Лако-красочные материалы — производство

Описанные выше методы производства газовой сажи — каналь­ной и печной — дают очень низкие выходы сажи по газу. Поиски более экономичных методов привели в начале текущего столетия к разработке метода получения термической сажи. При получении термической сажи процесс сажеобразования сводится, так же как и в описанных выше методах, к термическому разложению угле­водородов. Отличие же заключается в том, что при производстве канальной и печной сажи термический распад углеводородов про­исходит в пламени горящего газа, а при производстве термической сажи — при соприкосновении углеводородов с предварительно на­гретой поверхностью.

Для получения термической сажи применяют печи или генера­торы с внутренней огнеупорной насадкой {рис. 100). Внутри кор­пуса печи 1 выложена огнеупорным кирпичем насадка 2 с рядом каналов, позволяющих газу свободно проходить в обоих напра­влениях. Для разогревания насадки в печь подают по трубе 4 газ, а по трубе 3 воздух в количестве, необходимом для полного сго­рания газа. Во время разогревания насадки клинкеты на трубах 6
и 7 закрыты, и продукты сгорания газа выходят из печи через вы­хлопную трубу 5. При достижении внутри печи температуры 1450—

1550° подачу воздуха по трубе <3 и га­за по трубе 4 прекращают и выхлопную трубу 5 закрывают. Затем при откры­том клин кете на трубе 6 в печь подают газ по трубе 7. Проходя сверху вниз, газ в результате соприкосновения с нагретыми стенами насадки подвер­гается термическому распаду с выде­лением свободного углерода — сажи. При прохождении по каналам сверху вниз до 50% образовавшейся сажи осаждается на стенках каналов. При следующем разогревании печи эта сажа сгорает и таким образом пропа­дает для производства.

Вследствие эндотермичности про­цесса

СН* —> С“)~2Н2— 18,8 ккал

насадка постепенно охлаждается. При охлаждении насадки выход сажи уменьшается. Зависимость степени раз­ложения природного газа от темпера­туры показана на рис. 101 {продолжи­тельность разложения ~ сек). При падении температуры насадки до 1100° процесс сажеобразования прекращается и печь приходится разо­гревать снова. Процесс сажеобразования в такой печи получается

периодическим, причем периоды нагревания насадки и сажеобра­зования продолжаются по 20—25 мин, Для создания непрерывного

процесса получения термической сажи в установке работают две печи, с тем чтобы во время нагревания одной из них в другой шел процесс сажеобразования. Через 20—25 мин. первую печь пере­ключают на сажеобразование, а вторую нагревают.

Технологическая схема производства термической сажи пока­зана на рис. 102. Такая схема, по существу, состоит из двух само­стоятельных агрегатов; каждый агрегат, в свою очередь, состоит из печи 1 и холодильника 3, в который попадает образующаяся в печи саже-газовая смесь. Действие холодильника основано на вбрызгивании форсунками в саже-газовую смесь распыленной

воды. За счет испарения воды саже-газовая смесь охлаждается до 100—110°, после чего она направляется на мешочные фильтры 2, которые улавливают сажу. Каждый из агрегатов работает, как было указано выше, периодически, но при совместной работе обоих агрегатов установка получается непрерывно действующей, так как во время нагревания одной печи во второй идет термическое раз­ложение газа и сажеобразование.

В результате термического разложения углеводородов исход­ного газа в атмосфере, не содержащей кислорода, и образования сажи газы, выделяющиеся из печи, содержат мало углерода и очень большое количество водорода. Изменение состава газа в ре­зультате процесса сажеобразования показано в табл. 32.

Вследствие высокого содержания водорода газ, являющийся отходом производства термической сажи, может быть использован в качестве сырья в химических производствах. Этот продукт отхода

может быть также использован в смеси с исходным газом для на­гревания печи. В этом случае расход газа на производство сажи падает и выход сажи повышается с 20—25 до 30% и выше. До­бавка этого продукта отхода к газу, идущему на термическое раз­ложение, приводит к получению более дисперсной сажи.

К недостаткам описанного метода нужно отнести неравномер­ный выход сажи, так как во время сажеобразования температура

в печи снижается с 1500 до 1100°, а с понижением температуры вы­ход сажи, как было указано вы­ше, падает. Вторым недостатком этого метода является высокое содержание метана и высокая тем­пература в печи во время саже­образования, в результате чего са­жа получается грубодисперсной.