверхности частицы сажи, осевшие на ней, выносятся из зоны высокой температуры, охлаждаются и механическими средствами снимаются с металлической поверхности.

Начало производства газовой сажи относится к середине прош­лого столетия. Первоначально для получения газовой сажи газ сжигали под медленно вращающимися сильными полыми роли­ками. Осевшую на роликах сажу снимали прижатыми к ним ме­таллическими скребками. В процессе развития этого метода ролики были заменены медленно вращающимися чугунными кольцами ши­риной 15—25 см, а кольца — дисками диаметром до 7 м. Приме­няемый в настоящее время канальный способ производства сажи был предложен в конце прошлого столетия (1892 г.).

При получении сажи по канальному, или, как его еще назы­вают, швеллерному, методу газ сжигается под стальными швелле-

рами, совершающими возвратно-поступательное движение. Вслед­ствие своей простоты этот способ сохранился до настоящего вре­мени в почти первоначальном виде.

Получение газовой сажи на современном сажевом заводе про­изводится в так называемых горелочных, или огневых, камерах (рис. 96). Основой камеры является стальной каркас, опирающийся на бетонный фундамент. Сверху каркас обшит листами кровель­ного железа. Обшивка не доходит до фундамента. Через щель между обшивкой и фундаментом в камеру поступает воздух, необ­ходимый для горения газа. Специальными шиберами ширину этой Щели, а следовательно и подачу воздуха в камеру, можно регу­лировать. На крыше камеры устроены два прямоугольных отвер­стия 1 для выхода продуктов горения газа; на боковых стенках камеры имеются четыре двери 2. С торцовой стороны в камеру входят две трубы 3, по которым к горелкам подается газ. Труба 4 служит для подачи газа в так называемую пилотную линию, кото* рая служит для зажигания газа в горелках. После зажигания го­релок подача газа в пилотную линию прекращается. Длина горе­лочной, или огневой, камеры около 35 м, ширина 3,5—4 м.

Внутреннее устройство горелочной камеры показано на рис. 97. Газ из трубы 3 (рис. 96) поступает в 26 секций 9 (рис. 97). От каждой секционной трубы отходит 8 трубок I длиной по 1 м. На каждой трубке установлены 10 горелок 2 с расстоянием между ними около 100 мм. Образующаяся при горении сажа осаждается на

8 швеллерах 3. Швеллеры № 20 (200 мм ширины) имеют длину 33 м каждый. Они подвешены на нескольких тележках, передви­гающихся на колесах 4 по рельсам 5. При возвратно-поступатель­ном движении швеллеров сажа снимается с их нижней и боковых поверхностей скребками 6. Сажа, снятая со швеллеров, падает в бункер 7 и выносится из камер шнеком 8, вмонтированным в вер­шину бункера.

Газовый завод в зависимости от масштабов производства со­стоит из 40—70 горелочных камер. В каждой горелочной камере одновременно работает 26 X 8 X 10 = 2080 горелок (26 секций по 8 трубок в каждой и по 10 горелок на каждой трубке). Таким об­разом, на газовом заводе одновременно находится в эксплуатации 80—150 тысяч горелок. На территории завода горелочные камеры
располагают в два ряда по двум сторонам общего прохода. К про­ходу камеры обращены торцовыми стенками.

Выход и качество канальной сажи зависят от целого ряда усло­вий: конструкции и материала горелки, состава газа, его давле­ния, количества воздуха, поступающего в камеру, расстояния горе­лок от осадительной поверхности, скорости ее движения и ряда других.

В качестве материала для изготовления наконечников го­релок обычно применяют вулканический туф,, так как он легко поддается механической обработке и приобретает после обжига при 1100° высокую механическую прочность. На неко­торых заводах наконечники готовят из местных каоли­нов. Из наконечников различных конструкций чаще других применяют наконечники с отверстием в виде плоской щели (рис. 98). Такие наконечники дают плоское пламя, в котором образуются сажи более дисперсные, а следовательно, и более глубокого чер­ного цвета.

Состав газа оказывает большое влияние на выход сажи; присутствие в газе гомологов метана, как было указано выше, повышает, а присутствие азота и угле­кислого газа сильно снижает выход сажи. Про­дукты, содержащие серу, в результате термического распада выделяют элементарную серу, которая заби­вает щели наконечников горелок и таким образом нарушает нормальные процессы горения газа и обра­зования сажи.

Подача в огневую камеру излишнего количества воздуха, а также присутствие воздуха в газе снижают выход сажи, так как часть сажи в избытке воздуха Щелев೥го* сгорает; кроме того, увеличивается унос образовав — релка. шейся сажи продуктами горения.

Большое влияние на качество сажи оказывает также скорость движения осадительной поверхности. При слишком быстром дви­жении осадительной поверхности образовавшаяся и осевшая на нее сажа слишком быстро выносится из зоны высокой темпера­туры, и поэтому в саже остаются неразложившиеся углеводороды.

Изменение расстояния между пламенем и осадительной поверх­ностью вызывает изменение выхода сажи. При сильном увеличе­нии этого расстояния’сажа не осаждается совсем. При приближе­нии осадительной поверхности к пламени выход сажи начинает увеличиваться и достигает максимума при расстоянии осадительной поверхности от пламени, равном 60—74 мм, в зависимости от тем­пературы газа и других условий. Дальнейшее уменьшение этого расстояния также вызывает снижение выхода сажи.

Основные недостатки описанного метода производства каналь­ной сажи заключается в очень низком выходе сажи, не превышаю­

щем 3—3,5% от количества содержащегося в газе углерода, и в уносе большого количества сажи с продуктами горения угле­водородов, Этот унос может достигать 30% образовавшейся сажи, вследствие чего в местности на несколько километров вокруг за­вода создаются очень тяжелые санитарные условия. Улавливание этой сажи электрофильтрами или другими установками делает производство нерентабельным из-за большого расхода электро­энергии, так как очистке приходится подвергать очень большое количество газа. Наконец, к недостаткам этого метода следует отнести присутствие в саже механических примесей, попадающих в нее в виде окалины, и металлических пленок при снимании сажи с осадительных поверхностей металлическими скребками.